Наследственная информация в клетках грибов заключена в

Наследственная информация в клетке

Возникнув из модели Уотсона — Крика, молекулярная биология не только объяснила непонятное прежде, но и породила новые загадки, поставила новые вопросы, относящиеся к самым сокровенным процессам жизни. Первым и самым важным был вопрос о механизме синтеза белков в клетке. Сходство и различие организмов определяются в своей основе набором белков. Белки построены из 20 аминокислот.

Виды животных, растений отличаются друг от друга последовательностью аминокислот в белковых цепях. Так что же определяет эту последовательность? Где и как составляется ее программа?

ДНК—матрица для синтеза белков

Любая книга издается тиражом n экземпляров. Все n экземпляров одной книги совершенно одинаковы, так как отпечатаны с одного шаблона—типографской матрицы. Если бы в матрице была допущена ошибка, то она была бы воспроизведена во всех экземплярах.

В клетках живых организмов роль матрицы выполняют молекулы ДНК.

В ДНК заключена информация о всех белках клетки, а следовательно, о всех признаках клетки и организма в целом.

Каждый белок представлен одной или несколькими биополимерными цепями.

Участок молекулы ДНК. служащий матрицей для синтеза одной цепи белка, называется геном. Поэтому информация, которую содержит ДНК, называется генетической. Ген — часть ДНК, состоящая из сотен нуклеотидов- Неделимыми элементарными частицами ДНК являются только отдельные нуклеотиды.

Образование и-РНК на матрице ДНК

ДНК находится в ядре клетки, а синтез белка происходит в рибосомах, расположенных в цитоплазме.

Каким образом заключенная в ДНК информация передается в место синтеза белка? Эту функцию осуществляет посредник — информационная РНК (и-РНК), способная пройти через поры ядерной мембраны. По длине каждая из молекул и-РНК в сотни раз короче ДНК, и-РНК снимает копию не всей молекулы ДНК, а только одного гена или группы рядом лежащих генов, несущих информацию о структуре белков, необходимых для выполнения одной функции.

Синтез — формирование РНК идет на одной из цепей гена. Специальный фермент полимераза, двигаясь по ДНК, подбирает по принципу компле-ментарности нуклеотиды и соединяет их в единую цепочку. Если в нити ДНК стоит гуанин, то полимераза включает в цепь и-РНК цитозин. Если стоит тимин — включает аденин, если аденин, — то урацил (в состав РНК не входит тимин!).

Этот этап синтеза белка носит название транскрипции (от лат- транскриптио — переписывание). (Термин взят из музыки и означает переложение, обработку сочинения, написанного композитором для одного инструмента, на другой инструмент.)

Фермент полимераза узнает последовательность нуклеотидов в промежутке между генами и, двигаясь вдоль нужного ему гена, снимает с него точную копию в виде молекулы и-РНК.

В конце группы генов фермент встречает сигнал (также в виде определенной последовательности нуклеотидов), означающий конец переписывания. Готовая и-РНК отходит от ДНК, покидает ядро и направляется к месту синтеза белков — рибосоме.

Генетический код и его свойства

Суть генетического кода заключается в том, что последовательность расположения нуклеотидов в и-РНК определяет последовательность расположения аминокислот в белках.

Носителем генетической информации является ДНК, но так как непосредственное участие в синтезе белка принимает и-РНК, то генетический код записан на «языке» РНК.

Зная, что аминокислот всего 20, а нуклеотидов 4, можно подсчитать, что 4 нуклеотидов явно недостаточно для кодирования 20 аминокислот. Недостаточно также и кода из 2 нуклеотидов на каждую аминокислоту (42 = l6).

Очевидно, что для кодирования 20 аминокислот необходимы группы по меньшей мере из 3 нуклеотидов (4i=64). Подобная группа из 3 нуклеотидов, несущая информацию об одной аминокислоте в молекуле белка, называется кодоном (триплетом). Понятно, что в гене столько кодо-нов, сколько аминокислот входит в состав данного синтезируемого белка.

Интересно, что одной аминокислоте зачастую соответствует несколько кодонов.

