Мітохондрії як і хлоропласти мають. §17. Мітохондрії. Пластиди. Охарактеризуйте будову та функції хлоропластів

1. Заповніть таблицю 15 «Порівняльна характеристика мітохондрій та хлоропластів». За наявності ознаки поставте у відповідну комірку знак + . Зробіть висновок про причини подібності та причини відмінностей мітохондрій та хлоропластів.

2. Аналіз «сліпих» препаратів.

Практична частина

Таблиця 15

Порівняльна характеристика мітохондрій та хлоропластів

ПРЕПАРАТ № 6 Хондріососми у клітинах печінки амфібії

Мітохондрії у клітинах печінки амфібії. Фіксація Са-формолом; забарвлення за Альтманом.

При малому збільшенні видно великі багатокутної округлої форми печінкові клітини, що розташовуються рядами, з тонкими клітинними кордонами. Між печінковими клітинами помітні широкі кровоносні капіляри, де знаходяться клітини крові.

При великому збільшенні на жовтому фоні цитоплазми гепатоцитів видно рівномірно розташовані мітохондрії рожево-червоного кольору, що мають форму округлих зерен або паличок. Частина мітохондрій зернистої форми є поперечними розрізами паличкоподібних мітохондрій.

Мал. 51. Мітохондрії у клітинах печінки амфібії. 1 – цитоплазма; 2 – гепатоцити; 3 – мітохондрії; 4 – короткі ланцюжки мітохондрій.

1. системі порожнин з бульбашками на кінцях

2. безлічі розташованих у ній гран

3. системі розгалужених канальців

4. численнимкристам на внутрішній мембрані

ЯКУ ФУНКЦІЮ ВИКОНАЄ У КЛІТИНІ КЛІТИННИЙ ЦЕНТР

1. бере участь у клітинному розподілі

2. є сховищем спадкової інформації

3. відповідає за біосинтез білка

4. є центром матричного синтезу рибосомної РНК

ЯКІ ЗАГАЛЬНІ ВЛАСТИВОСТІ ХАРАКТЕРНІ ДЛЯ МИТОХОНДРІЙ І ХЛОРОПЛАСТІВ?

1. не діляться протягом життя клітини

2. мають власний генетичний матеріал

3. є одномембранними

4. беруть участь у фотосинтезі

5. є спеціальними органоїдами

ФУНКЦІЯ РИБОСОМ

1. беруть участь у реакціях окиснення

2. беруть участь у синтезі білків

3. беруть участь у синтезі ліпідів

4. беруть участь у розподілі клітини

ОСОБЛИВОСТІ БУДУВАННЯ РИБОСОМ

1. відмежовані від цитоплазми однією мембраною

2. складаються з двох частинок – великої та малої

3. розміщуються в цитоплазмі та на каналах ЕПС

4. розміщуються в апараті Гольджі

10. ОБЕРІТЬ НЕМЕБРАНІ СТРУКТУРИ

1. центросома

2. ЕПС, апарат Гольджі, лізосоми

3. рибосоми, мікротрубочки, центріолі

4. мікрофіламенти, мікротрубочки, жирові краплі

5. мітохондрії, вакуолі, центріолі

ДЛЯ МІТОХОНДРІЙ ХАРАКТЕРНО

1. є спеціальними органоїдами

2. утворюються у клітці від апарату Гольджі

3. зовнішня та внутрішня мембрани мітохондрій утворюють кристи

4. основна функція - синтез АТФ

5. мають власну ДНК лінійної форми

ФУНКЦІЯ ЛІЗОСОМ

1. розщеплення полімерів до мономерів

2. окислення органічних речовин

3. формування цитоскелета

4. синтез білків

5. беруть участь у розподілі клітини

В ОСВІТІ ЦИТОСКЕЛЕТА ПРИЙМАЮТЬ УЧАСТЬ

1. мікротрубочки та мікрофіламенти

2. мікротрубочки та міофібрили

3. мікрофіламенти, ЕПС, мікроворсинки

4. мікроворсинки, міофібрили

ЯКИЙ ОРГАНОЇД МІСТИТЬ ГРАНИ

1. мітохондрія

2. хлоропласт

3. клітинний центр

5. апарат Гольджі

ФУНКЦІЇ ЕПС У РОСЛИННІЙ КЛІТИНІ

1. внутрішньоклітинне травлення

2. утворює первинні лізосоми

3. бере участь у фотосинтезі

4. забезпечує синтез деяких ліпідів та вуглеводів

5. бере участь у синтезі АТФ

РОЗДІЛ 2.

БУДОВА ТА ФУНКЦІЇ МЕМБРАН

ХІМІЧНИЙ СКЛАД ПЛАЗМАЛЕМИ ВКЛЮЧАЄ

1. ліпіди та білки

2. білки, жири, вуглеводи

3. ліпіди, білки, нуклеїнові кислоти

4. білки, вуглеводи, нуклеїнові кислоти

5. ліпіди, білки, олігосахариди

НАЗОВІТЕ ХІМІЧНІ СПОЛУКИ, МОЛЕКУЛИ ЯКИХ ЗАБЕЗПЕЧУЮТЬ ТАКЕ ВЛАСТИВОСТІ МЕМБРАНИ, ЯК ТЕКУЧІСТЬ.

