Органоиды, имеющие мембранное строение

Пластиды – это двумембранные органоиды клеток растений. Они классифицируются по окраске: хлоропласты (имеют зеленый цвет, обусловленный присутствием пигмента – хлорофилла; участвуют в процессе фотосинтеза), хромопласты (имеют оранжевую, желтую, красную окраску, обусловленную пигментами каротиноидами; присутствием хромопластов объясняется окраска плодов и корнеплодов) и лейкопласты (бесцветные пластиды, в которых откладываются запасные питательные вещества). Все виды пластид родственны, одни их виды могут превращаться в другие.

Строение хлоропластов. Хлоропласты покрыты оболочкой, которая состоит из наружной и внутренней мембраны. Оболочка отграничивает внутреннюю среду хлоропласта – строму. В строме содержатся белки, липиды, кольцевые молекулы ДНК, РНК, рибосомы, трофические включения и ферменты, участвующие в фиксации СО₂. Наружная мембрана гладкая, а внутренняя мембрана образует впячивания - тилакоиды. Тилакоиды, лежащие друг над другом, образуют грану (тилакоиды гран). Другие тилакоиды, связывающие граны между собой, называются тилакоидами стромы. В мембранах тилакоидов локализован хлорофилл, участвующий в поглощении и преобразовании энергии света. А в строме находятся биохимические системы синтеза углеводов. В ней также откладывается запасной крахмал.

Рис. 1. Строение хлоропласта

Функции хлоропластов

1) фотосинтез;

2) синтез АТФ;

3) автономный синтез специфичных для данного органоида белков.

Митохондрии – это двумембранные органоиды, имеющие форму палочек или гранул. Они присутствуют во всех эукариотических клетках. Митохондрии ограничены двумембранной оболочкой. Наружная мембрана гладкая, а внутренняя образует выросты – кристы (гребни), что увеличивает площадь внутренней поверхности митохондрии. Внутренняя мембрана ограничивает матрикс, содержащий кольцевые молекулы ДНК, все виды РНК, рибосомы, аминокислоты, ферменты цикла Кребса. Между мембранами находится перимитохондриальное (межмембранное) пространство, в котором накапливаются ионы Н⁺, поступающие из матрикса, что создает разность потенциалов по обе стороны внутренней мембраны. Внутренняя мембрана содержит компоненты цепи переноса электронов (дыхательной цепи), обеспечивающей синтез АТФ. Обновление митохондрий происходит путем их деления.

Рис. 2. Строение митохондрии

Функции митохондрий:

1) окисление органических веществ;

2) синтез универсального источника энергии в клетке – АТФ;

3) автономный синтез специфичных для данного органоида белков.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС) – одномембранный органоид, присутствующий во всех эукариотических клетках. Представляет собой систему каналов, цистерн, полостей, соединенных между собой. ЭПС пронизывает всю цитоплазму и связывает все органоиды друг с другом, а также с ядром и плазмолеммой.

Эндоплазматическая сеть бывает двух типов:

1. Гранулярная эндоплазматическая сеть. На ее мембранах размещаются рибосомы. Белки, синтезируясь на рибосомах, проходят через мембрану внутрь полостей и по каналам гранулярной ЭПС транспортируются. Гранулярная ЭПС связана, с ядерной оболочкой и участвует в образовании оболочек новых ядер после деления клетки.

Рис. 3. Схема строения гранулярной ЭПС

2. Гладкая эндоплазматическая сеть. В ее мембраны встроены ферменты синтеза липидов и углеводов.

Продукты синтеза накапливаются в каналах ЭПС, а затем транспортируются к различным органоидам клетки, где используются для процессов жизнедеятельности.

Функции ЭПС:

1) разделение цитоплазмы на отдельные отсеки, что обеспечивает одновременное протекание в клетке различных химических реакций;

2) транспорт веществ;

3) гранулярная ЭПС обеспечивает синтез белков на прикрепленных к ней рибосомах;

4) гладкая ЭПС участвует в синтезе и обмене углеводов, липидов, стероидных гормонов.

Комплекс Гольджи – одномембранный органоид эукариотических клеток. Открыт в 1898 году итальянским ученым Гольджи. Представляет собой систему плоских цистерн, которые построены из мембран. По краям от цистерн отшнуровываются крупные и мелкие пузырьки. Цистерны располагаются стопками одна над другой и образуют диктиосому. К внутренней части диктиосом примыкают элементы эндоплазматической сети. Вещества, синтезируемые в ЭПС, в мембранных пузырьках доставляются в комплекс Гольджи. Здесь образуются комплексы органических веществ, эти вещества дорабатываются, концентрируются, а затем используются или самой клеткой, или выводятся за ее пределы. Образующиеся секреторные пузырьки отделяются от наружной поверхности диктиосом. Пузырьки подходят к плазматической мембране, сливаются с ней и изливают свое содержимое наружу.

Функции комплекса Гольджи:

1) модификация секреторного продукта (образование комплексов органических веществ, их доработка и концентрация);

2) упаковка секреторного продукта и образование участвующих в экзоцитозе секреторных пузырьков;

3) участие в формировании цитоплазматической мембраны и стенок клеток растений после деления;

4) образование вакуолей и лизосом.

Лизосомы – мелкие одномембранные органоиды. Представляют собой ограниченные мембраной пузырьки, содержащие гидролитические ферменты: протеазы, липазы, амилазы, нуклеазы. Лизосомы образуются из пузырьков, отделяющихся от комплекса Гольджи, а их ферменты синтезируются в гранулярной ЭПС. Различают:

1. Гетерофагосомы – лизосомы, участвующие в переваривании чужеродных веществ (пищевых частиц), попавших в клетку при фагоцитозе и пиноцитозе. Гетерофагосомы сливаются с эндоцитозными пузырьками, образуя пищеварительную вакуоль, в которой органические вещества расщепляются под действием ферментов до мономеров.

2. Аутофагосомы – лизосомы, участвующие в переваривании отмерших частей самой клетки.

Функции лизосом:

1) переваривание веществ, поступивших в клетку путем фаго- и пиноцитоза;

2) уничтожение ненужных клетке структур;

3) самопереваривание клетки при ее гибели после разрушения мембран лизосом.

Вакуоли – содержатся в растительных клетках и клетках протистов. Вакуоли отграничены мембраной, образуются из расширений ЭПС и пузырьков комплекса Гольджи. В клетках растений вакуоли заполнены клеточным соком, содержащим запасные питательные вещества и продукты жизнедеятельности. Окружающая вакуоль растений мембрана носит название – тонопласт.

Функции вакуолей растений:

1. Участвуют в поглощении воды.

2. Обеспечивают поддержание тургорного давления, которое поддерживает относительную жесткость растительных клеток.

3. В запасающих тканях растений в вакуолях откладываются запасные питательные вещества.

В клетках пресноводных протистов содержатся сократительные вакуоли, благодаря которым удаляется избыток воды.