7. Будова та функції мітохондрій

Мітохондрії (від грец. мітос -нитка та хондріон - зернятко) - це двомембранні органели, які містяться в усіх еукаріотичних клітинах (за винятком особливих внутрішньоклітинних паразитичних одноклітинних тварин - мікроспоридій, що є „енергетичними паразитами", оскільки використовують для власних енергетичних потреб АТФ клітини хазяїна).

Мітохондрії мають форму округлих тілець, паличок, ниток (завдовжки від 0,5 мкм до 10 мкм і більше). Іноді мітохондрії розгалужуються (у деяких одноклітинних організмів, у м'язових волокнах тощо). Кількість мітохондрій у клітині різна: від 1 до 100 000 і більше й залежить від її метаболічної активності. Так, велетенська амеба Хаос має до 500 000 мітохондрій, тоді як у клітині паразитичного джгутикового - трипанозоми (збудника сонної хвороби людини) є лише одна велетенська розгалужена мітохондрія. В клітинах рослин-фототрофів мітохондрій менше, ніж у тварин, оскільки їхні функції (синтез АТФ) частково виконують хлоропласти.

Поверхневий апарат мітохондрій складається з двох мембран -зовнішньої та внутрішньої. Зовнішня мембрана гладенька, вона відмежовує мітохондрію від гіалоплазми. Внутрішня мембрана утворює вгини всередину мітохондрій, які мають вигляд трубчастих або гребінчастих утворів - крист. Кристи можуть бути по-різному розташовані щодо поздовжньої осі мітохондрії, вони часто галузяться. Зовнішня і внутрішня мембрани мітохондрій відокремлені щілиною завширшки 10-20 нм. На поверхні внутрішньої мембрани, поверненій всередину мітохондрій, є грибоподібні утвори - ЛТФ-соми, у яких міститься комплекс ферментів, потрібних для синтезу АТФ.

Внутрішній простір мітохондрій заповнений напіврідкою речовиною -матприксом. У ньому містяться молекули ДНК, іРНК, тРНК, мітохондріальні рибосоми, гранули з солей кальцію та магнію. В матриксі синтезуються білки, що входять до складу внутрішньої мембрани.

Основна функція мітохондрій—синтез АТФ, який відбувається за рахунок енергії, що вивільняється при окисненні органічних сполук. При цьому початкові етапи цих процесів перебігають у матриксі, а наступні, зокрема синтез АТФ, - у внутрішній мембрані.

Мітохондрії у клітині постійно відновлюються. Так, у клітинах печінки мітохондрії живуть близько 10 днів. На відміну від багатьох інших органел, вони не виникають з інших мембранних структур клітини, а розмножуються поділом, подібно до клітинного поділу прокаріот.

8. Будова та функції пластид

Пластиди (від грец. пласпгідес, пластос - виліплений, сформований) -двомембранні органели клітин рослин і деяких тварин (рослинних джгутикових). Пластиди різноманітні за формою, розмірами, забарвленням, особливостями будови. У клітинах вищих рослин розрізняють три типи пластид: хлоропласти, хромопласти та лейкопласти.

Хлоропласти (від грец. хлорос — зелений) - пластиди, забарвлені в зелений колір завдяки пігменту хлорофілу. Як правило, хлоропласти мають видовжену форму (завдовжки 5-10 мкм). їхня кількість у клітинах різна: в клітинах злаків - 30-50, а у велетенських клітинах стовпчастої паренхіми махорки - до 1 000.

Між зовнішньою та внутрішньою мембранами хлоропластів с між-мембранний простір завширшки близько 20-30 нм. Внутрішня мембрана утворює складчасті вгини всередину матриксу: ламели та тилакоїди. Ламели мають вигляд пласких видовжених складок, тоді як тилакоїди — сплощених вакуолей або мішечків. Ламели матриксу можуть утворювати сітку із взаємозв'язаних розгалужених канальців або розташовуватись паралельно одна одній не з'єднуючись; інколи вони нагадують плаский порожнистий мі­хур. Між ламелами розміщені тилакоїди, зібрані разом у купки по 50 і більше, що нагадують стопки монет. Таку купку називають гра-ною.

Кількість гран у хлоропласті досягає 60 (іноді - до 150), вони часто зв'язані між собою за допомогою ламел.

У тилакоїдах знаходяться основні фотосинтетичні пігменти -хлорофіли, допоміжні - каротиноїди та всі ферменти, потрібні для здійснення різноманітних біохімічних процесів фотосинтезу. Мембрани тилакоїдів здатні вловлювати світло та спрямовувати його на хлорофіл. У матриксі хлоропластів містяться молекули ДНК, рибосоми, у ньому відкладаються зерна запасного полісахариду - крохмалю. Основна функція хлоропластів - здійснення фотосинтезу. В хлоропластах, як і в мітохондріях, за участю ферменту АТФ-синтетази, розташованого на зовнішній поверхні мембран тилакоїдів, відбувається синтез АТФ. У них також синтезуються деякі ліпіди, білки мембрани тилакоїдів і ферменти, що каталізують реакції фотосинтезу.

Хлоропластам, подібно до мітохондрій, властивий певний ступінь автономії є клітині. Вони мають власну спадкову інформацію, закодовану у вигляді послідовності нуклеотидів кільцевої молекули ДНК, що нагадує спадковий матеріал клітин прокаріот. Вони містять і власний білоксинтезуючий апарат, до складу якого входять рибосоми, що розмірами нагадують дрібні рибосоми прокаріот, а також всі види РНК. За допомогою цього апарату вони синтезують специфічні білки, які входять до складу їхніх мембран. Як і мітохондрії, хлоропласти розмножуються поділом.

Наведені вище дані часто використовують як докази гіпотези симбіогенезу, згідно з якою еукаріотичну клітину розглядають як окремий організм, що виник унаслідок симбіозу деяких одноклітинних організмів. Вважають, що мітохондрії утворилися у результаті співжиття клітин аеробних та анаеробних бактерій, а хлоропласти - ціанобактерій з клітинами гетеротрофних первісних еукаріот.

Лейкопласти (від грец. лейкос - білий) - безбарвні пластиди різ­номанітної форми. Від хлоропластів вони відрізняються відсутністю розвиненої ламелярної системи. Внутрішня мембрана, впинаючись у матрикс, може утворювати нечисленні тилакоїди. В матриксі лейкопластів містяться ДНК, рибосоми, а також ферменти, що забезпечують синтез і гідроліз запасних речовин клітини (крохмалю, білків). Деякі лейкопласти майже повністю заповнені зернами крохмалю.

Хромопласти (від грец. хрома - фарба, колір) - пластиди, забарвлені в різні кольори - жовтий, червоний тощо. Вони надають певного кольору пелюсткам, плодам, листкам. Забарвлення хромопластів зумовлюють різні пігменти (здебільшого каротиноїди), які можуть накопичуватись у них в різній кількості. Внутрішня мембранна система у хромопластів відсутня або утворена поодинокими тилакоїдами.