Составляющие клетки: рибосомы, пластиды и митохондрии

Составляющие клетки

Строение и функции рибосом

Обычный размер рибосом варьируется от 15 до 35 нм. Когда рибосомы функционируют, то состоят из двух субъединиц. Где находится рибосомы? Месторасположение рибосом — цитоплазма или мембраны цитоплазматической сети. Почему большинство рибосом расположены на каналах эндоплазматической сети? Это объясняется тем, что так они способны образовывать агрегаты (полисомы или полирибосомы).

Образование субъединиц рибосом происходит в ядрышке, откуда они по отдельности через ядерные поры проникают в цитоплазму.

Синтетическая активность клетки определяет количество рибосом в цитоплазме. Оно может варьироваться от сотни до тысяч в одной клетке. Клетки, синтезирующие протеины, могут иметь больше всего рибосом. Также рибосомы можно обнаружить в митохондриальном матриксе и хлоропластах.

Какое строение имеют рибосомы?

У различных организмов, как бактерий, так и млекопитающих, рибосомы имеют схожую структуру и состав. Однако клетки прокариот отличаются наличием рибосом меньшего размера и большего количества.

В состав каждой субъединицы входит несколько типов молекул рРНК и множество разновидностей белков — примерно пропорционально.

Нахождение в цитоплазме маленькой и большой субъединиц длится до того времени, пока они не будут задействованы в биосинтезе белка. Затем происходит их объединение с молекулой иРНК — с целью синтеза. По окончании процесса синтеза они распадаются.

Молекулы тРНК осуществляют поставку к рибосомам из цитозоля аминокислот, а дальше, при участии ферментов и АТФ, происходит синтез белков.

При соединении с молекулой иРНК нескольких рибосом, происходит образование полисом — в них содержится 5-70 рибосом.

Пластиды

В клетках бактерий, грибов, цианобактерий и животных пластид нет.

В клетках высших растений насчитывается от 10 до 200 пластид, размер которых варьируется от 3 до 10 мкм. Почти все пластиды на вид как двояковыпуклая линза. Немного реже встречаются пластиды в форме палочек, пластинок, чешуек или зернышек.

Пластиды делят на несколько групп в зависимости от того, какой пигмент в них содержится. Выделяют:

• хлоропласты — это пластиды зеленого цвета;
• хромопласты — это пластиды красноватого или оранжевого цвета;
• лейкопласты — это бесцветные пластиды.

Пластиды могут трансформироваться из одного вида в другой по мере роста и развития растения. В природе такое явление встречается часто: в виде изменения окраски листьев и плодов.

Почти у всех водорослей вместо пластид — хроматофоры. Чаще всего в клетке содержится только один хроматофор: внушительного размера, в форме спиральной ленты, сетки, чаши или звездчатой пластинки.

К примеру, хлоропласты по строению содержат ДНК, РНК, рибосомы и различные включения вроде зерен крахмала и капель жира. Наружную часть хлоропласта ограничивает двойная мембрана. Внутри он заполнен стромой — это полужидкое вещество, содержащее граны (структуры, характерные только хлоропластам).

Граны представляют собой пакеты плоских круглых мешочков (это тилакоиды). Они сложены столбиком перпендикулярно широкой поверхности хлоропласта. Между собой тилакоиды соседних гран соединяются и образуют систему при помощи мембранных каналов или межмембранных ламел.

На поверхности гран и в их толще в особом порядке находится хлорофилл.

Что такое хлоропласты мы писали выше. Хлоропласты есть в клетках высших растений — это пластиды зеленого цвета. Хлоропласты по строению и функциям могут иметь разное число гран.

За хлоропластами не закреплено конкретное место в цитоплазме: они могут его менять пассивно, либо активно, перемещаясь в направлении источника света (фототаксис).

Особенность хлоропластов по функциям заключается в том, что они особо активно двигаются, когда существенно повышается одностороннее освещение. В таких ситуациях они начинают скапливаться у боковых стенок клетки и ребром ориентироваться на источник энергии.

Если освещение слабое, то хлоропласты ориентируются на свет широкой стороной и размещаются вдоль стенки клетки, которая обращена к свету. Средняя освещенность обеспечивает срединное расположение хлоропластов — это наиболее благоприятные условия для фотосинтеза.

Сложная внутренняя пространственная организация элементов структуры позволяет выполнять хлоропластам функцию эффективного поглощения и пользования лучистой энергией. Также строение хлоропластов возможность разграничить во времени и пространстве множество и многообразие реакций, составляющих процесс фотосинтеза. Зависимые от света реакции происходят только в тилакоидах, а биохимические реакции — в строме хлоропласта.