1. олігосахариди

3. фосфоліпіди

5. целюлоза

ВКАЖИТЬ ВИД ТРАНСПОРТУ РЕЧОВИН ЧЕРЕЗ МЕМБРАНУ КЛІТИНИ, ЯКИЙ ВИМАГАЄ ЕНЕРГІЇ АТФ

1. фагоцитоз

2. дифузія через канал

3. полегшена дифузія

4. проста дифузія

ЕРИТРОЦИТИ ЛЮДИНИ ПОМІСТИЛИ НА РОЗЧИН ХЛОРИДУ НАТРІЮ. ЧЕРЕЗ 30 ХВИЛИН ВОНИ НЕ ЗМІНИЛИ СВОЄЇ ФОРМИ ТА ОБСЯГУ. ЯКИМ Є ЦЕЙ РОЗЧИН ЩОДО КЛІТОК ЛЮДИНИ?

1. ізотонічним

2. гіпертонічним

3. гіпотонічним

4. колоїдним

5.КОНЦЕНТРАЦІЯ РОЗЧИНУ ХЛОРИДУ НАТРІЮ РІВНА 0,3%. ЯКИМ Є ЦЕЙ РОЗЧИН ЩОДО КЛІТОК ЛЮДИНИ?

1. ізотонічним

2. гіпертонічним

3. гіпотонічним

4. фізіологічним

ЕРИТРОЦИТИ ЛЮДИНИ ПОМІСТИЛИ У РОЗЧИН NACL. Через кілька хвилин вони збільшилися в обсязі, а потім лопнули. ЯКИМ Є ЦЕЙ РОЗЧИН ЩОДО КЛІТОК ЛЮДИНИ?

1. ізотонічним

2. гіпертонічним

3. гіпотонічним

4. фізіологічним

7.КОНЦЕНТРАЦІЯ РОЗЧИНУ ХЛОРИДУ НАТРІЮ РІВНА 9%. ЯКИМ Є ЦЕЙ РОЗЧИН ЩОДО КЛІТОК ЛЮДИНИ?

1. ізотонічним

2. гіпертонічним

3. гіпотонічним

4. фізіологічним

РУШЕННЯ КЛІТИНИ В ГІПОТОНІЧНОМУ РОЗЧИНІ НАЗИВАЄТЬСЯ

1. плазмоліз

2. гемоліз

3. цитоліз

4. деплазмоліз

ЗМОРЩУВАННЯ КЛІТИНИ У ГІПЕРТОНІЧНОМУ РОЗЧИНІ НАЗИВАЄТЬСЯ

1. плазмоліз

2. гемоліз

3. цитоліз

4. деплазмоліз

10.ФАГОЦИТОЗ ПРЕДСТАВЛЯЄ СОБОЮ:

1. активне перенесення рідини з розчиненими в ній речовинами

2. захоплення плазматичною мембраною твердих частинок та їх втягування у клітину

3. виборчий транспорт у клітину розчинних органічних речовин

4. пасивне надходження в клітину води та деяких іонів

РОЗДІЛ 3.

БУДОВА ТА ФУНКЦІЇ ЯДРУ.

СПАДЩИЙ АПАРАТ КЛІТИНИ.

