- •Глава 8. Селекция и биотехнология
- •Введение
- •Глава 1. Химические компоненты живых организмов § 1. Содержание химических элементов в организме. Макро- и микроэлементы
- •§ 2. Неорганические вещества
- •§ 3. Органические вещества. Аминокислоты. Белки
- •§ 4. Свойства и функции белков
- •§ 5. Углеводы
- •§ 6. Липиды, их строение и функции
- •§ 7. Нуклеиновые кислоты
- •§ 8. Атф. Биологически активные вещества
- •Глава 2. Клетка – структурная и функциональная единица живых организмов
- •§ 9. История открытия клетки. Создание клеточной теории
- •§ 10. Методы изучения клетки
- •§ 11. Строение клетки
- •§ 12. Цитоплазматическая мембрана
- •§ 13. Гиалоплазма. Цитоскелет.
- •§ 14. Клеточный центр. Рибосомы
- •§ 15. Эндоплазматическая сеть. Комплекс Гольджи. Лизомосы
- •§ 16. Вакуоли
- •§ 17. Митохондрии. Пластиды
- •§ 18. Ядро
- •§ 19. Особенности строения клеток прокариот
- •§ 20. Особенности строения клеток эукариот
- •Глава 3. Деление клетки
- •§ 21. Клеточный цикл
- •§ 22. Митоз. Амитоз. Прямое бинарное деление
- •§ 23. Мейоз и его биологическое значение
- •Глава 4. Обмен веществ и превращение энергии в организме
- •§ 24. Общая характеристика обмена веществ и превращения энергии
- •§ 25. Энергетический обмен
- •§ 26. Брожение
- •§ 27. Фотосинтез
- •§ 28. Хранение наследственной информации
- •§ 29. Реализация наследственной информации — синтез белка на рибосомах
- •§ 30. Регуляция транскрипции и трансляции в клетке и организме
- •Глава 5. Структурная организация и регуляция функций живых организмов § 31. Структурная организация живых организмов
- •§ 32. Ткани и органы растений
- •§ 33. Ткани и системы органов животных
- •§ 34. Саморегуляция жизненных функций организмов
- •§ 35. Иммунная регуляция
- •§ 36. Специфическая иммунная защита организма
- •§ 37. Иммунологическая реакция организма (иммунный ответ)
- •Глава 6. Размножение и индивидуальное развитие организмов
- •§ 38. Типы размножения организмов. Бесполое размножение
- •§ 39. Половое размножение. Образование половых клеток
- •§ 40. Оплодотворение
- •§ 41. Онтогенез. Эмбриональное развитие животных
- •§ 42. Постэмбриональное развитие
- •§ 43. Онтогенез человека
- •Глава 7. Наследственность и изменчивость организмов
- •§ 44. Закономерности наследования признаков, установленные г. Менделем. Моногибридное скрещивание. Первый и второй законы Менделя
- •§ 45. Цитологические основы наследования признаков при моногибридном скрещивании
- •§ 46. Дигибридное скрещивание. Третий закон Менделя
- •§ 47. Взаимодействие аллельных генов
- •§ 48. Хромосомная теория наследственности. Сцепленное наследование
- •§ 49. Генетика пола
- •§ 50. Изменчивость организмов, ее типы. Модификационная изменчивость
- •§ 51. Генотипическая изменчивость
- •§ 52.Особенности наследственности и изменчивости человека
- •§ 53. Наследственные болезни человека
- •Глава 8. Селекция и биотехнология
- •§ 54. Cелекции, ее задачи и основные направления
- •§ 55 . Методы селекции и ее достижения
- •§ 56. 0Сновные направления биотехнологии
- •§ 57. Инструменты генетической инженерии
- •§ 58. Успехи и достижения генетической инженерии
§ 17. Митохондрии. Пластиды
К двухмембранным органеллам клетки относятся митохондрии, пластиды.
Митохондрии (от греч. митос — нить и хондрион — зерно) — органоиды клетки, участвующие в процессе клеточного дыхания и обеспечивающие клетку энергией в виде АТФ (т.е. в такой форме, в которой энергия доступна для использования во всех энергозатратных процессах). Митохондрии встречаются во всех эукариотических клетках. Количество митохондрий в клетке варьирует от единиц (сперматозоиды, одноклеточные протисты) до тысяч. Особенно много митохондрий в тех клетках, которые нуждаются в большом количестве энергии (мышечные клетки, клетки печени). В клетках зеленых растений митохондрий меньше, чем в клетках животных, поскольку их функции (синтез АТФ) частично выполняют хлоропласты.
Митохондрии чаще всего имеют вид округлых телец, палочек, нитей. Они образованы двумя мембранами — наружной и внутренней (рис. ). Наружная мембрана гладкая, она отделяет митохондрии от гиалоплазмы. Внутренняя мембрана образует выпячивания внутрь митохондрий в виде трубчатых или гребенчатых образований – крист. За счет их образуется большая общая поверхность. На мембране крист располагаются ферменты, в том числе переносчики электронов и протонов. Наружная мембрана отличается высокой проницаемостью для различных веществ. Внутренняя мембрана менее проницаема.
Между наружной и внутренней мембранами митохондрий находится так называемое перимитохондриальное пространство.
