Внутренние мембранные структуры хлоропластов: Тест по биологии на тему «Органоиды клетки» (10 класс)

тест по теме «Органоиды клетки», 6 класс | Тест по биологии (6 класс) на тему:

 

1. Синтез белков происходит на ……….

 2.  Система м ембран, разделяющих клетку на отдельные отсеки, в которых протекают реакции     обмена, называются …….

2. Внутренние мембранные структуры хлоропластов называются…….
3. Структуры, обеспечивающие движение клеток, называются ………
4. Стопки мембранных цилиндров, пузырьков, в   которые  упаковываются синтезированные      в клетке вещества,- это………
5. Клеточная структура, содержащая генетический материал в форме ДНК, называется…….
6. Регуляция поступления веществ в клетку осуществляется с помощью……….
7. Двумембранные органеллы клетки, где идет запасание энергии в виде молекул АТФ, назы-

           вается….

8. Одномембранные  структуры с продуктами обмена , характерные для растительных            клеток, называются…..
9. Органеллы клетки, в которых осуществляется синтез сахара, называется…. .
10.  Пористая структура из целлюлозы придающая клетки прочность и постоянную форму, называется…..
11.  Одномембранные структуры с гидролитическими  ферментами, осуществляющими расщепление веществ называется…………
12.   Складки  мембраны митохондрий, увеличивающие общую площадь поверхности, называются……
13.   Основное вещество клетки, в котором находятся все органеллы, называется….
14.  Полые цилиндры, состоящие из микротрубочек и участвующие в делении клетки, называются……  

Вариант – 3

1.  Клеточная структура, содержащая генетический материал в форме ДНК, называется…….
2. Регуляция поступления веществ в клетку осуществляется с помощью……….
3. Двумембранные органеллы клетки, где идет запасание энергии в виде молекул АТФ, назы-

           вается….

4. Одномембранные  структуры с продуктами обмена , характерные для растительных               клеток, называются…..
5. Органеллы клетки, в которых осуществляется синтез сахара, называется…. .
6.  Пористая структура из целлюлозы придающая клетки  прочность и постоянную форму,    называется…..
7.  Одномембранные структуры с гидролитическими  ферментами, осуществляющими расщепление веществ называется…………
8.   Складки  мембраны митохондрий, увеличивающие общую площадь поверхности, называются……
9.   Основное вещество клетки, в котором находятся все органеллы, называется….
10.  Полые цилиндры, состоящие из микротрубочек и участвующие в делении клетки, называются……

Вариант — 4

1. Синтез белков происходит на ……….

 2.   Система мембран, разделяющих клетку на отдельные отсеки, в которых протекают    реакции обмена, называются …….

3. Внутренние мембранные структуры хлоропластов называются…….
4. Структуры, обеспечивающие движение клеток, называются ………
5. Стопки мембранных цилиндров, пузырьков, в   которые  упаковываются синтезированные      в клетке вещества,- это………
6. Клеточная структура, содержащая генетический материал в форме ДНК, называется…….
7. Регуляция поступления веществ в клетку осуществляется с помощью……….
8. Двумембранные органеллы клетки, где идет запасание энергии в виде молекул АТФ, на —

            зывается….

9. Одномембранные  структуры с продуктами обмена , характерные для растительных            клеток, называются…..
10. Органеллы клетки, в которых осуществляется синтез сахара, называется…..

 

Урок на тему «Метаболизм клетки. Пластический обмен в клетке»

Задачи:

I. Образовательные:

• обобщить знание учащихся о строении, химическом составе клетки, закрепить знание и умение по решению задач по молекулярной биологии;
• продолжить формирование понятия о метаболизме клетки;
• систематизировать, обобщить знание о биосинтезе белка и фотосинтезе в клетке как о наиболее важных процессах в метаболизме клетки;
• расширить знания о значении этих процессов.