ЗБЕРІГАННЯ І ПЕРЕДАЧУ СПАДЩОЇ ІНФОРМАЦІЇ ЗАБЕЗПЕЧУЄ

1. ядерна оболонка

2. ядерце

3. хроматин

4. каріоплазма

5. клітинний центр

СТРУКТУРНО-ФУНКЦІОНАЛЬНОЮ ОДИНИЦЮ ХРОМОСОМИ Є

1. гетерохроматин

2. нуклеотид

3. нуклеосома

4. гістонові білки

СУКУПНІСТЬ МОРФОЛОГІЧНИХ ОЗНАК ХРОМОСОМ ВИДУ НАЗИВАЄТЬСЯ

1. генотип

2. фенотип

3. каріотип

4. каріограма

ЯДРИШКО ВИКОНАЄ ФУНКЦІЮ

1. зберігання спадкової інформації

2. синтез рРНК

3. синтез білка

4. синтез АТФ

5. розподіл ядра

ФУНКЦІЇ ЯДРА ВКЛЮЧАЮТЬ

1. синтез молекул ДНК та РНК

2. окислення органічних речовин із визволенням енергії

3. поглинання речовин із навколишнього середовища

4. утворення органічних речовин з неорганічних

5. утворення запасних поживних речовин

ОБЕРІТЬ ТВЕРДЖЕННЯ, ЩО ВІДНОСИТЬСЯ ДО ГЕТЕРОХРОМАТИНУ

3. спіралізований, добре фарбується, не транскрибується

4. деспіралізований, транскрибується, погано забарвлюється

ОБЕРІТЬ ТВЕРДЖЕННЯ, ЩО ВІДНОСИТЬСЯ ДО ЕВРОХРОМАТИНУ

1. спіралізований, активний, добре забарвлюється

2. неактивний, не транскрибується, деспіралізований

3. спіралізований, добре фарбується, не транскрибується

4. деспіралізований, транскрибується, погано забарвлюється

ХІМІЧНИЙ СКЛАД ХРОМАТИНУ

1. 95% ДНК та 5% білків

2. 60% гістонові та негістонові білки та 40% - ДНК

3. білки 60%, РНК 40%

4. ДНК 40%, білки 40%, РНК 20%

У СИНТЕЗІ РИБОСОМНИХ РНК ПРИЙМАЄ УЧАСТЬ

1. ядерні пори

2. первинні перетяжки хромосом

3. ядерце

4. перинуклеарний простір

ВТОРИННА ПЕРЕТЯЖКА ХРОМОСОМ БЕРІТЬ УЧАСТЬ

1. прикріплення ниток веретена поділу

2. освіті ядерця

3. утворення ядерної оболонки

4. синтез білка

БІЛКИ-ГІСТОНИ ВИКОНАЮТЬ ФУНКЦІЮ

1. Зберігання генетичної інформації

2. беруть участь в упаковці молекул ДНК

3. беруть участь у реплікації ДНК

4. беруть участь у транскрипції

5. беруть участь у реалізації генетичної інформації

ОБЕРІТЬ ПРАВИЛЬНІ ТВЕРДЖЕННЯ, ЩОДО ХРОМОСОМ

1. основу хромосоми становить одна безперервна дволанцюжкова молекула ДНК

2. Хромосоми добре видно в інтерфазі

3. у процесі життєдіяльності клітин число хромосом змінюється

4. у синтетичному періоді інтерфази відбувається подвоєння числа хромосом

НОРМАЛЬНИЙ КАРІОТП ЖІНКИ ВКЛЮЧАЄ

2. 44 аутосоми, Х і У-хромосоми

3. 22 пари аутосом і дві Х-хромосоми

4. 23 пари автосом

НОРМАЛЬНИЙ КАРІОТИП ЧОЛОВІКА ВКЛЮЧАЄ

1. 44пари аутосом і дві Х-хромосоми

2. 22 пари аутосом, Х і У-хромосому

3. 22 пари аутосом і дві Х-хромосоми

4. 23 пари автосом

РОЗДІЛ 4.

ЖИТТЯНИЙ ЦИКЛ КЛІТИНИ. ПОДІЛ КЛІТИНИ.

ЗНАЧЕННЯ МІТОЗУ СТАЄ В ЗБІЛЬШЕННІ ЧИСЛА

1. хромосом у дочірніх клітинах порівняно з материнською

2. клітин з набором хромосом, рівним материнській клітині

3. молекул ДНК у дочірніх клітинах порівняно з материнською

4. клітин із зменшеним удвічі набором хромосом

РОЗЧИН ЯДЕРНОЇ ОБОЛОЧКИ І ЯДРИШОК У ПРОЦЕСІ МІТОЗУ ВІДБУВАЄТЬСЯ

1. інтерфазі

2. профазі

3. метафазі

4. анафазе

5. телофазі

ЯКІ ПРОЦЕСИ ПРОТЕКАЮТЬ ПІД ЧАС МЕЙОЗУ?

1. транскрипція

2. денатурація

3. кон'югація та кросинговер

4. збільшення числа хромосом

5. трансляція

ВЕРЕТЕНО ДІЛЕННЯ УТВОРЮЮТЬ

1. актинові волокна (мікрофіламенти)

2. міозинові волокна

3. мікротрубочки

4. міофібрили

5. колагенові волокна

РЕДУПЛІКАЦІЯ ДНК ВІДБУВАЄТЬСЯ

1. інтерфазі

2. профазі

3. метафазі

4. анафазе

5. телофазі

ХРОМОСОМИ РОЗМІЩЕНИ НА ЕКВАТОРІ КЛІТИНИ В

1. інтерфазі

2. профазі

3. метафазі

4. анафазе

5. телофазі

РОЗХОДЖЕННЯ ХРОМАТИД ДО ПОЛЮСІВ КЛІТКИ ВІДБУВАЄТЬСЯ

1. інтерфазі

2. профазі

3. метафазі

4. анафазе

5. телофазі

РОЗХОДЖЕННЯ ГОМОЛОГІЧНИХ ХРОМОСОМ ВІДБУВАЄТЬСЯ

1. анафазе мейозу 1

2. метафазі мейозу

3. метафазі мейозу 2

4. анафазі мейозу 2

9.У ЯКОМУ ВІДПОВІДІ ПРАВИЛЬНО ВКАЗАНА НАСЛІДНІСТЬ ФАЗ МІТОЗУ?

1. метафаза, профаза, телофаза, анафаза

2. профаза, анафаза, телофаза, метафаза

3. телофаза, метафаза, анафаза, профаза

4. профаза, метафаза, анафаза, телофаза

Мітохондрії – це мікроскопічні мембранні органоїди, які забезпечують клітину енергією. Тому їх називають енергетичними станціями (акумулятором) клітин.

Мітохондрії відсутні у клітинах найпростіших організмів, бактерій, ентамеб, які живуть без використання кисню. Деякі зелені водорості, трипаносоми містять одну велику мітохондрію, а клітини серцевого м'яза, мозку мають від 100 до 1000 даних органел.

Особливості будови

Мітохондрії відносяться до двомембранних органелів, мають зовнішню та внутрішню оболонки, міжмембранний простір між ними та матрикс.

Зовнішня мембрана. Вона гладка, не має складок, відмежовує внутрішній вміст від цитоплазми. Ширина її дорівнює 7нм, у складі знаходяться ліпіди та білки. Важливу роль виконує порин – білок, що утворює канали у зовнішній мембрані. Вони забезпечують іонний та молекулярний обмін.

Міжмембранний простір. Розмір міжмембранного простору близько 20нм. Речовина, що заповнює його за складом подібно до цитоплазми, за винятком великих молекул, які можуть сюди проникнути тільки шляхом активного транспорту.

Внутрішня мембрана. Побудована переважно з білка, лише третина відводиться на ліпідні речовини. Велика кількість білків є транспортними, так як внутрішня мембрана позбавлена ​​вільно прохідних пір. Вона формує багато виростів – христ, які виглядають, як плескаті гребені. Окислення органічних сполук до CO 2 у мітохондріях відбувається на мембранах христ. Цей процес кисневалежний і здійснюється під дією АТФ-синтетази. Вивільнена енергія зберігається як молекул АТФ і використовується за необхідності.

Матрікс- Внутрішнє середовище мітохондрій, має зернисту однорідну структуру. В електронному мікроскопі можна побачити гранули та нитки у клубках, які вільно лежать між христами. У матриксі міститься напівавтономна система синтезу білка – тут розташовані ДНК, всі види РНК, рибосоми. Але все ж таки більшість білків поставляється з ядра, тому мітохондрії називають напівавтономними органелами.

