7. Строение и функции двумембранных органоидов цитоплазмы: митохондрии и пластиды.

Митохондрии

Митохондрии – это структуры округлой или палочковидной формы. Обычно митохондрии скапливаются в тех тканях, где велика потребность в АТФ, например, в мышечной ткани. Митохондрии покрыты двумя липопротеидными мембранами: наружной и внутренней. Наружная мембрана гладкая, внутренняя образует многочисленные складки – кристы. Пространство, ограниченное внутренней мембраной, называется матриксом.

Митохондрии называют «энергетическими станциями» клетки. Источником энергии в клетке могут быть белки, жиры и углеводы, однако единственным субстратом, который немедленно включается в энергетические процессы, является глюкоза. В цитоплазме клеток происходит их окисление анаэробным путем (гликолиз), при этом глюкоза и гликоген расщепляются не до конечных продуктов, а до пировиноградной и молочной кислот (ПВК и МК). При этом выделяется небольшое количество энергии (2 АТФ). В дальнейшем в матриксе митохондрий происходит аэробное окисление органических веществ до углекислого газа и воды (окисление ПВК и МК называется циклом Кребса – это ключевой цикл дыхания) и выделяется большое количество энергии (36 АТФ). Образующаяся энергия частично выделяется в виде тепла, но большая часть кумулируется на кристах митохондрий в удобной для транспортировки и хранения форме – в виде молекул АТФ. Синтез АТФ происходит из АДФ и фосфорной кислоты, поэтому называется фосфорилированием. В здоровых клетках фосфорилирование сопряжено с окислением. При заболеваниях сопряженность может разобщаться, субстрат окисляется, а фосфорилирование не происходит, энергия переходит в тепло, а содержание АТФ в клетках снижается. В результате повышается температура и падает функциональная активность клеток. Процесс высвобождения энергии называется дефосфорилированием.

Энергия АТФ используется: 1) для биосинтеза веществ, 2) для транспортировки, 3) для механической работы – сокращение мышц, 4) для деления клеток, 5) рассеивается в виде тепла.

В матриксе митохондрий имеются мтДНК (от 2 до 10 кольцевых молекул). Присутствие в митохондриях мтДНК обеспечивает участие органелл в синтезе РНК и специфических белков, а также указывает на существование цитоплазматической наследственности. Размер мтДНК невелик – около 15 тыс. пар нуклеотидов.

Образование митохондрий происходит путем саморепродукции.

Пластиды

Это двумембранные органеллы, присутствующие в растительных клетках. В матриксе пластид имеются телокоиды, расположенные стопкой – граны. Различают три вида пластид: хлоропласты (содержат пигмент зеленого цвета, участвуют в фотосинтезе), хромопласты (пигмент красного и желтого цвета), лейкопласты (бесцветный пигмент). Пластиды могут переходить друг в друга. Наличие в пластидах собственной ДНК, как и в митохондриях, обеспечивает возможность саморепродукции.

8. Строение и функции немембранных органоидов цитоплазмы: компоненты цитоскелета (микротрубочки и микрофиламенты), клеточный центр, рибосомы. Строение и функции органоидов специального назначения.

Немембранные органеллы

Рибосомы

Рибосомы – это рибонуклеопротеиды, состоят из рРНК и белка в соотношении 40 : 60%. Каждая рибосома состоит из двух частей: малой и большой субъединиц. Местом синтеза рибосомных субчастиц являются ядрышки, содержащие гены рРНК, затем через ядерные поры рибосомные субчастицы транспортируются в цитоплазму.

Объединение их происходит в цитоплазме в присутствии мРНК. На рибосомах осуществляется соединение аминокислот в полипептидные цепочки (синтез белка). Во время интенсивного синтеза белка несколько рибосом нанизываются на молекулу иРНК, формируется полирибосома или полисома. На рибосомах гранулярной ЭПС белки синтезируются за 2-3 мин, а через 10 мин. Они перемещаются в просвет канальцев цитоплазматической сети.

Клеточный центр

Характерен для животных клеток. Располагается около ядра. Состоит из парных центриолей, расположенных перпендикулярно. Центриоли окружены светлой зоной – центросферой, от которой отходит лучистость - астросфера. Центриоль имеет вид полого цилиндра, стенка которого образована 27 микротрубочками (9 триплетов). В функцию центриолей входит образование нитей митотического веретена деления, которые также образованы микротрубочками. Центриоли поляризуют процесс деления клеток, обеспечивая расхождение сестринских хроматид.

Микротрубочки

Это тонкие белковые нити, которые пронизывают цитоплазму в разных направлениях и образуют цитоскелет. Микротрубочки состоят из белка тубулина. Микрофиламенты – тонкие белковые нити (фибриллы), состоят из белка актина. Участвуют в образовании опорно-сократительного комплекса мембраны, цитоскелета, клеточного центра, нитей веретена деления, ресничек и жгутиков.

Органоиды специального назначения

Реснички и жгутики

Участвуют в движении клеток. Представляют собой тонкие цилиндрические выросты цитоплазмы, состоят из микротрубочек и покрыты цитоплазматической мембраной. Жгутики отличаются от ресничек длиной. У основания ресничек и жгутиков лежат базальные тельца.

Включения

Это относительно непостоянные (временные) компоненты цитоплазмы, которые не имеют мембраны и представляют собой

1. продукты, подлежащие выведению из организма - секреторные (инсулин в клетках поджелудочной железы), экскреторные (мочевая и щавелевая кислоты),

2. запасные питательные вещества (гликоген, крахмал, белки, жиры, углеводы),

3. пигменты (меланин, гемоглобин).