II. Воспитательные:

• воспитывать бережное отношение к природе, осознать роль зеленых растений в жизни на Земле;
• воспитывать сознательное отношение к здоровому образу жизни, вникнуть в самую сущность жизни человека.

III. Развивающие:

• развитие познавательного интереса к теме;
• развитие интеллектуальных способностей обучаемых;
• развитие предметных и общеучебных умений и навыков;
• развитие навыков самообразования.

Оборудование: Таблицы, мультимедиа динамическое пособие “Биосинтез белка”, раздаточный материал – задачи.

Ход урока

I. Объявление темы урока учителем.

II. Целевая установка учителя.

III. Повторение строения клетки. (устное выполнение теста № 1).

Тест № 1. Исходя из определений впишите соответствующие термины.

1. Синтез белков происходит на …
2. Система мембран, разделяющих клетку на отдельные отсеки, в которых протекают реакции обмена веществ, называется…
3. Внутренние мембранные структуры хлоропластов называются …
4. Структуры, обеспечивающие движение клеток…
5. Стопки мембранных цилиндров, пузырьков, в которые упаковываются синтезированные в клетке вещества…
6. Клеточная структура, содержащая генетический материал в форме ДНК, — …
7. Регуляция поступления веществ в клетку осуществляется с помощью…
8. Двумембранные органеллы клетки, в которых идет запасание энергии в виде молекул АТФ, — …
9. Одномембранные структуры с продуктами обмена, характерные для растительных клеток…
10. Органеллы клетки, в которых осуществляется синтез сахара, — …
11. Пористая структура из целлюлозы, придающая клетке прочность и постоянную форму — …
12. Одномембранные структуры с гидролитическими ферментами, осуществляющими автолиз, — …
13. Складки мембраны метахондрий, увеличивающие общую площадь поверхности, — …
14. Основное вещество клетки, в котором находятся все органеллы, — …
15. Полые цилиндры, состоящие из микротрубочек и участвующие в делении клетки, — …

Учитель задает дополнительные вопросы.

IV. Повторение химического состава клетки (устное выполнение теста № 2, разбор отдельных вопросов с комментарием).

Тест № 2. Химический состав клетки.

Выберите правильные ответы на каждую предложенную информацию.

1. К макроэлементам биогенам относятся:

а) C, H, O, S, Cl, Mg
б) H, O, C, N, S, P
в) H, O, C, Fe, K, I

2. Вода обладает способностью растворять вещества, потому что:

а) ее молекулы полярны
б) атомы в ее молекуле соединены ионной связью
в) между ее молекулами образуются водородные связи

3. Ионы К⁺ поступают через мембрану внутрь клетки:

а) диффузией
б) осмосом
в) активным транспортом

4. Фосфор входит в состав:

а) липидов
б) белков
в) углеводов

5. Мономерами нуклеиновых кислот являются:

а) азотистые основания
б) рибоза или дезоксирибоза
в) нуклеотид

6. Вторичная структура белка поддерживается:

а) пептидными связями
б) водородными связями
в) дисульфидными ковалентными связями

7. Из аминокислотных остатков построены молекулы:

а) углеводов
б) белков
в) липидов

8. Наиболее энергоемкими являются:

а) жиры
б) нуклеиновые кислоты
в) белки

9. Для ДНК характерны следующие азотистые основания:

а) аденин, гуанин, цитозин, урацил
б) аденин, цитозин, тимин, урацил

в) аденин, гуанин, цитозин, тимин

10. К полимерам относятся:

а) крахмал, белок, целлюлоза
б) белок, гликоген, жир
в) целлюлоза, сахароза, крахмал

11. Гормональную функцию могут выполнять:

а) только белки
б) белки и липиды
в) белки, липиды и углеводы

12. Состав ДНК от РНК отличается содержанием:

а) сахара
б) азотистых оснований
в) сахара и азотистых оснований

13. Аминокислоты в молекуле белка соединены посредством:

а) ионной связи
б) пептидной связи
в) водородной связи

14. Клеточная мембрана построена из:

а) фосфолипидов и белков
б) жиров и белков
в) углеводов и липидов

15. Ферменты – это биокатализаторы, состоящие из:

а) белков
б) липидов
в) нуклеотидов.