Розташування в клітці та поділ

Хондріом- Це група мітохондрій, які зосереджені в одній клітині. Вони по-різному розташовуються у цитоплазмі, що залежить від спеціалізації клітин. Розміщення в цитоплазмі також залежить від навколишніх органел і включень. У клітинах рослин вони займають периферію, оскільки до оболонки мітохондрії відсуваються центральною вакуоллю. У клітинах ниркового епітелію мембрана утворює випинання, між якими знаходяться мітохондрії.

У стовбурових клітинах, де енергія використовується рівномірно всіма органоїдами, мітохондрії розміщені хаотично. У спеціалізованих клітинах вони здебільшого зосереджені в місцях найбільшого споживання енергії. Наприклад, у поперечно-смугастій мускулатурі вони розташовані біля міофібрил. У сперматозоїдах вони спірально охоплюють вісь джгутика, тому що для приведення його в рух та переміщення сперматозоїда потрібно багато енергії. Найпростіші, які пересуваються за допомогою вій, також містять велику кількість мітохондрій біля їхньої основи.

Поділ. Мітохондрії здатні до самостійного розмноження, маючи свій геном. Органели діляться за допомогою перетяжки чи перегородок. Формування нових мітохондрій у різних клітинах відрізняється періодичністю, наприклад, у печінковій тканині вони змінюються кожні 10 днів.

Функції у клітці

1. Основна функція мітохондрій – утворення молекул АТФ.
2. Депонування іонів.
3. Участь у обміні води.
4. Синтез попередників стероїдних гормонів.

Молекулярна біологія – це наука, що вивчає роль мітохондрій у метаболізмі. У них також йде перетворення пірувату на ацетил-коензим А, бета-окислення жирних кислот.

Подібність мітохондрій та хлоропластів

Загальні властивості для мітохондрій та хлоропластів обумовлені насамперед наявністю подвійної мембрани.

Ознаки подібності полягають у здатності самостійно синтезувати білок. Ці органели мають свою ДНК, РНК, рибосоми.

І мітохондрії та хлоропласти можуть ділитися за допомогою перетяжки.

Поєднує їх також можливість продукувати енергію, мітохондрії більш спеціалізовані в цій функції, але хлоропласти під час фотосинтезуючих процесів також утворюють молекули АТФ. Так, рослинні клітини мають менше мітохондрій, ніж тварини, тому що частково функції за них виконують хлоропласти.

Опишемо коротко подібності та відмінності:

• Є двомембранними органелами;
• внутрішня мембрана утворює випинання: для мітохондрій характерні кристи, для хлоропластів - тілакоїди;
• мають власний геном;
• здатні синтезувати білки та енергію.

Розрізняються ці органоїди своїми функціями: мітохондрії призначені для синтезу енергії, тут здійснюється клітинне дихання, хлоропласти потрібні рослинним клітинам для фотосинтезу.

Лекція №6.

Кількість годин: 2

МИТОХОНДРІЇ І ПЛАСТИДИ

1.

2. Пластиди, будова, різновиди, функції

3.

Мітохондрії та пластиди – двомембранні органоїди еукаріотичних клітин. Мітохондрії зустрічаються у всіх клітинах тварин та рослин. Пластиди притаманні клітин рослин, здійснюють фотосинтетичні процеси. Ці органоїди мають подібний план будівлі та деякі загальні властивості. Однак за основними метаболічними процесами вони суттєво відрізняються один від одного.

1. Мітохондрії, будова, функціональне значення

Загальна характеристика мітохондрій. Мітохондрії (грец. "Мітос" - нитка, "хондріон" - зерно, гранула) - округлі, овальні або паличкоподібні двомембранні органоїди діаметром близько 0,2-1 мкм і довжиною до 7-10 мкм. Ці органоїдиможна виявити за допомогою світлової мікроскопії, оскільки вони мають достатню величину і високу щільність. Особливості внутрішньої будови можна вивчити лише з допомогою електронного мікроскопа.Мітохондрії були відкриті 1894 р. Р. Альтманом, який дав їм назву «біобласти».Термін "мітохондрія" був введений К. Бенда в 1897 р. Мітохондрії єпрактично в всіх еукаріотичних клітинах. У анаеробних організмів (кишкові амеби та ін) мітохондрії відсутні. Числомітохондрій у клітині коливається від 1 до 100 тис.і залежить від типу, функціональної активності та віку клітини. Так у рослинних клітинах мітохондрій менше, ніж у тварин; а вмолодих клітинах більше, ніж у старих.Життєвий цикл мітохондрій становить кілька днів. У клітині мітохондрії зазвичай накопичуються поблизу ділянок цитоплазми, де виникає потреба у АТФ. Наприклад, у серцевому м'язі мітохондрії знаходяться поблизу міофібрил, а в сперміях утворюють спіральний футляр навколо осі джгутика.