Например, глутаминовую кислоту кодируют триплеты ГАА и ГАГ. Такой код называется вырожденным. Наряду с этим обнаружилось, что некоторые кодоны не кодируют ни одну аминокислоту, их называют бессмысленными, они определяют границы генов в длинной цепи ДНК.

Код однозначен. Каждый триплет кодирует только одну аминокислоту.

Например, триплет ААА кодирует только аминокислоту лизин, а триплет ГЦГ — аланин.

Код универсален — един для всех живущих на Земле существ.

Что если бы код изменился?

Допустим, всего в одном кодоне один нуклеотид заменился другим. Это означает, что данный ко-дон стал соответствовать совсем другой аминокислоте. Каждый кодон встречается не в одном, а во многих генах, и со всех генов начнет считываться неточная информация, будут синто:жронаться белки с неправильной аминокислотой.

А замена даже одной аминокислоты в молекуле белка изменяет его первичную структуру, что, в свою очередь, приводит к нарушению свойств белка и может быть причиной гибели организма.

Роль т-РНК в синтезе белка

Необходимое «сырье» для биосинтеза белка — различные аминокислоты в достаточном количестве имеются в цитоплазме клетки. Доставляются аминокислоты в рибосомах молекулами транспортной РНК (т-РНК). По сравнению с и-РНК т-РНК небольшие и состоят всего из 70—90 нуклеотидов.

Количество разновидностей молекул т-РНК равно числу аминокислот. Каждой аминокислоте соответствует определенная т-РНК: аминокислота валин транспортируется ва-линовой т-РНК, глицин — глициновой т-РНК и т. д.

Небольшие молекулы т-РНК способны сворачиваться таким образом, что напоминают по форме лист клевера.

На «вершине» каждого «листа» т-РНК имеется антикодон — триплет нуклеотидов, комплементарных нуклеотидам кодона в и-РНК. Специальный фермент «узнает» антикодон и присоединяет к «основанию листа» т-РНК соответствующую аминокислоту- Затем т-РНК с аминокислотой поступает в рибосому, где играет роль переводчика с «языка» нуклеотидов на «язык» аминокислот. Этот процесс носит название трансляции — передачи.

Синтез белка в рибосоме

Термин «трансляция» используют не только в телевидении, но и в работе электронно-вычислительных машин для обозначения перевода с одного языка программирования на другой — машинный язык.

Образно говоря, рибо-сома — «фабрика» белка представляет собой молекулярную вычислительную машину клетки, переводящую тексты с нуклеотид-ного языка и-РНК на аминокислотный язык.

Эта «молекулярная машина» работает только по одной, узко специализированной программе, содержащей генетический код.

Для того чтобы понять, как в рибосоме происходит трансляция, обратимся к рисунку 5.

Рибосомы изображены в виде яйцевидных тел, нанизанных на и-РНК- Рибосома вступает на нитевидную молекулу и-РНК и передвигается по ней «шажками», с триплета на триплет. Сюда же, в рибосому, поступает т-РНК. Сначала кодон и-РНК «узнается» антикодоном т-РНК: к кодону и-РНК по правилу комплементарности присоединяется кодовым триплетом т-РНК, несущая «свою» аминокислоту.

Затем доставленная аминокислота отрывается от т-РНК. После отдачи аминокислоты данная т-РНК покидает рибосому. На смену ей подходит другая т-РНК, с иной аминокислотой, которая составляет последующее звено в строящейся белковой цепи.

Между аминокислотами возникает пептидная связь, и они соединяются друг с другом в той последовательности, в которой триплеты следуют один за другим.

По мере сборки белковой молекулы рибосома ползет по и-РНК.

Когда рибосома продвинется вперед, с того же конца на и-РНКвходит вторая рибосома, третья, четвертая и т. д. Все они выполняют одну и ту же работу: каждая синтезирует один и тот же белок, запрограммированный на данной и-РНК- Когда рибосома достигает противоположного конца и-РНК, синтез завершается. Готовая цепь белка отходит от рибосомы и по эндоплазмати-ческой сети транспортируется в тот участок клетки, где требуется данный вид белка.

Рибосома вступает на другую любую и-РНК, на матрице которой синтезируется другой белок, и т.

