Енергетична система клітини. Класифікація м'язової тканини. будова сперматозоїда
У клітині є унікальна органела, мітохондрія, в якій в процесі окисного фосфорилювання утворюються молекули АТФ. Часто кажуть, що мітохондрії є енергетичними станціями клітини (малюнок 1).
Малюнок 1 - Митохондрия [4]
мітохондрія симбиотический сперматогенез м'язовий
Мітохондрія має внутрішню мембрану, яка обмежує її вміст, матрикс. Характерною рисою внутрішньої мембрани мітохондрії є здатність утворювати численні впячивания всередину. Такі впячивания називають кристами. Подібно будь-якій поверхні, що утворює складки, ці впячивания збільшують площу поверхні. Саме на них відбувається процес окисного фосфорилювання і розташовуються ферменти електронно-транспортного ланцюга, відповідальні за окислювально-відновні реакції.
Мітохондрії являють інтерес ще й тому, що вони володіють деякими рисами, що визначають їх схожість з найпростішими живими формами. Можливо, колись вони залишалися незалежними організмами і лише потім, ще на зорі еволюції, були захоплені іншими клітинами. Мітохондрії містять власну ДНК (названу мітохондріальної ДНК). Таким чином, крім джерела енергії, мітохондрії мають власну інформаційною системою, яка кодує білки усередині мітохондрій. Крім того, мітохондрії можуть розмножуватися шляхом поділу. Все це наводить на думку, що колись вони були свободноживущими організмами.
Мітохондріальна ДНК подвоюється незалежно від генетичного матеріалу клітини. В результаті не відбувається перемішування ДНК при утворенні ембріона. Мітохондріальна ДНК успадковується виключно по материнській лінії і знаходиться в мітохондріях яйцеклітини, в той час як мітохондрії, що знаходяться в сперматозоїді, при заплідненні в яйцеклітину не надходять [1].
Прокаріотичні клітини не мають мітохондрій, а ферменти окислювального метаболізму розташовуються тільки на клітинній мембрані.
На підставі схожості бактерій з мітохондріями і хлоропластами еукаріотів можна припустити, що мітохондрії і хлоропласти походять від бактерій, які знайшли собі «притулок» в більших гетеротрофних клітинах еукаріот. Бактерії мали можливість використовувати молекулярний кисень для окислення поживних речовин і використовувати енергію світла. Більші клітини господарі використовували ці корисні властивості і мали з такими помічниками явну перевагу перед своїми сучасниками. Всі наші сучасники еукаріоти, за малим винятком, містять мітохондрії, а все автотрофні еукаріоти містять також хлоропласти. Мабуть, вони були придбані в результаті незалежних випадків симбіозу. Більші клітини еукаріот захищали свої симбіотичні органели від несприятливих впливів.
Етіопласти утворюються у рослин, вирощуваних в темряві, вони є, наприклад, у проростків, розташованих в грунті, до їх виходу на денну поверхню. Етіопласти займають проміжне положення між пропластид і справжніми хлоропластами. Для них характерно добре розвинене проламеллярное тіло з кристалічною структурою. На світлі етіопласти тут же перетворюються в зрілі хлоропласти.
Хромопласти - це пігментовані пофарбовані пластиди, але на відміну від хлоропластів, вони не містять хлорофілів, а синтезують і накопичують каротиноїди. Каротиноїди надають цим пластидам жовту, помаранчеву і червоне забарвлення.
При цьому каротиноїди синтезуються не на поверхні внутрішніх мембран, а в стромі хромопластов. Як правило, каротиноїди розчинені в жирних оліях пластоглобул. Внутрішня мембранна система у хромопластов або не розвинена, або деградувала.
Форма хромопластов вельми різноманітна. Вони надають яскраве забарвлення пелюсток квітів, зрілим плодам. Це має явне пристосувальне значення [2].