Ультрамікроскопічна будова мітохондрій. Мітохондрії обмежені двома мембранами, кожна з яких має товщину близько 7 нм. Зовнішню мембрану від внутрішньої відокремлює міжмембранний простір шириною близько 10-20 нм. Зовнішня мембрана гладка, а внутрішня утворює складки - кристи (лат. "криста" - гребінь, виріст), що збільшують її поверхню. Число христ неоднакове в мітохондріях різних клітин. Їх може бути від кількох десятків до кількох сотень. Особливо багато христів у мітохондріях активно функціонуючих клітин, наприклад м'язових. У кристалах розташовуються ланцюги перенесення електронів і пов'язаного з ним фосфорилювання АДФ (окислювальне фосфорилювання). Внутрішній простір мітохондрій заповнений гомогенною речовиною, яка називається матриксом. Мітохондріальні кристи зазвичай повністю не перегороджують порожнину мітохондрії. Тому матрикс на всьому протязі є безперервним. У матриксі містяться кільцеві молекули ДНК, мітохондріальні рибосоми, зустрічаються відкладення солей кальцію та магнію. На мітохондріальній ДНК відбувається синтез молекул РНК різних типів, рибосоми беруть участь у синтезі низки мітохондріальних білків. Мінімальні розміри ДНК мітохондрій не дозволяють кодувати синтез всіх мітохондріальних білків. Тому синтез більшості білків мітохондрій знаходиться під ядерним контролем і здійснюється у цитоплазмі клітини. Без цих білків зростання та функціонування мітохондрій неможливе. Мітохондріальна ДНК кодує структурні білки, відповідальні за правильну інтеграцію до мітохондріальних мембран окремих функціональних компонентів.

Розмноження мітохондрій. Мітохондрії розмножуються шляхом розподілу перетяжкою або фрагментацією великих мітохондрій на дрібніші. Мітохондрії, що утворилися таким шляхом, можуть рости і знову ділитися.

Функції мітохондрій. Основна функція мітохондрій полягає у синтезі АТФ. Цей процес відбувається внаслідок окислення органічних субстратів та фосфорилювання АДФ. Перший етап цього процесу відбувається у цитоплазмі в анаеробних умовах. Оскільки основним субстратом є глюкоза, то процес має назву гліколізу.На цьому етапі субстрат піддається ферментативному розщепленню до піровиноградної кислоти з одночасним синтезом невеликої кількості АТФ. Другий етап відбувається у мітохондріях і потребує присутності кисню. На цьому етапі відбувається подальше окислення піровиноградної кислоти з виділенням 2 і перенесенням електронів на акцептори. Ці реакції здійснюються за допомогою ряду ферментів циклу трикарбонових кислот, які локалізовані в матриксі мітохондрії. Електрони, що звільнилися в процесі окислення в циклі Кребса, переносяться в дихальний ланцюг (ланцюг переносу електронів). У дихальному ланцюзі вони з'єднуються з молекулярним киснем, утворюючи молекули води. Внаслідок цього невеликими порціями виділяється енергія, яка запасається у вигляді АТФ. Повне окислення однієї молекули глюкози з утворенням діоксиду вуглецю та води забезпечує енергією перезарядку 38 молекул АТФ (2 молекули у цитоплазмі та 36 у мітохондріях).

Аналоги мітохондрій у бактерій. У бактерій мітохондрій немає. Замість них вони мають ланцюга перенесення електронів, локалізовані в мембрані клітини.

2. Пластиди, будова, різновиди, функції. Проблема походження пластид

Пластиди (від. грец. plastides- Творчі, що утворюють) – це двомембранні органоїди, характерні для фотосинтезуючих еукаріотних організмів.Розрізняють три основні типи пластид: хлоропласти, хромопласти та лейкопласти.Сукупність пластид у клітці називають пластидом.Пластиди пов'язані між собою єдиним походженням в онтогенезі від пропластиду меристематичних клітин.Кожен їх цих типів за певних умов може переходити один до одного. Як і мітохондрії, пластиди містять власні молекули ДНК. Тому вони також здатні розмножуватися незалежно від поділу клітини.

Хлоропласти(Від грец.chloros» – зелений, «plastos»- виліплений)– це пластиди, у яких здійснюється фотосинтез.

Загальна характеристика хлоропластів. Хлоропласти є органоїдами зеленого кольору довжиною 5-10 мкм і шириною 2-4 мкм. У зелених водоростей зустрічаються гігантські хлоропласти (хроматофори), що досягають довжини 50 мкм. У вищих рослин хлоропластимають двоопуклу або еліпсоїдну форму. Кількість хлоропластів у клітині може варіювати від одного (деякі зелені водорості) до тисячі (махорка). УКлітина вищих рослин в середньому знаходиться 15-50 хлоропластів.Зазвичай, хлоропласти рівномірно розподілені по цитоплазмі клітини, але іноді вони групуються біля ядра або клітинної оболонки. Очевидно, це залежить від зовнішніх впливів (інтенсивність освітлення).

Ультрамікроскопічна будова хлоропластів. Від цитоплазми хлоропласти відокремлені двома мембранами, кожна з яких має товщину близько 7 нм. Між мембранами знаходиться міжмембранний простір діаметром близько 20-30 нм. Зовнішня мембрана гладка, внутрішня має складчасту структуру. Між складками розташовуються тилакоїди, що мають вигляд дисків. Тилакоїди утворюють чарки на кшталт стовпчика монет, які називаються гранами.Мїжу собою грани з'єднані іншими тилакоідами ( ламелі, фрети). Число тілакоїдів в одній грані варіює від декількох штук до 50 і більше. У свою чергу, у хлоропласті вищих рослин знаходиться близько 50 гран (40-60), розташованих у шаховому порядку. Таке розташування забезпечує максимальне освітлення кожної грани. У центрі грани знаходиться хлорофіл, оточений шаром білка; потім розташовується шар ліпоїдів, знову білок та хлорофіл. Хлорофіл має складну хімічну будову і існує в декількох модифікаціях ( a, b, c, d ). У вищих рослин і водоростей як основний пігмент міститься хлорофіла з формулою С 55 Н 72 Про 5 N 4 М g . Як додаткові містяться хлорофіл b (вищі рослини, зелені водорості), хлорофіл з (бурі та діатомові водорості), хлорофіл d (червоні водорості).Утворення хлорофілу відбувається лише за наявності світла і заліза, що грає роль каталізатора.Матрикс хлоропласту є безбарвною гомогенною речовиною, що заповнює простір між тилакоїдами.У матриксі знаходятьсяферменти “темнової фази” фотосинтезу, ДНК, РНК, рибосоми.Крім цього, у матриксі відбувається первинне відкладення крохмалю у вигляді крохмальних зерен.