д. Аминокислоты бесперебойно поставляются к рибосомам с помощью т-РНК- Таким образом, генетическая информация, заключенная в ДНК, реализуется разными видами РНК в молекулах соответствующих белков.

В лабораторных условиях синтез белков требует огромного времени, усилий и средств. В клетке же синтез белковых молекул, состоящих из сотен и более аминокислот, осуществляется в течение нескольких секунд.

Это объясняется в первую очередь матричным принципом синтеза нуклеиновых кислот и белков, обеспечивающим точную последовательность мономерных звеньев а синтезируемых полимерах.

Если бы такие реакции происходили в результате случайного столкновения молекул, они протекали бы бесконечно медленно. Существенное влияние на быстроту и точность протекания всех реакций синтеза белка оказывают ферменты. С участием специальных ферментов происходит синтез ДНК, и-РНК, соединение аминокислот с т-РНК и т. д. Процесс белкового синтеза требует также больших затрат энергии.

Так, на соединение каждой аминокислоты с т-РНК расходуется энергия одной молекулы АТФ. Можно представить, сколько молекул «АТФ расщепляется в процессе синтеза среднего по размерам белка, состоящего из нескольких сотен аминокислот!

Важнейшие функции организма — обмен веществ, рост, развитие, передача наследственности, движение и др. — осуществляются в результате множества химических реакций с участием белков, нуклеиновых кислот и других биологически активных веществ.

При этом в клетках непрерывно синтезируются разнообразные соединения: строительные белки, белки-ферменты, гормоны. В ходе обмена эти вещества изнашиваются и разрушаются, а вместо них образуются новые.

Поскольку белки создают материальную основу жизни и ускоряют все реакции обмена веществ, жизнедеятельность клетки и организма в целом определяется способностью клеток синтезировать специфические белки. Их первичная структура предопределена генетическим кодом в молекуле ДНК.

Молекулы белков состоят из десятков и сотен аминокислот (точнее, из аминокислотных остатков).

Например, в молекуле гемоглобина их около 600, и они распределены в четыре полипептидные цепочки; в молекуле рибонуклеазы таких аминокислот 124 и т. д.

Главная роль в определении первичной структуры белка принадлежит молекулам ДНК.

ЕГЭ КИМы: Биология

Разные ее участки кодируют синтез разных белков, следовательно, одна молекула ДНК участвует в синтезе многих индивидуальных белков.

Свойства белков зависят от последовательности аминокислот в полипептидной цепи. В свою очередь чередование аминокислот определяется последовательностью нуклеотидов в ДНК, и каждой аминокислоте соответствует определенный триплет.

Экспериментально доказано, что, например, участок ДНК с триплетом ААЦ соответствует аминокислоте лейцину, триплет АЦЦ — триптофану, триплет АЦА-цистеину и т.д. Распределив молекулу ДНК на триплеты, можно представить, какие аминокислоты и в какой последовательности будут располагаться в молекуле белка. Совокупность триплетов составляет материальную основу генов, а каждый ген содержит информацию о структуре специфического белка (ген — это основная биологическая единица наследственности; в химическом отношении ген есть участок ДНК, включающий несколько сотен пар нуклеотидов).

Генетический код — исторически сложившаяся организация молекул ДНК и РНК, при которой последовательность нуклеотидов в них несет информацию о последовательности аминокислот в белковых молекулах.

Свойства кода: триплетность (кодон), неперекрываемость (кодоны следуют друг за другом), специфичность (один кодон может определять в полииептидной цепи только одну аминокислоту), универсальность (у всех живых организмов один и тот же кодон обусловливает включение в полипептид одну и ту же аминокислоту), избыточность (для большинства аминокислот существует несколько кодонов).

Триплеты, не несущие информации об аминокислотах, являются стоп триплетами, обозначающими место начала синтеза и-РНК. (В.Б. Захаров. Биология. Справочные материалы. М.,1997)

Поскольку ДНК находится в ядре клетки, а синтез белка происходит в цитоплазме, существует посредник, передающий информацию с ДНК на рибосомы. Таким посредником служит и РНК, на которую нуклеотидная последовательность переписывается, в точном соответствии с таковой на ДНК — по принципу комплементарности. Этот процесс получил название транскрипции и протекает как реакция матричного синтеза.