Хромопласти зазвичай виникають з хлоропластів, рідше з лейкопластов. З цілої низки ознак їх можна назвати старіючим пластидами. Старіння хлоропластів відбувається, наприклад, при дозріванні фруктів. Масове старіння хлоропластів спостерігається при пожелтении листя восени.
Мітохондрії. Як і хлоропласти, мітохондрії оточені двома елементарними мембранами, кожна товщиною 5 - 6 нм. Внутрішня мембрана утворює безліч складок і виступів, званих кристами. Крісти значно збільшують внутрішню поверхню мітохондрії. Внутрішній вміст мітохондрій називається матриксом.
Мітохондрії зазвичай дрібніше, ніж пластиди, мають близько половини (0,5 мкм) в діаметрі і дуже різноманітні за формою і величиною. Вони можуть бути округлими, витягнутими, гантелевідной, неправильної форми.
В мітохондріях здійснюється процес дихання, в результаті якого органічні молекули розщеплюються з вивільненням енергії. Енергія йде на відновлення АТФ (АДФ - АТФ). АТФ - основний резерв енергії всіх еукаріотичних клітин.
Оскільки в мітохондріях накопичується енергія, їх називають енергетичними станціями клітини.
Більшість рослинних клітин містить сотні і тисячі мітохондрій, хоча їх кількість помітно варіює і визначається потребою клітини в АТФ.
За допомогою переривчастої зйомки можна побачити, що мітохондрії знаходяться в постійному русі. Вони повертаються, згинаються, переміщаються з однієї частини клітини в іншу, а, крім того, зливаються один з одним і діляться простим поділом.
Мітохондрії зазвичай збираються і накопичуються там, де потрібна енергія. Мітохондрії, подібно пластидам, є напівавтономними органеллами. Вони містять компоненти, необхідні для синтезу власних білків [2].
Рибосоми. Основною функцією рибосом є трансляція, тобто синтез білків. На фотографіях, отриманих за допомогою електронного мікроскопа, вони виглядають округлими тільцями діаметром 20 - 30 нм. Рибосоми містять приблизно рівну кількість РНК і білка. Кожна рибосома складається з 2-х субодиниць нерівних розмірів, форми і будови. Субодиниці рибосом позначають за величиною коефіцієнтів седиментації (тобто осадження при центрифугуванні).
У цитоплазмі локалізовані 80 S рибосоми, що складаються з 40 S і 60 S субодиниць.
У хлоропластах містяться 70 S рибосоми, в мітохондріях 80 S, але відрізняються від цитоплазматических.
Мабуть, мала субодиниця розташовується поверх великий так, що між частинками зберігається простір ( «тунель»). Тунель використовується для розміщення м - РНК під час білкового синтезу. Під час синтезу білка одну молекулу м - РНК можуть транспортувати кілька рибосом. Рибосоми, пов'язані з однією молекулою м - РНК, утворюють полірібосом або поліс.
Полісоми можуть перебувати у вільному стані в цитоплазмі, або можуть бути пов'язані з мембранами ендоплазматичної мережі, або з зовнішньою мембраною ядерної оболонки. Розмір полісом визначається довжиною молекул м - РНК.
Лізосоми були відкриті в клітинах печінки тварин і потім виявлені у рослин.
Ці органели діаметром близько 1 мкм обмежені одинарної мембраною і містять набір гідролітичних ферментів.
Мембрана лізосом повністю запобігає вихід ферментів з органоїдів. Мембрани сприяють також підтримці оптимальних умов для дії ферментів в лізосомах. формують кисле середовище.
Лізосоми формуються в спеціалізованих ділянках гладкого ЕПР.
1) деградацію (руйнування) ділянок цитоплазми власної клітини
2) гідроліз запасних речовин.
У рослинних клітинах визначення лізосом утруднено, оскільки лізосомні функції виконує вакуолярна система. Багато дослідників схильні навіть не розрізняти ці органели і вважають, що спеціалізовані вакуолі по перетравлює активності можна порівняти з лізосомами тварин.