Властивості хлоропластів:

· напівавтономність (мають свій білоксинтезуючий апарат, але більшість генетичної інформації знаходиться в ядрі);

· здатність до самостійного руху (уникають прямих сонячних променів);

· здатність до самостійного розмноження.

Розмноження хлоропластів. Хлоропласти розвиваються з пропластиду, які здатні реплікуватися шляхом поділу. У вищих рослин також зустрічається поділ зрілих хлоропластів, але дуже рідко. При старінні листя і стебел, дозріванні плодів хлоропласти втрачають зелене забарвлення, перетворюючись на хромопласти.

Функції хлоропластів. Основна функція хлоропластів – фотосинтез. Крім фотосинтезу хлоропласти здійснюють синтез АТФ з АДФ (фосфорилування), синтез ліпідів, крохмалю, білків. У хлоропластах також синтезуються ферменти, що забезпечують світлову фазу фотосинтезу.

Хромопласти(Від грец. chromatos – колір, фарба та « plastos » - виліплений)- Це пофарбовані пластиди. Колір їх обумовлений наявністю наступних пігментів: каротину (оранжево-жовтий), лікопіну (червоний) та ксантофілу (жовтий). Хромопластів особливо багато в клітинах пелюсток квіток та оболонок плодів. Найбільше хромопластів у плодах і в'яне квітках і листі. Хромопласти можуть розвиватися з хлоропластів, які при цьому втрачають хлорофіл і накопичують каротиноїди. Це відбувається при дозріванні багатьох фруктів: налившись стиглим соком, вони жовтіють, рожевіють або червоніють.Основна функція хромопластів полягає у забезпеченні фарбування квітів, плодів, насіння.

На відміну від лейкопластів і особливо хлоропластів, внутрішня мембрана хлоропластів не утворює тилакоїдів (або утворює одиночні). Хромопласти – це кінцевий результат розвитку пластид (у хромопласти перетворюються хлоропласти і пластиди).

Лейкопласти(Від грец. leucos – білий, plastos – виліплений, створений). Це безбарвні пластидиокруглої, яйцеподібної, веретеноподібної форми. Знаходяться в підземних частинах рослин, насінні, епідермісі, серцевині стебла.Особливо багаті лейкопласти бульби картоплі.Внутрішня оболонка утворює нечисленні тілакоїди. На світлі з хлоропластів утворюються хлоропласти.Лейкопласти, в яких синтезується та накопичується вторинний крохмаль називають амілопластами, олії – ейлалопластами, білки – протеопластами.Основна функція лейкопластів – це акумуляція поживних речовин.

3. Проблема походження мітохондрій та пластид. Відносна автономія

Існує дві основні теорії походження мітохондрій та пластид. Це теорії прямої філії та послідовних ендосімбіозів. Відповідно до теорії прямої філії мітохондрії та пластиди утворилися шляхом компартизації самої клітини. Фотосинтезуючі еукаріоти походять від фотосинтезуючих прокаріотів. У автотрофних еукаріотичних клітин, що утворилися, шляхом внутрішньоклітинного диференціювання утворилися мітохондрії. Внаслідок втрати пластид від автотрофів сталися тварини та гриби.

Найбільш обґрунтованою є теорія послідовних ендосімбіозів. Відповідно до цієї теорії виникнення еукаріотичної клітини пройшло через кілька етапів симбіозу з іншими клітинами. На першій стадії клітини типу анаеробних гетеротрофних бактерій включили вільноживучі аеробні бактерії, що перетворилися на мітохондрії. Паралельно цьому в клітині-хазяїні прокаріотичного генофору формується в відокремлене від цитоплазми ядро. Таким шляхом виникла перша еукаріотична клітина, яка була гетеротрофною. Еукаріотичні клітини, що виникли, шляхом повторних симбіозів включили в себе синьо-зелені водорості, що призвело до появи в них структур типу хлоропластів. Таким чином, мітохондрії вже були у гетеротрофних еукаріотів, коли останні в результаті симбіозу придбали пластиди. Надалі в результаті природного відбору мітохондрії та хлоропласти втратили частину генетичного матеріалу та перетворилися на структури з обмеженою автономією.

Докази ендосімбіотичної теорії:

1. Подібність структури та енергетичних процесів у бактерій та мітохондрій, з одного боку, і у синьо-зелених водоростей та хлоропластів, з іншого боку.

2. Мітохондрії та пластиди мають власнуспецифічну систему синтезу білків (ДНК, РНК, рібосоми). Специфічність цієї системи полягає в автономності та різкій відмінності від такої в клітині.

3. ДНК мітохондрій і пластид єневелику циклічну або лінійну молекулу,яка відрізняється від ДНК ядра і за своїми характеристиками наближається до ДНК прокаріотів.Синтез ДНК мітохондрій та пластид незалежить від синтезу ядерної ДНК.

4. У мітохондріях та хлоропластах є і-РНК, т-РНК, р-РНК. Рибосоми та р-РНК цих органоїдів різко відрізняються від таких у цитоплазмі. Зокрема рибосоми мітохондрій та хлоропластів, на відміну від цитоплазматичних рибосом, чутливі до антибіотика хлорамфеніколу, що пригнічує синтез білка у прокаріотичних клітин.

