4.5. Двомембранні органели: мітохондрії, хлоропласти
Мітохондрії та хлоропласти мають системи транспорту електронів та протонів, які в мітохондріях розміщені на внутрішній мембрані, а у хлоропластів – на мембранах тилакоїдів. Синтез АТФ в цих органелах відбувається з використанням енергії руху електронів та протонного градієнту.
Мітохондрії - довгасті циліндри 0,5-1 мкм діам. та 1- 10 мкм довжиною, які постійно змінюють форму, зливаючись між собою, діляться та переміщуються у цитоплазмі за допомогою мікротрубочок. Мембрани поділяють мітохондрію на два компартменти: міжмембранний простір, та матрикс (внутрішній простір). Зовнішня мембрана містить білки (порини), які утворюють заповнені водою канали через ліпідний бішар, тому у міжмембранний простір можуть проникати низькомолекулярні сполуки і невеликі білки. Внутрішня мембрана мітохондрій містить кардіоліпіни, які забезпечують непроникність для іонів. У внутрішню мембрану мітохондрії також вбудовані транспортні білки, елементи електоронтранспортного ланцюга, деякі ферменти циклу трикарбонових кислот та молекули АТФ-синтази, що здійснюють окисне форсфорилювання. Для забезпечення метаболічних функцій внутрішня мембрана утворює численні випинання (кристи), що займають площу близько третини всіх мембран клітини. У матриксі мітохондій розташовані мітохондріальні 70S рибосоми, копії кільцевої мітохондріальної ДНК та великі гранули, в яких накопичуються відкладення магнію та кальцію.
Функції мітохондрій:
аеробний етап клітинного дихання: цикл трикарбонових кислот, реакції електронтранспортного ланцюга та окисне фосфорилювання АДФ, внаслідок чого утворюється АТФ
забезпечення теплопродукції клітини
накопичення кальцію
Мітохондрії називають дихальним центром клітини, оскільки в них відбувається окиснення органічних сполук до вуглекислого газу і води (дихання). Крім того, вони забезпечують клітину молекулами АТФ, при розщепленні яких вивільняється енергія, тому мітохондрії є головними енергетичними станціями клітини.
Пластиди наявні у всіх живих рослинних клітинах. Ці органели мають по кілька однакових копій ДНК. Всі пластиди утворюються з пропластид, розташованих у клітинах меристеми рослин, і диференціюються в залежності від потреб клітини:
етіопласти — містять жовтий пігмент попередник хлорофілу; утворюються в темряві, а при світлі можуть швидко перетворюватись у хлоропласти;
хлоропласти — зелені пластиди, що містять хлорофіл і здійснюють фотосинтез;
хромопласти — червоні, жовті або оранжеві пластиди, які накопичують пігменти (каротиноїди);
лейкопласти — є місцем запасання органічних речовин;
амілопласти — накопичують вуглеводи (крохмаль);
елайопласти — запасають жири;
протеїнопласти — містять білки.
Функції пластид:
фотосинтез;
накопичення необхідних речовин;
синтез пуринів та пірімідинів, жирних кислот та деяких амінокислот.
Хлоропласти – клітинні органели довгастої форми, розміром 2-5 мкм. Внутрішній простір хлоропласта називається стромою, в якій знаходиться мембранна система, що складається із маленьких сплощених мішечків — тилакоїдів, в мембрану яких вбудовані молекули зеленого фотосинтетечиного пігменту хлорофілу. Тилакоїди розміщуються стопками, що називаються гранами. Між гранами проходять ламели — довгі пластинки і трубочки. Таким чином хлоропласт поділений на три компартменти: міжмембранний простір, строму, в якій відбувається темнова фаза фотосинтезу, та внутрішній простір тилакоїдів, де відбувається світлова фаза фотосинтезу.
Рис. 13. Основні типи пластид в рослинних клітинах
Клітинні включення — це гранули, краплі або кристали певних речовин, що накопичуються у цитоплазмі клітини. На відміну від органел вони є не постійними і обов'язковими структурами. Найчастіше у формі включень організми запасають поживні речовини (краплі жиру в адипоцитах, гранули глікогену в гепатоцитах, крохмалю в рослинних клітинах). Також включеннями можуть бути пігменти або продукти обміну (кристали оксалату кальцію у листках буряка, шпинату, щавлю).