V. Повторение механизма матричного биосинтеза белка (устный ответ у доски, заполнение таблицы № 1).

Таблица № 1. Вещества и структуры клетки, участвующие в синтезе белковой молекулы.

Вещества и структуры	Функции
1. ДНК	Содержат информацию о структуре белка. Служит матрицей для синтеза и — РНК.
2. и — РНК	Переносит информацию о последовательности аминокислот в белке с ДНК к месту синтеза белка. Служит матрицей для синтеза молекул белка.
3. т — РНК	Доставляет аминокислоты в функциональный центр рибосомы.
4. Рибосома	Осуществляет сборку белковой молекулы.
5. Ферменты	Катализируют процессы построения молекулы и – РНК по матрице ДНК, сборки полипептидной цепочки из аминокислот
6. Аминокислоты	Служат строительным материалом при построении белковой молекулы.
7. АТФ	Обеспечивают биосинтезбелка необходимой энергией.

VI. Обобщение учителя: “Мы все наследники ДНК”, напомнить обучаемым о доктрине ЗОЖ в республике Саха (Якутия).

VII. Повторение механизма фотосинтеза используя и демонстрируя медиакадры по следующему плану:

1. Условия фотосинтеза
2. Механизм световой фазы
3. Механизм темновой фазы
4. Значение фотосинтеза (запись в тетради обучаемых):

1. Создаваемые растением органические вещества и кислород в целом обеспечивают существование всего живого на Земле.
2. Фотосинтез препятствует увеличению концентрации CO₂ в атмосфере, предотвращая перегрев Земли (парниковый эффект).
3. Созданное им атмосфера (озоновый слой) защищает живое от губительного УФ – излучения (кислородно-озоновый экран атмосферы).
4. Растения вовлекают в кругооборот миллиарды тонн азота, фосфора, серы, магния, кальция, калия.

VIII. Решение задач по молекулярной биологии для закрепления знаний.

Задача 1.

Смысловая нить ДНК соответствующая гену вазопрессина (гормона гипофиза, повышающего кровяное давление), содержит следующую последовательность нуклеотидов: АЦААТААААЦТТЦТААЦАГГАГЦАЦЦА

Определите:

1. Последовательность нуклеотидов во второй нити ДНК;

2. Последовательность нуклеотидов в и-РНК, соответствующей гену вазопрессина

3. число аминокислот, входящих в состав вазопрессина.

Решение: кДНК: АЦА-АТА-ААА-ЦТТ-ЦТА-АЦА-ГГА-ГЦА-ЦЦА

нк ДНК: ТГТ- ТАТ-ТТТ- ГАА-ГАТ-ТГТ- ЦЦТ- ЦГТ-ГГТ

и РНК: УГУ- УАУ-УУУ-ГАА-ГАУ-УГУ-ЦЦУ-ЦГУ-ГГУ

пептид: цис – тир – фен – глу – АСП – цис – про – арг – гли

Задача № 2.

Укажите изменения в строении пептида, если в кодирующей цепи ДНК (ГТА-ГЦТ-ААА-ГГГ) гуанин из положения 1 перешел в 8 положение.

Решение: к ДНК:ГТА-ГЦТ-ААА-ГГГ, после мутации к- ДНК имеет вид:

ТАГ-ЦТА-АГА-ГГГ

и-РНК: ЦАУ-ЦГА-УУУ-ЦЦЦ

пептид I: гис – арг – фен — про

и-РНК: АУЦ-ГАУ-УЦУ-ЦЦЦ

пептид II: еле – асп –сер –про

Ответ: вместо гис – иле, арг – асп, фен — сер

IX. Домашнее задание. Подготовиться к зачету по темам: “Биосинтез белка” и “Фотосинтез”.

Х. Комментарий оценок

Пластиды

Хлоропласт

Пластиды – это мембранные органоиды, встречающиеся у фотосинтезирующих эукариотических организмов (высшие растения, низшие водоросли, некоторые одноклеточные организмы). Пластиды окружены двумя мембранами, в их матриксе имеется собственная геномная система, функции пластид связаны с энергообеспечением клетки, идущим на нужды фотосинтеза.
У высших растений найден целый набор различных пластид (хлоропласт, лейкопласт, амилопласт, хромопласт), представляющих собой ряд взаимных превращений одного вида пластиды в другой. Основной структурой, которая осуществляет фотосинтетические процессы, является хлоропласт.

У высших растений также встречается деление зрелых хлоропластов, но очень редко. Увеличение числа хлоропластов и образование других форм пластид (лейкопластов и хромопластов) следует рассматривать как путь превращения структур-предшественников, пропластид. Весь же процесс развития различных пластид можно представить в виде монотропного (идущего в одном направлении) ряда смены форм:

Многими исследованиями был установлен необратимый характер онтогенетических переходов пластид. У высших растений возникновение и развитие хлоропластов происходят через изменения пропластид. Пропластиды представляют собой мелкие (0,4-1 мкм) двумембранные пузырьки, не имеющие отличительных черт их внутреннего строения. Они отличаются от вакуолей цитоплазмы более плотным содержимым и наличием двух отграничивающих мембран, внешней и внутренней. Внутренняя мембрана может давать небольшие складки или образовывать мелкие вакуоли. Пропластиды чаще всего встречаются в делящихся тканях растений (клетки меристемы корня, листьев, в точки роста стеблей и др.). По всей вероятности, увеличение их числа происходит путем деления или почкования, отделения от тела пропластиды мелких двумембранных пузырьков.

Хлоропласты

Хлоропласты – это структуры, в которых происходят фотосинтетические процессы, приводящие в конечном итоге к связыванию углекислоты, к выделению кислорода и синтезу сахаров. структуры удлиненной формы с шириной 2-4 мкм и протяженностью 5-10 мкм. У зеленых водорослей встречаются гигантские хлоропласты (хроматофоры), достигающие длины 50 мкм.
у зеленых водорослей может быть по одному хлоропласту на клетку. Обычно на клетку высших растений приходится в среднем 10-30 хлоропластов. Встречаются клетки с огромным количеством хлоропластов. Например, в гигантских клетках палисадной ткани махорки обнаружено около 1000 хлоропластов.
Хлоропласты представляют собой структуры, ограниченные двумя мембранами – внутренней и внешней. Внешняя мембрана, как и внутренняя, имеет толщину около 7 мкм, они отделены друг от друга межмембранным пространством около 20-30 нм. Внутренняя мембрана хлоропластов отделяет строму пластиды, аналогичную матриксу митохондрий. В строме зрелого хлоропласта высших растений видны два типа внутренних мембран. Это – мембраны, образующие плоские, протяженные ламеллы стромы, и мембраны тилакоидов, плоских дисковидных вакуолей или мешков.
Ламеллы стромы (толщиной около 20 мкм) представляют собой плоские полые мешки или же имеют вид сети из разветвленных и связанных друг с другом каналов, располагающихся в одной плоскости. Обычно ламеллы стромы внутри хлоропласта лежат параллельно друг другу и не образуют связей между собой.
Кроме мембран стромы в хлоропластах обнаруживаются мембранные тилакоиды. Это плоские замкнутые мембранные мешки, имеющие форму диска. Величина межмембранного пространства у них также около 20-30 нм. Такие тилакоиды образуют стопки наподобие столбика монет, называемые гранами.
Число тилакоидов на одну грану очень варьирует: от нескольких штук до 50 и более. Размер таких стопок может достигать 0,5 мкм, поэтому граны видны в некоторых объектах в световом микроскопе. Количество гран в хлоропластах высших растений может достигать 40-60. Тилакоиды в гране сближены друг с другом так, что внешние слои их мембран тесно соединяются; в месте соединения мембран тилакоидов образуется плотный слой толщиной около 2 нм. В состав граны кроме замкнутых камер тилакоидов обычно входят и участки ламелл, которые в местах контакта их мембран с мембранами тилакоидов тоже образуют плотные 2-нм слои. Ламеллы стромы, таким образом, как бы связывают между собой отдельные граны хлоропласта. Однако полости камер тилакоидов всезда замкнуты и не переходят в камеры межмембранного пространства ламелл стромы. Ламеллы стромы и мембраны тилакоидов образуются путем отделения от внутренней мембраны при начальных этапах развития пластид.
В матриксе (строме) хлоропластов обнаруживаются молекулы ДНК, рибосомы; там же происходит первичное отложение запасного полисахарида, крахмала, в виде крахмальных зерен.
Характерным для хлоропластов является наличие в них пигментов, хлорофиллов, которые и придают окраску зеленым растениям. При помощи хлорофилла зеленые растения поглощают энергию солнечного света и превращают ее в химическую.