5. Збільшення числа мітохондрій відбувається шляхом зростання та поділу вихідних мітохондрій. Збільшення числа хлоропластів відбувається через зміни пропластиду, які, у свою чергу, розмножуються шляхом поділу.

Ця теорія добре пояснює збереження у мітохондрій та пластид залишків систем реплікації та дозволяє побудувати послідовну філогенію від прокаріотів до еукаріотів.

Відносна автономія хлоропластів та пластид. У деяких відносинах мітохондрії та хлоропласти поводяться як автономні організми. Наприклад, ці структури утворюються лише з вихідних мітохондрій та хлоропластів. Це було продемонстровано у дослідах на рослинних клітинах, у яких утворення хлоропластів пригнічували антибіотиком стрептоміцином, та на клітинах дріжджів, де утворення мітохондрій пригнічували іншими препаратами. Після таких впливів клітини ніколи не відновлювали відсутні органели. Причина в тому, що мітохондрії та хлоропласти містять певну кількість власного генетичного матеріалу (ДНК), який кодує частину їхньої структури. Якщо ця ДНК втрачається, що відбувається при придушенні освіти органел, то структура може бути відтворена. Обидва типи органел мають свою власну білок-синтезуючу систему (рибосоми та транспортні РНК), яка дещо відрізняється від основної білок-синтезуючої системи клітини; відомо, наприклад, що білок-синтезуюча система органелл може бути пригнічена за допомогою антибіотиків, тоді як на основну систему вони не діють. ДНК органел відповідальна за основну частину позахромосомної або цитоплазматичної спадковості. Позахромосомна спадковість не підпорядковується менделівським законам, оскільки при розподілі клітини ДНК органел передається дочірнім клітинам іншим шляхом, ніж хромосоми. Вивчення мутацій, що відбуваються в ДНК органел та ДНК хромосом, показало, що ДНК органел відповідає лише за малу частину структури органел; більшість їх білків закодовані в генах, розташованих у хромосомах. Відносна автономія мітохондрій та пластид розглядається як один із доказів їх симбіотичного походження.

1. Розподіліть органоїди на три групи: одномембранні, двомембранні та немембранні.

Рибосоми, лізосоми, пластиди, комплекс Гольджі, вакуолі, клітинний центр, мітохондрії, ендоплазматична мережа.

Одномембранні: лізосоми, комплекс Гольджі, вакуолі, ендоплазматична мережа.

Двомембранні: пластиди, мітохондрії.

Немембранні: рибосоми, клітинний центр.

2. Як влаштовані мітохондрії? Яку функцію вони виконують?

Мітохондрії можуть мати вигляд округлих тілець, паличок, ниток. Це двомембранні органоїди. Зовнішня мембрана гладка, вона відокремлює вміст мітохондрії від гіалоплазми та відрізняється високою проникністю для різних речовин. Внутрішня мембрана менш проникна, вона утворює кристи – численні складки, спрямовані всередину мітохондрій. За рахунок кріст площа поверхні внутрішньої мембрани значно збільшується. Внутрішня мембрана мітохондрій містить ферменти, що беруть участь у процесі клітинного дихання та забезпечують синтез АТФ. Між зовнішньою та внутрішньою мембранами є міжмембранний простір.

Внутрішній простір мітохондрій заповнений гелеподібним матриксом. У ньому містяться різні білки, зокрема ферменти, амінокислоти, кільцеві молекули ДНК, всі типи РНК та інші речовини, і навіть рибосоми.

Функція мітохондрій – синтез АТФ рахунок енергії, що вивільняється у процесі клітинного дихання при окисленні органічних сполук. Початкові етапи окислення речовин у мітохондріях відбуваються в матриксі, а наступні – на внутрішній мембрані. Таким чином, мітохондрії є «енергетичними станціями» клітини.

3. Які типи пластид вам відомі? Чим вони різняться? Чому восени листя змінює забарвлення із зеленим на жовте, червоне, помаранчеве?

Основні типи пластид – хлоропласти, лейкопласти та хромопласти.

Хлоропласти мають зелене забарвлення, т.к. містять основні фотосинтетичні пігменти – хлорофілі. Також у хлоропластах містяться оранжеві, жовті або червоні каротиноїди. Зазвичай хлоропласти мають форму двоопуклої лінзи. Добре розвинена внутрішня мембранна система, тілакоїди зібрані в стопки – грани. Головна функція хлоропластів – здійснення фотосинтезу.

Лейкопласти – безбарвні пластиди. Вони не мають гран та не містять пігментів. У лейкопластах відкладаються запасні поживні речовини – крохмаль, білки, жири.

Хромопласти мають помаранчевий, жовтий або червоний колір, що пов'язано із вмістом каротиноїдів. Форма хромопластів різноманітна – дископодібна, серпоподібна, ромбічна, пірамідальна тощо. У цих пластидах відсутня внутрішня мембранна система. Хромопласти зумовлюють яскраве забарвлення зрілих плодів (наприклад, томатів, горобини, шипшини) та деяких інших органів рослин (наприклад, коренеплодів моркви).

При старінні листя рослин у хлоропластах відбувається руйнування хлорофілу, внутрішньої мембранної системи, і вони перетворюються на хромопласти. Тому восени листя змінює забарвлення із зеленим на жовте, червоне, помаранчеве.

4. Охарактеризуйте будову та функції хлоропластів.

Хлоропласти – зелені пластиди, їх колір обумовлений наявністю основних фотосинтетичних пігментів – хлорофілів. Хлоропласти містять також допоміжні пігменти – оранжеві, жовті чи червоні каротиноїди.

