Андрей Каменский - Биология. Общая биология. 10–11 классы

Только митохондрии и пластиды, в отличие от других органоидов клетки, имеют собственную генетическую систему, обеспечивающую их самовоспроизводство. ДНК митохондрии имеет форму замкнутого кольца, как у прокариот. В митохондриях также имеется собственная РНК и особые рибосомы. Если клетке предстоит деление или она интенсивно расходует энергию, митохондрии начинают делиться и их число возрастает. Если же потребность в энергии снижена, то число митохондрий в клетках заметно уменьшается.

Пластиды. Органоиды, характерные только для растительных клеток, – это пластиды. (Исключение составляют некоторые жгутиковые простейшие, такие как эвглена зелёная и вольвокс.) Так же как митохондрии, они имеют двумембранную структуру и собственный генетический аппарат. Пластиды подразделяют на хлоропласты, содержащие хлорофилл; хромопласты, содержащие красные, оранжевые и фиолетовые пигменты, и лейкопласты, бесцветные, выполняющие в основном запасающие функции. Под воздействием яркого света лейкопласты начинают вырабатывать зелёный пигмент хлорофилл и становятся хлоропластами. Поэтому, кстати, зеленеют на свету клубни картофеля.

Рис. 34. Строение митохондрии: А – расположение в клетке; Б – схема строения; В – электронная фотография участка митохондрии

В клетках листьев растений осенью хлорофилл разрушается, и окраску листьев начинают определять другие пигменты – каротиноиды и антоцианы. Поэтому листья осенью окрашиваются в жёлтый, красный или оранжевый цвет.

В клетке листа обычно содержится несколько десятков хлоропластов (20–100 штук). Они имеют форму двояковыпуклых линз, их размер примерно 5×10 мкм. Под наружной гладкой мембраной находится внутренняя, складчатая. Из её складок формируются плоские мешочки, называемые тилакоидами (рис. 35), а между тилакоидами располагается внутренняя среда хлоропласта – строма. Часто тилакоиды собираются в стопки, которые называются граны.

Хлоропласты – органоиды фотосинтеза. Реакции фотосинтеза, связанные с получением энергии за счёт света (световая фаза), протекают на мембранах тилакоидов, а реакции использования запасённой энергии для синтеза органических веществ (темновая фаза) – в строме пластид. По-видимому, пластиды, так же как и митохондрии, имели свободноживущих предков, причём считается, что этими предками пластид были древние цианобактерии.

Рис. 35. Строение хлоропласта

Органоиды движения.Многие клетки способны к движению, причём механизмы двигательных реакций могут быть различными. Выделяют амебоидное (амёбы, лейкоциты), ресничное (инфузория туфелька, клетки мерцательного эпителия дыхательных путей), жгутиковое (сперматозоиды, эвглена зелёная) и мышечное виды движения.

Жгутик всех эукариотических клеток имеет длину около 100 мкм. На поперечном срезе можно увидеть, что по периферии жгутика расположены 9 пар микротрубочек, а в центре – 2 микротрубочки.

Все пары микротрубочек связаны между собой. Белок, осуществляющий это связывание, меняет свою конформацию за счёт энергии, выделяющейся при гидролизе АТФ. Это приводит к тому, что пары микротрубочек начинают двигаться друг относительно друга, жгутик изгибается и клетка начинает движение. Таков же механизм движения ресничек, длина которых составляет всего 10–15 мкм. Обычно у одной клетки бывает только один жгутик, а ресничек может быть очень много, и все их движения скоординированы, чем и обеспечивается движение клетки. Например, на поверхности одноклеточной инфузории-туфельки насчитывается до 15 000 ресничек, с помощью которых она может передвигаться со скоростью 3 мм/с. На каждой клетке ресничного эпителия, выстилающего верхние дыхательные пути, насчитывается до 250 ресничек.

Митохондрии. Пластиды. Тилакоиды. Граны. Строма. Органоиды движения.

1. Сколько митохондрий может содержаться в различных клетках?

2. Почему ДНК митохондрий наследуется только по линии матери?

3. Какую функцию выполняют лейкопласты?

4. Какое строение имеет хлоропласт?

5. В каких частях хлоропластов протекают реакции световой фазы фотосинтеза?

Приведите примеры различных видов движения клеток. Сравните механизм движения у разных видов клеток.

Наличие в митохондриях кольцевой ДНК, их способность к делению, а также отсутствие митохондрий в клетках прокариот позволили выдвинуть гипотезу о том, что предки митохондрий были свободноживущими прокариотами, ставшими затем паразитами (или жертвами) эукариотических клеток. Со временем они превратились в симбионтов всех клеток эукариот, обеспечивая их энергией. У млекопитающих митохондрии наследуются только по линии матери, так как все митохондрии будущего организма содержатся в яйцеклетке, а при оплодотворении из сперматозоида в цитоплазму яйцеклетки проникает только ядро. Поэтому, анализируя митохондриальную ДНК, можно проследить родственные связи по линии матери.

У одной из самых древних групп растений – водорослей в каждой клетке обычно находится всего по одному большому органоиду – хроматофору. У хламидомонады хроматофор чашевидный, у спирогиры – спиральный.

Клетки, имеющие жгутики, могут двигаться либо жгутиком вперёд, либо жгутиком назад. Например, у эвглены зелёной жгутик расположен на переднем конце клетки.

1. Вспомните примеры многоядерных клеток.

2. Какую форму могут иметь бактерии?

Прокариоты.Древнейшие на Земле организмы не имеют клеточного ядра и называются прокариотами, т. е. доядерными. Они объединяются в отдельное царство – Дробянки, к которому относятся бактерии и сине-зелёные водоросли. Каковы же отличительные признаки прокариотических клеток по сравнению с эукариотическими?

Рис. 36. Схема строения прокариотической клетки: 1 – слой клейкой слизи; 2 – клеточная стенка; 3 – плазматическая мембрана; 4 – мезосомы; 5 – хромосома (кольцевая молекула ДНК); 6 – капли питательных веществ; 7 – складчатая фотосинтезирующая мембрана; 8 – рибосомы; 9 – жгутики

Клетки прокариот, как правило, значительно меньше, чем у эукариот – их размеры редко превышают 10 мкм, а бывают клетки размером даже 0,3 X 0,2 мкм. Правда, есть и исключения – описана огромная бактериальная клетка размером 100 X 10 мкм.