Он характерен только для живых структур и лежит в основе важнейшего свойства живого — самовоспроизведения. Биосинтезу белка предшествует матричный синтез иРНК на нити ДНК.

Возникшая при этом иРНК выходит из ядра клетки в цитоплазму, где на нее нанизываются рибосомы, сюда же с помощью тРЙК доставляются аминокислоты.

Синтез белка — сложный многоступенчатый процесс, в котором участвуют ДНК, иРНК, тРНК, рибосомы, АТФ и разнообразные ферменты.

Вначале аминокисдоты в цитоплазме активируются с помощью ферментов и присоединяются к тРНК (к участку, где расположен нуклеотид ЦЦА). На следующем этапе идет соединение аминокислот в таком порядке, в каком чередование нуклеотидов с ДНК передано на иРНК. Этот этап называется трансляцией. На нити иРНК размещается не одна рибосома, а группа их — такой комплекс называется полисома (Н.Е. Ковалев, Л.Д. Шевчук, О.И. Щуренко. Биология для подготовительных отделений медицинских институтов).

На заре развития жизни на Земле все клеточные формы были представлены бактериями. Они всасывали органические вещества, растворённые в первичном океане, через поверхность тела.

Со временем некоторые бактерии приспособились производить органические вещества из неорганических. Для этого они использовали энергию солнечного света. Возникла первая экологическая система, в которой эти организмы были производителями. В результате этого в атмосфере Земли появился кислород, выделяемый этими организмами.

С его помощью можно из той же самой пищи получить гораздо больше энергии, а добавочную энергию использовать на усложнение строения тела: разделение тела на части.

Одно из важных достижений жизни— разделение ядра и цитоплазмы. В ядре находится наследственная информация.

Специальная мембрана вокруг ядра позволила защитить от случайных повреждений. По мере необходимости цитоплазма получает из ядра команды, направляющие жизнедеятельность и развитие клетки.

Организмы, у которых ядро отделено от цитоплазмы, образовали надцарство ядерных (к ним относятся — растения, грибы, животные).

Таким образом, клетка — основа организации растений и животных — возникла и развилась в ходе биологической эволюции.

Даже не вооружённым глазом, а ещё лучше под лупой можно видеть, что мякоть зрелого арбуза состоит из очень мелких крупинок, или зёрнышек.

Это клетки — мельчайшие «кирпичики», из которых состоят тела всех живых организмов, в том числе и растительных.

Жизнь растения осуществляется соединённой деятельностью его клеток, создающих единое целое. При многоклеточности частей растения существует физиологическое разграничение их функций, специализация различных клеток в зависимости от местоположения их в теле растения.

Растительная клетка отличается от животной тем, что имеет плотную оболочку, покрывающую внутреннее содержимое со всех сторон.

Клетка не является плоской (как её принято изображать), она скорей всего похожа на очень маленький пузырёк, наполненный слизистым содержимым.

Рассмотрим клетку как структурно-функциональную единицу организма. Снаружи клетка покрыта плотной клеточной стенкой, в которой имеются более тонкие участки — поры. Под ней находится очень тонкая плёнка — мембрана, покрывающая содержимое клетки — цитоплазму.

В цитоплазме есть полости — вакуоли, заполненные клеточным соком. В центре клетки или около клеточной стенки расположено плотное тельце — ядро с ядрышком. От цитоплазмы ядро отделено ядерной оболочкой. По всей цитоплазме распределены мелкие тельца — пластиды.

Живая часть клетки — это ограниченная мембраной, упорядоченная, структурированная система биополимеров и внутренних мембранных структур, участвующих в совокупности метаболических и энергетических процессов, осуществляющих поддержание и воспроизведение всей системы в целом.

Важной особенностью является то, что в клетке нет открытых мембран со свободными концами.

Клеточные мембраны всегда ограничивают полости или участки, закрывая их со всех сторон.

 

Современная обобщенная схема растительной клетки

Плазмалемма (наружная клеточная мембрана) — ультрамикроскопическая плёнка толщиной 7,5 нм., состоящая из белков, фосфолипидов и воды.