Найчастіше хлоропласти мають форму двоопуклої лінзи. Це двомембранні органоїди, між зовнішньою та внутрішньою мембранами є міжмембранний простір. Зовнішня мембрана рівна, а внутрішня утворює вп'ячування, які перетворюються на замкнуті дископодібні утворення – тілакоїди. Стопки тилакоїдів, що лежать один над одним, називаються гранами.

У мембранах тілакоїдів розташовані фотосинтетичні пігменти, а також ферменти, які беруть участь у перетворенні енергії світла. Внутрішнє середовище хлоропласту – строма. У ній містяться кільцеві молекули ДНК, всі типи РНК, рибосоми, запасні речовини (ліпіди, зерна крохмалю) та різні білки, у тому числі ферменти, що беруть участь у фіксації вуглекислого газу.

Основна функція хлоропластів – здійснення фотосинтезу. Крім того, у них відбувається синтез АТФ, деяких ліпідів та білків.

5. Клітини літальних м'язів комах містять кілька тисяч мітохондрій. З чим це пов'язано?

Головна функція мітохондрій – синтез АТФ, тобто. Мітохондрії є "енергетичними станціями" клітини. Для роботи літальних м'язів потрібна велика кількість енергії, тому кожна клітина містить кілька тисяч мітохондрій.

6. Порівняйте хлоропласти та мітохондрії. Виявіть риси їхньої подібності та відмінності.

Подібність:

● Двомембранні органоїди. Зовнішня мембрана рівна, а внутрішня утворює численні вп'ячування, що служать збільшення площі поверхні. Між мембранами є міжмембранний простір.

● Мають власні кільцеві молекули ДНК, всі типи РНК та рибосоми.

● Здатні до зростання та розмноження шляхом поділу.

● У них здійснюється синтез АТФ.

Відмінності:

● Вп'ячування внутрішньої мембрани мітохондрій (кристи) мають вигляд складок або гребенів, а вп'ячування внутрішньої мембрани хлоропластів утворюють замкнуті дископодібні структури (тілакоїди), зібрані в стоси (грани).

● Мітохондрії містять ферменти, що беруть участь у процесі клітинного дихання. Внутрішня мембрана хлоропластів містить фотосинтетичні пігменти та ферменти, що беруть участь у перетворенні енергії світла.

● Основна функція мітохондрій – синтез АТФ. Основна функція хлоропластів – здійснення фотосинтезу.

І (або) інші суттєві ознаки.

7. Доведіть на конкретних прикладах справедливість твердження: «Клітка є цілісну систему, всі компоненти якої у тісному взаємозв'язку друг з одним».

Структурні компоненти клітини (ядро, поверхневий апарат, гіалоплазма, цитоскелет, органоїди) відносно відокремлені один від одного, і кожен із них виконує специфічні функції. Тим не менш, всі клітинні компоненти тісно взаємопов'язані, і клітина є єдиним цілим.

Спадкова інформація клітини зберігається у ядрі, а реалізується на рибосомах як конкретних білків. Структурні компоненти рибосом (субодиниці) формуються в ядрі. Деякі рибосоми знаходяться у вільному стані в гіалоплазмі, інші ж прикріплюються до мембран ЕПС та ядра. Речовини, синтезовані на мембранах ЕПС, надходять для зберігання та модифікації до комплексу Гольджі. Від цистерн комплексу Гольджі відшнуровуються екзоцитозні бульбашки та лізосоми. З міхурових розширень ЕПС та бульбашок комплексу Гольджі формуються вакуолі. Цитоплазматична мембрана бере участь у відборі речовин, необхідних клітині. Деякі з них можуть бути використані лише після попереднього розщеплення за допомогою лізосом. Частина отриманих речовин є джерелом енергії для клітини, піддаючись розщепленню в гіалоплазмі, а потім - в мітохондріях. Інші речовини використовуються як матеріал для синтезу більш складних сполук. Ці процеси протікають у різних частинах клітини – у гіалоплазмі, ЕПС, комплексі Гольджі, на рибосомах, а енергію, необхідну всім процесів біосинтезу, постачають мітохондрії (як АТФ). Внутрішньоклітинний транспорт частинок та органоїдів забезпечують мікротрубочки, складання яких ініціює клітинний центр. Гіалоплазма поєднує всі внутрішньоклітинні структури, забезпечуючи їх різні взаємодії.

І (або) інші приклади, що ілюструють взаємозв'язок структурних компонентів клітини.

8. У чому полягає відносна автономність мітохондрій та хлоропластів у клітині? Чим вона обумовлена?

Відносна автономність мітохондрій та хлоропластів обумовлена ​​наявністю власного генетичного апарату (молекул ДНК) та системи біосинтезу білка (рибосом та всіх типів РНК). Тому мітохондрії та хлоропласти самостійно синтезують ряд білків (у тому числі ферментів), необхідних для їх функціонування. На відміну від інших органоїдів, мітохондрії та хлоропласти здатні до розмноження шляхом поділу. Проте ці органоїди є повністю автономними, т.к. загалом їх стан та функціонування контролюється ядром клітини.

9. У чому проявляється взаємозв'язок та взаємозалежність мітохондрій та рибосом?

З одного боку, на рибосомах відбувається синтез білків з амінокислот, а енергію, необхідну для цього процесу, постачають мітохондрії у вигляді АТФ. Крім того, мітохондрії мають власні рибосоми, їх рРНК кодується мітохондріальною ДНК і складання субодиниць здійснюється безпосередньо в матриксі мітохондрій. З іншого боку, всі білки, що входять до складу мітохондрій та необхідні для функціонування цих органоїдів, синтезуються на рибосомах.