4. Митохондрии

Рис. 3. Строение митохондрии. Вверху и в середине - вид продольного среза через митохондрию (вверху - митохондрия из эмбриональной клетки кончика корня; в с ередине - из клетки взрослого листа элодеи). Внизу - трехмерная схема, на которой часть митохондрии срезана, что позволяет видеть ее внутреннее строение. 1 - наружная мембрана; 2 - внутренняя мембрана; 3 - кристы; 4 - матрикс.

Митохондрии — мелкие тельца округлой или продолговатой формы, размером 0,5 — 1,5 мк, т. е. величиной с бактерию. Число их в клетке обычно велико, порядка 100—3000. Бывают, однако, клетки и с малым количеством митохондрий. Так, в спермии морской водоросли фукуса содержится всего 4 митохондрии, а в одноклеточной водоросли микромонас — одна. Митохондрии видны под световым микроскопом, однако их тонкое строение можно изучать лишь с помощью электронного микроскопа (рис. 3). Митохондрии построены из липопротеиновых мембран, погруженных в основное вещество — матрикс. Наружная мембрана митохондрии не образует впячиваний и складок, и замкнута сама на себя.

Внутренняя мембрана дает многочисленные впячивания внутрь, это кристы. Между ними находится матрикс. И внутренняя мембрана митохондрии, и образуемые ею кристы построены из упорядоченно расположенных ферментов. Благодаря складкам — кристам рабочая поверхность мембран внутри митохондрий очень велика. Ряд ферментов находится в матриксе митохондрии.

Совокупность этих ферментов осуществляет внутриклеточное дыхание и запасание освобождающейся при дыхании энергии в форме АТФ. Работа митохондрий тесно связана с процессами, идущими в гиалоплазме, где протекают первые этапы расщепления глюкозы и других веществ до пировиноградной кислоты. В митохондриях же протекает дальнейшее ее расщепление. Пировиноградная кислота проникает в митохондрии и здесь ступенчато, шаг за шагом, окисляется до углекислого газа и воды, причем одновременно потребляется кислород. Это и есть внутриклеточное дыхание, при котором клетка, расщепляя и окисляя вещества, добывает очень много энергии, которую она потом может использовать для самых разных своих нужд.

Чем активнее жизнедеятельность клетки, тем больше у нее потребность в энергии и тем больше в ней митохондрий. Они и в пределах одной и той же клетки могут быть распределены неравномерно: их больше в той части клетки, которая в данный момент работает активнее.

Митохондрии способны синтезировать часть тех веществ, из которых состоят они сами. Благодаря этому митохондрии могут размножаться.

5. Эндоплазматический ретикулум (эпр)

Эндоплазматический ретикулум (ЭПР)— органоид цитоплазмы, в котором происходит синтез многих веществ (рис. 4). ЭПР представляет собой систему каналов, которые пронизывают цитоплазму и которые в одних участках сужаются, в других расширяются, образуя то цистерны, то плоские мешки, то ветвящиеся трубки. Стенки этих образований построены из мембран, включающих в свой состав ферменты.

Как и в других мембранных образованиях клетки, ферменты в ЭПР расположены упорядоченно. При этом соседние ферменты осуществляют последовательно протекающие реакции, а их группа— всю цепь реакций, ведущих к созданию того или иного вещества.

Рис. 4. Структура клетки развивающегося корневого волоска редиса (Raphanus sativus). Вверху: гранулярная эндоплазматическая сеть. Электронная микрофотография (увел. х 103 000) М. Ф. Даниловой: эс — каналы эндоплазматической сети; р — рибосомы; м — митохондрия. Внизу слева: митохондрии. Электронная микрофотография (увел, х 85000) Е. А. Мирославова: м—митохондрия; об — оболочка; гр — гребни; пл — плазмалемма (под ней видна часть оболочки клетки); эс — каналы эндоплазматической сети, на внешних поверхностях которых видны рибосомы; р — свободные рибосомы в цитоплазме. Внизу справа: аппарат Гольджи. Электронная микрофотография (увел. х 52 000) М. Ф. Даниловой: аг — аппарат Гольджи, видны срезы плоских мешочков и пузырьков.

Различают агранулярный (гладкий) и гранулярный ЭПР:

• на наружной поверхности каналов гранулярного ЭПР располагаются многочисленные рибосомы, функцией которых является синтез белковых молекул;

• агранулярный ЭПР, который в растительной клетке количественно преобладает над гранулярным, не несет рибосом.

Функции ЭПР:

• является конвейером для многих видов ферментативного превращения веществ, главным образом для их синтеза;

• представляет собой систему магистралей, по которым вещества перемещаются по клетке;

• связывает между собой все части клетки – начинаясь от наружной мембраны и оболочки ядра, подходит, ветвясь, к различным органоидам цитоплазмы;

• каналы ЭПР проходят через плазмодесмы, соединяя ретикулум соседних клеток

• мембраны эндоплазматического ретикулума расчленяют цитоплазму на многочисленные отсеки, в каждом из которых создаются свои собственные уникальные условия и протекают определенные, весьма специфические процессы;

• по мембранам ЭПР распространяются биотоки, являющиеся сигналами, меняющими избирательную проницаемость мембран и тем самым активность ферментов (происходит регулирование обмена веществ).