Мікротела у рослин були виявлені зовсім недавно в 1958 р за допомогою електронного мікроскопа. Це тільця округлої форми 0,2 - 1,5 мкм в поперечнику, обмежені елементарної мембраною.
У деяких мікротелах виявляється білковий Кристалоїди, що представляє собою гексагонально розташовані трубочки діаметром близько 6 нм. Число мікротел в різних клітинах неоднаково, але частіше трохи менше або дорівнює кількості мітохондрій. Передбачається, що мікротела є похідними ендоплазматичної. У клітинах рослин виявлено 2 основних типи мікротел з ідентичною структурою, але виконують різні фізіологічні функції:
Пероксисоми численні в клітинах листя, де вони тісно пов'язані з хлоропластами. У них відбуваються реакції світового дихання? поглинання О2 і виділення СО2 на світлі, тобто процес, протилежний світловим реакцій фотосинтезу.
Гліоксисома виникають при проростанні насіння і беруть участь в перетворенні жирних олій ендосперму в цукру [3].
Ліпідні краплі - це структури сферичної форми, що містять ліпіди, розміром близько 0,5 мкм.
Схожі, але більш дрібні краплі пластоглобули зустрічаються в пластидах.
Ліпідні краплі спочатку брали за органели і називали сферосомамі (за ідеально округлу форму). Вважалося, що вони оточені двуслойной або одношарової мембраною. Однак останні дані показують, що у ліпідних крапель немає мембрани, але вони можуть бути покриті білком.
Микротрубочки виявлені практично у всіх клітині, це тонкі циліндричні структури діаметром близько 24 нм. Довжина їх варіюється. Кожна микротрубочка складається з субодиниць білка. тубуліну. Субодиниці утворюють 13 поздовжніх ниток, що оточують центральну порожнину. Микротрубочки представляють собою динамічні структури, вони регулярно руйнуються і утворюються знову на певних стадіях клітинного циклу.
У микротрубочек багато функцій. Одна з найбільш важливих - це участь у формуванні клітинної оболонки. Мабуть, мікротрубочки контролюють і орієнтують упаковку целюлозних микрофибрилл.
Мікрофіламенти, подібно микротрубочкам, знайдені практично у всіх клітині. Вони являють собою довгі нитки товщиною 5 - 7 нм, що складаються з скорочувального білка актину. Пучки микрофиламентов грають провідну роль в токах цитоплазми.
Мікрофіламенти разом з мікротрубочками утворюють гнучку мережу, звану цитоскелетом. Основна речовина - гіалоплазма.
Ще недавно основна речовина клітини вважали гомогенним і безструктурним гелем.
Однак останні дослідження показали, що основна речовина володіє складною структурою. Під електронним мікроскопом було виявлено, що основна речовина являє собою тривимірну грати, побудовану з тонких (діаметром 3 - 6 нм) тяжів, що заповнюють всю клітку. Інші компоненти цитоплазми, в тому числі мікротрубочки і мікрофіламенти, підвішені на цій мікротрабекулярной решітці.
Мікротрабекулярная решітка ділить клітину на 2 фази:
1) багаті білком тяжі решітки;
2) багате водою простір між тяжами.
Разом з водою решітка має консистенцію гелю.
Мікротрабекулярная решітка здійснює зв'язок між окремими частинами клітини і направляє внутрішньоклітинний транспорт.
Ергастіческіе речовини або включення
Ергастіческіе речовини - це пасивні продукти метаболізму: запасні речовини або відходи. Зазвичай вони представлені у формі різноманітних кристалоподібні включень. До утворення включень призводить надмірне накопичення деяких речовин, з тих чи інших причин, що вимикаються з обміну і випадають в осад.
До ергастіческім речовин відносяться крохмальні зерна, кристали, зерна білка, ліпідні краплі, смоли і ін. [3]