Это очень эластичная плёнка, хорошо смачивающаяся водой и быстро восстанавливающая целостность после повреждения. Имеет универсальное строение, т.е.типичное для всех биологических мембран. У растительных клеток снаружи от клеточной мембраны находится прочная, создающая внешнюю опору и поддерживающая форму клетки клеточная стенка.

Она состоит из клетчатки (целлюлозы) — нерастворимого в воде полисахарида.

Плазмодесмы растительной клетки, представляют собой субмикроскопические канальцы, пронизывающие оболочки и выстланные плазматической мембраной, которая таким образом переходит из одной клетки в другую, не прерываясь.

С их помощью происходит межклеточная циркуляция растворов, содержащих органические питательные вещества. По ним же идёт передача биопотенциалов и другой информации.

Порами называют отверстия во вторичной оболочке, где клетки разделяют лишь первичная оболочка и срединная пластинка.

Участки первичной оболочки и срединную пластинку, разделяющие соседствующие поры смежных клеток, называют поровой мембраной или замыкающей пленкой поры. Замыкающую пленку поры пронизывают плазмодесменные канальцы, но сквозного отверстия в порах обычно не образуется.

Поры облегчают транспорт воды и растворенных веществ от клетки к клетке. В стенках соседних клеток, как правило, одна против другой, образуются поры.

Клеточная оболочка имеет хорошо выраженную, относительно толстую оболочку полисахаридной природы.

Оболочка растительной клетки продукт деятельности цитоплазмы. В её образовании активное участие принимает аппарат Гольджи и эндоплазматическая сеть.

 

Строение клеточной мембраны

Основу цитоплазмы составляет ее матрикс, или гиалоплазма, — сложная бесцветная, оптически прозрачная коллоидная система, способная к обратимым переходам из золя в гель.

Важнейшая роль гиалоплазмы заключается в объединении всех клеточных структур в единую систему и обеспечении взаимодействия между ними в процессах клеточного метаболизма.

Гиалоплазма (или матрикс цитоплазмы) составляет внутреннюю среду клетки.

Состоит из воды и различных биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов), из которых основную часть составляют белки различной химической и функциональной специфичности.

В гиалоплазме содержатся также аминокислоты, моносахара, нуклеотиды и другие низкомолекулярные вещества.

Биополимеры образуют с водой коллоидную среду, которая в зависимости от условий может быть плотной (в форме геля) или более жидкой (в форме золя), как во всей цитоплазме, так и в отдельных ее участках.

В гиалоплазме локализуются и взаимодействуют между собой и средой гиалоплазмы различные органеллы и включения. При этом расположение их чаще всего специфично для определенных типов клеток.

Через билипидную мембрану гиалоплазма взаимодействует с внеклеточной средой. Следовательно, гиалоплазма является динамической средой и играет важную роль в функционировании отдельных органелл и жизнедеятельности клеток в целом.

Цитоплазматические образования – органеллы

Органеллы (органоиды)— структурные компоненты цитоплазмы.

Они имеют определённую форму и размеры, являются обязательными цитоплазматическими структурами клетки. При их отсутствии или повреждении клетка обычно теряет способность к дальнейшему существованию.

Многие из органоидов способны к делению и самовоспроизведению. Размеры их настолько малы, что их можно видеть только в электронный микроскоп.

Ядро

Ядро — самая заметная и обычно самая крупная органелла клетки. Оно впервые было подробно исследовано Робертом Броуном в 1831 году.

Ядро обеспечивает важнейшие метаболические и генетические функции клетки. По форме оно достаточно изменчиво: может быть шаровидным, овальным, лопастным, линзовидным.

Ядро играет значительную роль в жизни клетки. Клетка, из которой удалили ядро, не выделяет более оболочку, перестаёт расти и синтезировать вещества. В ней усиливаются продукты распада и разрушения, вследствие этого она быстро погибает. Образование нового ядра из цитоплазмы не происходит. Новые ядра образуются только делением или дроблением старого.

Внутреннее содержимое ядра составляет кариолимфа (ядерный сок), заполняющая пространство между структурами ядра.

В нём находится одно или несколько ядрышек, а также значительное количество молекул ДНК, соединённых со специфическими белками — гистонами.

 

Строение ядра

Ядрышко

Ядрышко— как и цитоплазма, содержит преимущественно РНК и специфические белки.

