ДВУМЕМБРАННЫЕ ОРГАНЕЛЛЫ

-* Згадаєте! Яка будова й функції мають мітохондрії й пластиди?

До органеллам клітини, покритих подвійною мембраною, ставляться: мітохондрії, пластиди і ядро.

Митох'.тпдри; (^{від гречок}- митос - нитка й хондрион - зерно) -органеллы, що зустрічаються у всіх эукариотических клітинах.

Виключення становлять одноклітинні тварини - микроспоридии (мал. 112), що є внутрішньоклітинними «енергетичними паразитами» і клітини, що використають енергію, хазяїна. Мітохондрії мають вигляд округлих тілець, паличок, ниток (довжиною від 0,5 до 10 мкм і більше). Іноді мітохондрії розгалужуються (напр., у клітинах найпростіших, у м'язових волокнах).

Количество мітохондрій у клітині різне: від 1 до 100 000 і більше; воно залежить від метаболической активності клітини. Наприклад, гігантська амеба Хаос має до 500 000 мітохондрій, а в паразитичного жгутиконосца - трипано-сомы (збудника сонної хвороби людини) є одна велика розгалужена мітохондрія. У клітинах зелених рослин мітохондрій менше, ніж у клітинах тварин, оскільки їхньої функції (синтез АТФ) частково виконують хло-ропласты.

Поверхневий апарат мітохондрій складається із двох мембран - зовнішньої й внутрішньої. Зовнішня мембрана гладка, вона відокремлює мітохондрії від гиалоплазмы. Внутрішня мембрана утворить впячивания усередину мітохондрій у вигляді трубчастих або гребенчатых утворень - крист (мал. 17). Кристы мають різне розташування й часто розгалужуються. Між зовнішньою й внутрішньою мембранами мітохондрій перебуває межмембранное простір шириною 10-20 нм.

Внутрішній простір мітохондрій заповнений напіврідкою речовиною - матриксом. У ньому втримуються молекули ДНК, ирнк, трнк, рибосоми, гранули, утворені солями кальцію й магнію. У матриксе мітохондрій синтезуються білки, що входять до складу їхньої внутрішньої мембрани.

На поверхні внутрішньої мембрани є грибоподібні утворення - АТФ-сомы. У них утримується комплекс ферментів, необхідних для синтезу АТФ.

Основна функція мітохондрій - синтез АТФ, що відбувається за рахунок енергії, що звільняється при окислюванні органічних сполук. При цьому початкові етапи цих процесів відбуваються в матриксе, а наступні, зокрема синтез АТФ, - у внутрішній мембрані.

Мітохондрії в клітині постійно обновляються. Наприклад, у клітинах печінки тривалість життя мітохондрій становить близько 10 днів. На відміну від більшості інших органелл,

мітохондрії не виникають із інших мембранних структур клітини, а розмножуються шляхом розподілу, що нагадує розподіл клітин прокаріот.

Пластиди (отгреч. пластидес - виліплений, сформований) - органеллы клітин рослин і деяких тварин (рослинних жгутиконосцев), що відрізняються за формою, розмірам, фарбуванню, особливостям будови. У клітинах вищих рослин розрізняють три типи пластид: хлоропласти, хромопласти, лейкопласти.

Хлоропласти (від греч. хлорос - зелений) - пластиди, пофарбовані в зелений цвіт завдяки наявності пігменту хлорофілу. Як правило, ці органеллы мають подовжену форму (довжиною 5-10 мкм). Їхня кількість по-різному: у клітинах злаків - 30-35, а у великих стовпчастих клітинах фотосинтезуючої тканини листа махорки - до 1000.