Функции хлоропластов

Геном пластид

Подобно митохондриям, хлоропласты имеют собственную генетическую систему, обеспечивающую синтез ряда белков внутри самих пластид. В матриксе хлоропластов обнаруживаются ДНК, разные РНК и рибосомы. Оказалось, что ДНК хлоропластов резко отличается от ДНК ядра. Она представлена циклическими молекулами длиной до 40-60 мкм, имеющими молекулярный вес 0,8-1,3х108 дальтон. В одном хлоропласте может быть множество копий ДНК. Так, в индивидуальном хлоропласте кукурузы присутствует 20-40 копий молекул ДНК. Длительность цикла и скорость репликации ядерной и хлоропластной ДНК, как было показано на клетках зеленых водорослей, не совпадают. ДНК хлоропластов не состоит в комплексе с гистонами. Все эти характеристики ДНК хлоропластов близки к характеристикам ДНК прокариотических клеток. Более того, сходство ДНК хлоропластов и бактерий подкрепляется еще и тем, что основные регуляторные последовательности транскрипции (промоторы, терминаторы) у них одинаковы. На ДНК хлоропластов синтезируются все виды РНК (информационная, трансферная, рибосомная). ДНК хлоропластов кодирует рРНК, входящую в состав рибосом этих пластид, которые относятся к прокариотическому 70S типу (содержат 16S и 23S рРНК). Рибосомы хлоропластов чувствительны к антибиотику хлорамфениколу, подавляющему синтез белка у прокариотических клеток.
Так же как в случае хлоропластов мы вновь сталкиваемся с существованием особой системы синтеза белка, отличной от таковой в клетке.
Эти открытия вновь пробудили интерес к теории симбиотического происхождения хлоропластов. Идея о том, что хлоропласты возникли за счет объединения клеток-гетеротрофов с прокариотическими синезелеными водорослями, высказанная на рубеже XIX и XX вв. (А.С. Фоминцин, К.С.Мережковский) вновь находит свое подтверждение. В пользу этой теории говорит удивительное сходство в строении хлоропластов и синезеленых водорослей, сходство с основными их функциональными особенностями, и в первую очередь со способностью к фотосинтетическим процессам.
Известны многочисленные факты истинного эндосимбиоза синезеленых водорослей с клетками низших растений и простейших, где они функционируют и снабжают клетку-хозяина продуктами фотосинтеза. Оказалось, что выделенные хлоропласты могут также отбираться некоторыми клетками и использоваться ими как эндосимбионты. У многих беспозвоночных (коловратки, моллюски), питающихся высшими водорослями, которые они переваривают, интактные хлоропласты оказываются внутри клеток пищеварительных желез. Так, у некоторых растительноядных моллюсков в клетках найдены интактные хлоропласты с функционирующими фотосинтетическими системами, за активностью которых следили по включению С14О2.
Как оказалось, хлоропласты могут быть введены в цитоплазму клеток культуры фибробластов мыши путем пиноцитоза. Однако они не подвергались атаке гидролаз. Такие клетки, включившие зеленые хлоропласты, могли делиться в течение пяти генераций, а хлоропласты при этом оставались интактными и проводили фотосинтетические реакции. Были предприняты попытки культивировать хлоропласты в искусственных средах: хлоропласты могли фотосинтезировать, в них шел синтез РНК, они оставались интактными 100 ч, у них даже в течение 24 ч наблюдались деления. Но затем происходило падение активности хлоропластов, и они погибали.
Эти наблюдения и целый ряд биохимических работ показали, что те черты автономии, которыми обладают хлоропласты, еще недостаточны для длительного поддержания их функций и тем более для их воспроизведения.