Внутреннее пространство митохондрий заполнено полужидким веществом — матриксом. В нем содержатся различные белки, в том числе ферменты, ДНК (кольцевые молекулы), все типы РНК, аминокислоты, ряд витаминов, рибосомы, гранулы, образованные солями кальция и магния. ДНК обеспечивает некоторую генетическую автономность митохондрий, хотя в целом их работа координируется ДНК ядра.
На поверхности внутренней мембраны имеются грибовидные образования - АТФ-сомы. В них содержится комплекс ферментов, необходимых для синтеза АТФ.
Функция митохондрий — синтез АТФ, происходящий за счет энергии, высвобождающейся при окислении органических соединений. При этом начальные этапы этого процесса происходят в матриксе, а последующие, в частности синтез АТФ, — на внутренней мембране.
Митохондрии в клетке постоянно обновляются. Например, в клетках печени продолжительность жизни митохондрий составляет около 10 дней. Увеличение количества митохондрий в клетке происходит путем их деления.
Пластиды (от греч. пластидес — создающие, образующие) — органеллы клеток растений и фототрофных протистов. Для растений характерно три вида пластид: хлоропласты, хромопласты и лейкопласты.
Хлоропласты (от греч. хлорос — зеленый) – органоиды, осуществляющие фотосинтез. Они имеют зеленый цвет, что обусловлено присутствием в них светочувствительных пигментов — хлорофиллов а и b. Хлоропласты содержат также вспомогательные пигменты — каротиноиды (оранжевого, желтого либо красного цвета). В одной клетке листа может находиться 15—20 и более хлоропластов, а у некоторых водорослей — лишь 1—2 гигантских хлоропласта различной формы (вспомните, например, строение хламидомонады, хлореллы или спирогиры).
Хлоропласты — это тельца, имеющие форму двояковыпуклой линзы. Как и митохондрии, хлоропласты образованы двумя мембранами. Наружная мембрана покрывает хлоропласт. Внутренняя мембрана образует уплощенные замкнутые дисковидные образования — тилакоиды. Несколько таких тилакоидов, лежащих друг над другом, образуют грану.
В мембранах тилакоидов расположены светочувствительные пигменты, а также переносчики электронов и протонов, которые участвуют в поглощении и преобразовании энергии света.
Между наружной и внутренней мембранами хлоропластов имеется небольшое пространство.
Внутренняя среда хлоропласта — строма (матрикс). В ней содержатся белки, липиды, ДНК (кольцевые молекулы), РНК, рибосомы и запасные вещества (липиды, зерна крахмала), а также ферменты, участвующие в фиксации углекислого газа.
Основная функция хлоропластов — осуществление фотосинтеза. Кроме того, в них происходит синтез АТФ, некоторых липидов, белков мембраны тилакоидов и ферментов, катализирующих реакции фотосинтеза.
Как и митохондрии, хлоропласты могут делиться, благодаря чему их количество в клетке увеличивается.
В клетках растений могут содержаться бесцветные пластиды — лейкопласты и окрашенные — хромопласты.
Лейкопласты (от греч. лейкос — белый) не имеют гран и не содержат пигментов (рис.) . В них откладываются запасные питательные вещества — крахмал, белки, жиры. В матриксе лейкопластов содержатся ДНК, рибосомы, а также ферменты, обеспечивающие синтез и расщепление запасных веществ (крахмала, белков и др.). Некоторые лейкопласты могут быть полностью заполнены крахмалом. Такие лейкопласты называются крахмальными зернами.
Хромопласты (от греч. хроматос — краска) отличаются от других пластид своеобразной формой и окраской. Они бывают дисковидными, серповидными, ромбическими, пирамидальными и т.д. (рис. ). Хромопласты содержат каротиноиды, которые придают им желтую, оранжевую и красную окраску.
Присутствием этих пигментов в хромопластах объясняется окраска плодов томатов, рябины, ландыша, шиповника, корнеплодов моркови. Внутренняя система мембран в хромопластах отсутствует.
Необходимо отметить, что одновременно в клетках могут содержаться пластиды только одного типа.
Пластиды разных типов имеют общее происхождение: все они возникают из первичных пластид образовательной ткани, имеющих вид мелких (до 1 мкм) пузырьков. Пластиды одного типа могут превращаться в пластиды другого. Так, на свету в первичных пластидах формируется внутренняя мембранная система, синтезируется хлорофилл и они превращаются в хлоропласты. Это же характерно и для лейкопластов, которые могут превращаться в хлоропласты или хромопласты. Например, клубни картофеля, в клетках которых в большом количестве содержатся лейкопласты, на свету приобретают зеленую окраску. При старении листьев, стеблей, созревании плодов в хлоропластах разрушается хлорофилл и внутренняя мембранная система, и они превращаются в хромопласты. Однако хромопласты никогда не превращаются в пластиды других типов, так как являются конечным этапом развития пластид.
1. Каковы строение и функции митохондрий? 2. Какие типы пластид вам известны? 3. Каковы строение и функции хлоропластов? 4. Каковы строение и функции лейкопластов и хромопластов? 5. Какие взаимосвязи возможны между пластидами разных типов? 6. Могут ли листья с осенней окраской снова стать зелеными? Свой ответ обоснуйте. 7. Что общего и отличного в строении и функциях митохондрий и хлропластов? 8. В чем заключается автономия митохондрий и хлоропластов в клетке?