Важнейшая его функция заключается в том, что в нём происходит формирование рибосом, которые осуществляют синтез белков в клетке.

Аппарат Гольджи

Аппарат Гольджи — органоид, имеющий универсальное распространение во всех разновидностях эукариотических клеток. Представляет собой многоярусную систему плоских мембранных мешочков, которые по периферии утолщаются и образуют пузырчатые отростки.

Он чаще всего расположен вблизи ядра.

 

Аппарат Гольджи

В состав аппарата Гольджи обязательно входит система мелких пузырьков (везикул), которые отшнуровываются от утолщённых цистерн (диски) и располагаются по периферии этой структуры.

Эти пузырьки играют роль внутриклеточной транспортной системы специфических секторных гранул, могут служить источником клеточных лизосом.

Функции аппарата Гольджи состоят также в накоплении, сепарации и выделении за пределы клетки с помощью пузырьков продуктов внутриклеточного синтеза, продуктов распада, токсических веществ. Продукты синтетической деятельности клетки, а также различные вещества, поступающие в клетку из окружающей среды по каналам эндоплазматической сети, транспортируются к аппарату Гольджи, накапливаются в этом органоиде, а затем в виде капелек или зёрен поступают в цитоплазму и либо используются самой клеткой, либо выводятся наружу.

В растительных клетках Аппарат Гольджи содержит ферменты синтеза полисахаридов и сам полисахаридный материал, который используется для построения клеточной оболочки. Предполагают, что он участвует в образовании вакуолей. Аппарат Гольджи был назван так в честь итальянского учёного Камилло Гольджи, впервые обнаружившего его в 1897 году.

Лизосомы

Лизосомы представляют собой мелкие пузырьки, ограниченные мембраной основная функция которых— осуществление внутриклеточного пищеварения.

Использование лизосомного аппарата происходит при прорастании семени растения (гидролиз запасных питательных веществ).

 

Строение лизосомы

Микротрубочки

Микротрубочки — мембранные, надмолекулярные структуры, состоящие из белковых глобул, расположенных спиральными или прямолинейными рядами.

Микротрубочки выполняют преимущественно механическую (двигательную) функцию, обеспечивая подвижность и сокращаемость органоидов клетки. Располагаясь в цитоплазме, они придают клетке определённую форму и обеспечивают стабильность пространственного расположения органоидов. Микротрубочки способствуют перемещению органоидов в места, которые определяются физиологическими потребностями клетки. Значительное количество этих структур расположено в плазмалемме, вблизи клеточной оболочки, где они участвуют в формировании и ориентации целлюлозных микрофибрилл оболочек растительных клеток.

 

Строение микротрубочки

Вакуоль

Вакуоль— важнейшая составная часть растительных клеток.

Она представляет собой своеобразную полость (резервуар) в массе цитоплазмы, заполненную водным раствором минеральных солей, аминокислот, органических кислот, пигментов, углеводов и отделённую от цитоплазмы вакуолярной мембраной — тонопластом.

Цитоплазма заполняет всю внутреннюю полость только у самых молодых растительных клеток.

С ростом клетки существенно изменяется пространственное расположение вначале сплошной массы цитоплазмы: у неё появляются заполненные клеточным соком небольшие вакуоли, и вся масса становится ноздреватой. При дальнейшем росте клетки отдельные вакуоли сливаются, оттесняя к периферии прослойки цитоплазмы, в результате чего в сформированной клетке находится обычно одна большая вакуоль, а цитоплазма со всеми органеллами располагаются около оболочки.

Водорастворимые органические и минеральные соединения вакуолей обусловливают соответствующие осмотические свойства живых клеток.

Этот раствор определённой концентрации является своеобразным осмотическим насосом для регулируемого проникновения в клетку и выделения из неё воды, ионов и молекул метаболитов.

В комплексе со слоем цитоплазмы и её мембранами, характеризующимися свойствами полупроницаемости, вакуоль образует эффективную осмотическую систему. Осмотически обусловленными являются такие показатели живых растительных клеток, как осмотический потенциал, сосущая сила и тургорное давление.