В последнее время удалось полностью расшифровать всю последовательность нуклеотидов в составе циклической молекулы ДНК хлоропластов высших растений. Эта ДНК может кодировать до 120 генов, среди них: гены 4 рибосомных РНК, 20 рибосомных белков хлоропластов, гены некоторых субъединиц РНК-полимеразы хлоропластов, несколько белков I и II фотосистем, 9 из 12 субъединиц АТФ-синтетазы, части белков комплексов цепи переноса электронов, одной из субъединиц рибулозодифосфат-карбоксилазы (ключевой фермент связывания СО2), 30 молекул тРНК и еще 40 пока неизвестных белков. Интересно, что сходный набор генов в ДНК хлоропластов обнаружен у таких далеко отстоящих представителей высших растений как табак и печеночный мох.
Основная же масса белков хлоропластов контролируется ядерным геномом. Оказалось, что ряд важнейших белков, ферментов, а соответственно и метаболические процессы хлоропластов находятся под генетическим контролем ядра. Так, клеточное ядро контролирует отдельные этапы синтеза хлорофилла, каротиноидов, липидов, крахмала. Под ядерным контролем находятся многие энзимы темновой стадии фотосинтеза и другие ферменты, в том числе некоторые компоненты цепи транспорта электронов. Ядерные гены кодируют ДНК-полимеразу и аминоацил-тРНК-синтетазу хлоропластов. Под контролем ядерных генов находится большая часть рибосомных белков. Все эти данные заставляют говорить о хлоропластах, так же как и о митохондриях, как о структурах с ограниченной автономией.
Транспорт белков из цитоплазмы в пластиды происходит в принципе сходно с таковым у митохондрий. Здесь также в местах сближения внешней и внутренней мембран хлоропласта располагаются каналообразующие интегральные белки, которые узнают сигнальные последовательности хлоропластных белков, синтезированных в цитоплазме, и транспортируют их в матрикс-строму. Из стромы импортируемые белки согласно дополнительным сигнальным последовательностям могут включаться в мембраны пластиды (тилакоиды, ламеллы стромы, внешняя и внутренняя мембраны) или локализоваться в строме, входя в состав рибосом, ферментных комплексов цикла Кальвина и др.
Удивительное сходство структуры и энергетических процессов у бактерий и митохондрий, с одной стороны, и у синезеленых водорослей и хлоропластов – с другой, служит веским аргументом в пользу теории симбиотического происхождения этих органелл. Согласно этой теории, возникновение эукариотической клетки прошло через несколько этапов симбиоза с другими клетками. На первой стадии клетки типа анаэробных гетеротрофных бактерий включили в себя аэробные бактерии, превратившиеся в митохондрии. Параллельно этому в клетке-хозяине прокариотический генофор формируется в обособленное от цитоплазмы ядро. Так могли возникнуть гетеротрофные эукариотические клетки. Повторные эндосимбиотические взаимоотношения между первичными эукариотическими клетками и синезелеными водорослями привели к появлению в них структур типа хлоропластов, позволяющих клеткам осуществлять автосинтетические процессы и не зависеть от наличия органических субстратов (рис. 236). В процессе становления такой составной живой системы часть генетической информации митохондрий и пластид могла изменяться, перенестись в ядро. Так, например две трети из 60 рибосомных белков хлоропластов кодируется в ядре и синтезируются в цитоплазме, а потом встраивается в рибосомы хлоропластов, имеющие все свойства прокариотических рибосом. Такое перемещение большой части прокариотических генов в ядро привело к тому, что эти клеточные органеллы, сохранив часть былой автономии, попали под контроль клеточного ядра, определяющего в большей степени все главные клеточные функции.