Молекула хлорофилла похожа на молекулу гемоглобина. Единственное различие — в центре молекулы гемоглобина находится атом железа, а у хлорофилла — атом магния.

Различают 4 типа хлорофилла: a, b, с и d.

Наиболее изученными являются типы хлорофилла a и b — первым их выделил российский ученый М. С. Цвет в начале 20 века.

Есть еще 4 вида бактериохлорофиллов — это зеленые пигменты зеленых и пурпурных бактерий. Они также обозначаются как a, b, с и d.

Бактериофилл типа а содержится в большинстве бактерий, которые способны к фотосинтезу. Отдельные бактерии содержат вариант b. Для зеленых водорослей характерны варианты с и d.

Особенность хлорофилла в том, что он отлично поглощает лучистую энергию и передает ее другим молекулам. Поэтому он является единственным веществом на планете, обеспечивающим фотосинтез.

Пластиды, как и митохондрии, отличаются определенной автономностью внутри клетки. Основной путь их размножения — деление.

Кроме фотосинтеза в хлоропластах осуществляется также синтез белков, липидов и некоторых витаминов.

ДНК в пластидах обеспечивает передачу признаков по наследству — это называется цитоплазматической наследственностью.

Это кратко о том, что такое хлоропласт и хромопласт.

Митохондрии

Цитоплазма почти всех растительных и животных клеток содержит определенные органеллы — они достаточно большие (от 0,2 до 7 мкм), овальной формы и покрыты двумя мембранами.

Почему митохондрии называют силовыми станциями клеток? Все потому, что их основная функция заключается в синтезе АТФ. Благодаря митохондриям энергия химических связей органических веществ превращается в энергию фосфатных связей молекулы АТФ.

АТФ, в свою очередь — это универсальный источник энергии для всех процессов жизнедеятельности клетки и целого организма. Синтезированная в митохондриях АТФ свободно поступает в цитоплазму, а дальше — к ядру и органеллам клетки, где ее химическая энергия и находит применение.

Почти все эукариотические клетки имеют митохондрии. Исключение составляют эритроциты и анаэробные простейшие. Митохондрии, как и хлоропласты, располагаются в цитоплазме, но хаотичным образом. Около ядра и в местах с высокой потребностью в энергии они встречаются чаще.

Теперь поговорим о строении и функциях митохондрий.

Митохондрии способны менять форму и структуру, совершать движения внутри клетки. Число этих органелл меняется от нескольких десятков до нескольких тысяч — все зависит от того, насколько клетка активна.

У различных типов клеток и тканей структура митохондрий может незначительно различаться, но в общем — можно говорить о принципиально одинаковом строении и функциях митохондрий.

Образование митохондрий происходит при помощи деления. Когда клетка делится, то эти органеллы распределяются между дочерними клетками равномерно.

Внешняя мембрана является гладкой, без каких-либо складок и выростов. Она обладает высокой проницаемостью для различных органических молекул. В ней содержатся ферменты, превращающие вещества в реакционно способные субстраты. Также внешняя мембрана принимает участие в образовании межмембранного пространства.

Что касается внутренней мембраны, то она не обладает проницаемостью для большинства веществ. Она образует большое количество выпячиваний внутрь матрикса — крист. В митохондриях разных клетках находится разное количество крист. Это число варьируется от нескольких десятков до нескольких сотен. Митохондрии активно функционирующих клеток, к примеру, мышечных, содержат наибольшее количество крист.

В них содержатся белки, участвующие в трех наиболее важных процессах:

1. Ферменты, отвечающие за катализирующие окислительно-восстановительные реакции цепи дыхания и транспорта электронов.
2. Специфические транспортные белки — они участвуют в процессе образования катионов водорода в межмембранном пространстве.
3. Ферментативный комплекс АТФ-синтетазы, синтезирующий АТФ.

Матрикс — это внутреннее пространство митохондрии, которое ограничено внутренней мембраной.

В матриксе содержится сотни разнообразных ферментов, принимающих участие в разрушении органических веществ, в том числе до образования углекислого газа и воды. Происходит освобождение энергии химических связей между атомами молекул: в последующем эта энергия превращается в энергию макроэргических связей в молекуле АТФ. В составе матрикса также имеются рибосомы и молекулы митохондриальной ДНК.

ДНК и рибосомы митохондрий обеспечивают синтез белков, которые нужны самой органелле. Они не образуются в цитоплазме.

Это краткая информация о том, что такое хлоропласты в биологии, в чем особенность рибосом и какие выполняют функции хлоропласты, митохондрии и рибосомы.