 

Строение вакуоли

Пластиды

Пластиды — самые крупные (после ядра) цитоплазматические органоиды, присущие только клеткам растительных организмов.

Они не найдены только у грибов. Пластиды играют важную роль в обмене веществ. Они отделены от цитоплазмы двойной мембранной оболочкой, а некоторые их типы имеют хорошо развитую и упорядоченную систему внутренних мембран.

Все пластиды едины по происхождению.

Хлоропласты — наиболее распространённые и наиболее функционально важные пластиды фотоавтотрофных организмов, которые осуществляют фотосинтетические процессы, приводящие в конечном итоге к образованию органических веществ и выделению свободного кислорода. Хлоропласты высших растений имеют сложное внутреннее строение.

 

Строение хлоропласта

Размеры хлоропластов у разных растений неодинаковы, но в среднем диаметр их составляет 4-6 мкм.

Хлоропласты способны передвигаться под влиянием движения цитоплазмы. Кроме того, под воздействием освещения наблюдается активное передвижение хлоропластов амебовидного типа к источнику света.

Хлорофилл — основное вещество хлоропластов.

Благодаря хлорофиллу зелёные растения способны использовать световую энергию.

Лейкопласты (бесцветные пластиды) представляют собой чётко обозначенные тельца цитоплазмы.

Размеры их несколько меньше, чем размеры хлоропластов. Более и однообразна и их форма, приближающая к сферической.

 

Строение лейкопласта

Встречаются в клетках эпидермиса, клубнях, корневищах. При освещении очень быстро превращаются в хлоропласты с соответствующим изменением внутренней структуры. Лейкопласты содержат ферменты, с помощью которых из излишков глюкозы, образованной в процессе фотосинтеза, в них синтезируется крахмал, основная масса которого откладывается в запасающих тканях или органах (клубнях, корневищах, семенах) в виде крахмальных зёрен.

У некоторых растений в лейкопластах откладываются жиры. Резервная функция лейкопластов изредка проявляется в образовании запасных белков в форме кристаллов или аморфных включений.

Хромопласты в большинстве случаев являются производными хлоропластов, изредка — лейкопластов.

 

Строение хромопласта

Созревание плодов шиповника, перца, помидоров сопровождается превращением хлоро- или лейкопластов клеток мякоти в каратиноидопласты.

Последние содержат преимущественно жёлтые пластидные пигменты — каратиноиды, которые при созревании интенсивно синтезируются в них, образуя окрашенные липидные капли, твёрдые глобулы или кристаллы. Хлорофилл при этом разрушается.

Митохондрии

Митохондрии— органеллы, характерные для большинства клеток растений.

Имеют изменчивую форму палочек, зёрнышек, нитей. Открыты в 1894 году Р. Альтманом с помощью светового микроскопа, а внутреннее строение было изучено позднее с помощью электронного.

 

Строение митохондрии

Митохондрии имеют двухмембранное строение. Внешняя мембрана гладкая, внутренняя образует различной формы выросты — трубочки в растительных клетках. Пространство внутри митохондрии заполнено полужидким содержимым (матриксом), куда входят ферменты, белки, липиды, соли кальция и магния, витамины, а также РНК, ДНК и рибосомы.

Ферментативный комплекс митохондрий ускоряет работу сложного и взаимосвязанного механизма биохимических реакций, в результате которых образуется АТФ. В этих органеллах осуществляется обеспечение клеток энергией — преобразование энергии химических связей питательных веществ в макроэргиеские связи АТФ в процессе клеточного дыхания. Именно в митохондриях происходит ферментативное расщепление углеводов, жирных кислот, аминокислот с освобождением энергии и последующим превращением её в энергию АТФ.

Накопленная энергия расходуется на ростовые процессы, на новые синтезы и т. д. Митохондрии размножаются делением и живут около 10 дней, после чего подвергаются разрушению.

Эндоплазматическая сеть

Эндоплазматическая сеть — сеть каналов, трубочек, пузырьков, цистерн, расположенных внутри цитоплазмы. Открыта в 1945 году английским учёным К. Портером, представляет собой систему мембран, имеющих ультрамикроскопическое строение.

 

Строение эндоплазматической сети

Вся сеть объединена в единое целое с наружной клеточной мембраной ядерной оболочки.