Як і в мітохондрій, поверхневий апарат хлоропластів складається із двох мембран. Між зовнішньою й внутрішньою мембранами хлоропластів є простір шириною 20-30 нм. Внутрішня мембрана утворить складки, спрямовані усередину матрикса: ламеллы й тилакоиды. Ламеллы мають вигляд плоских подовжених складок, а тилакоиды - сплощених вакуолею або мішечків. Ламеллы можуть утворювати в матриксе мережа із взаємозалежних розгалужених канальцев або ж розташовуватися паралельно один інший, не з'єднуючись між собою; іноді вони нагадують плоскі порожні міхури. Між ламеллами розташовані тилакоиды, зібрані в групи по 50 і більше, що нагадують стопки монет. Такі стопки називають гранами. Кількість гранів у хлоропласті досягає 60 (іноді - до 150). Окремі грани часто зв'язані між собою за допомогою ламелл.

У тилакоидах перебувають основні фотосинтезуючі пігменти - хлорофіли, додаткові - каротиноиды й всі ферменти, необхідні для здійснення різноманітних біохімічних процесів фотосинтезу. Мембрани тилакоидов здатні вловлювати світло й направляти його на хлорофіл. У матриксе хлоропластів утримуються молекули ДНК, рибосоми, зерна крохмалю.

Основна функція хлоропластів - здійснення фотосинтезу, крім того, у них, як і в мітохондріях, відбувається синтез АТФ, деяких ліпідів, білків мембрани тилакоидов і ферментів, катализирующих реакції фотосинтезу.

Хлоропласти, як і мітохондрії, характеризуються певним ступенем автономії в клітині. Вони мають власну спадкоємну інформацію - кільцеву молекулу ДНК, що нагадує спадкоємний матеріал прокаріот; містять власний апарат з рибосом і всіх видів РНК, що здійснює синтез білків. Синтезовані в хлоропластах білки входять до складу їхніх мембран. Як і мітохондрії, хлоропласти розмножуються шляхом розподілу.

Наведені вище дані використають як докази гіпотези ц-біогенезу. Відповідно до цієї гіпотези эукариотическую клітину розглядають як окремий організм, що виник у результаті симбіозу деяких одноклітинних організмів. Так, уважають, що мітохондрії виникли в результаті проникнення древніх аеробних бактерій у клітини анаэробных прокаріот, а хло-ропласты - у результаті симбіозу цианобактерий із клітинами перших эукариот.

Лейкопласти (від греч. лейкос - білий) - безбарвні пластиди різноманітної форми. Від хлоропластів вони відрізняються відсутністю розвитий системи ламелл. У матриксе лейкопластів утримуються ДНК, рибосоми, а також ферменти, що забезпечують синтез і розщеплення запасних речовин клітини (крохмалю, білків і ін.)« Деякі лейкопласти можуть бути повністю заповнені зернами крохмалю.

Хромопласти (від греч. хроматос - фарба) - пластиди, пофарбовані пігментами, в основному із групи каротиноидов, у жовтий, червоний і жовтогарячий кольори. Перебувають головним чином у пелюстках квітів, плодах, рідко - у листах і коріннях. Внутрішня система мембран у хромопластах відсутній або ж представлена окремими тилакоидами.

Утворення пластид і їхні взаємні перетворення. Пластиди різних типів мають загальне походження: всі вони виникають із первинних пластид - пропластид (пухирців до 1 мкм) утворювальної тканини.

Пластиди одного типу можуть перетворюватися в пластиди іншого. Так, на світлі в пропластидах формується внутрішня мембранна система, синтезується хлорофіл і вони перетворюються в хлоропласти. Це ж характерно й для лейкопластів, які можуть перетворюватися в хлоропласти або хромопласти. При старінні листів, стебел, дозріванні плодів у хлоропластах руйнується хлорофіл, спрощується внутрішня мембранна система й вони перетворюються в хромопласти. Однак хромопласти ніколи не перетворюються в пластиди інших типів, тому що є кінцевим етапом розвитку пластид.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ:

1. Які будова й функції мітохондрій? 2. Які типи пластид вам відомі? 3. Які будова й функції хлороплас-тов? 4. Які будова й функції лейкопластів і хромопластів? 5. Що мають загального й чим відрізняються різні типи пластид?

Подумайте! Які особливості будови й властивості мітохондрій і пластид дозволяють припустити, що виникнення цих органелл - результат симбіозу різних древніх одноклітинних організмів?