Пропластиды
При нормальном освещении пропластиды превращаются в хлоропласты. Сначала они растут, при этом происходит образование продольно расположенных мембранных складок от внутренней мембраны. Одни из них простираются по всей длине пластиды и формируют ламеллы стромы; другие образуют ламеллы тилакоидов, которые выстраиваются в виде стопки и образуют граны зрелых хлоропластов. Несколько иначе развитие пластид происходит в темноте. У этиолированных проростков происходит в начале увеличение объема пластид, этиопластов, но система внутренних мембран не строит ламеллярные структуры, а образует массу мелких пузырьков, которые скапливаютсяя в отдельные зоны и даже могут формировать сложные решетчатые структуры (проламеллярные тела). В мембранах этиопластов содержится протохлорофилл, предшественник хлорофилла желтого цвета. Под действие света из этиопластов образуются хлоропласты, протохлорофилл превращается в хлорофилл, происходит синтез новых мембран, фотосинтетических ферментов и компонентов цепи переноса электронов.
При освещении клеток мембранные пузырьки и трубочки быстро реорганизуются, из них развивается полная система ламелл и тилакоидов, характерная для нормального хлоропласта.
Лейкопласты отличаются от хлоропластов отсутствием развитой ламеллярной системы (рис. 226 б). Встречаются они в клетках запасающих тканей. Из-за их неопределенной морфологии лейкопласты трудно отличить от пропластид, а иногда и от митохондрий. Они, как и пропластиды, бедны ламеллами, но тем не менее способны к образованию под влиянием света нормальных тилакоидных структур и к приобретению зеленой окраски. В темноте лейкопласты могут накапливать в проламеллярных телах различные запасные вещества, а в строме лейкопластов откладываются зерна вторичного крахмала. Если в хлоропластах происходит отложение так называемого транзиторного крахмала, который присутствует здесь лишь во время ассимиляции СО2, то в лейкопластах может происходить истинное запасание крахмала. В некоторых тканях (эндосперм злаков, корневища и клубни) накопление крахмала в лейкопластах приводит к образованию амилопластов, сплошь заполненных гранулами запасного крахмала, расположенных в строме пластиды (рис. 226в).
Другой формой пластид у высших растений является хромопласт, окрашивающийся обычно в желтый свет в результате накопления в нем каротиноидов (рис. 226г). Хромопласты образуются из хлоропластов и значительно реже их лейкопластов (например, в корне моркови). Процесс обесцвечивания и изменения хлоропластов легко наблюдать при развитии лепестков или при созревании плодов. При этом в пластидах могут накапливаться окрашенные в желтый цвет капельки (глобулы) или в них появляются тела в форме кристаллов. Эти процессы сопряжены с постепенным уменьшением числа мембран в пластиде, с исчезновением хлорофилла и крахмала. Процесс образования окрашенных глобул объясняется тем, что при разрушении ламелл хлоропластов выделяются липидные капли, в которых хорошо растворяются различные пигменты (например, каротиноиды). Таким образом, хромопласты представляют собой дегенерирующие формы пластид, подвернутые липофанерозу – распаду липопротедных комплексов.

Клеточная мембрана

Клеточная мембрана также называется плазматической (или цитоплазматической) мембраной и плазмалеммой. Данная структура не только отделяет внутреннее содержимое клетки от внешней среды, но также входит с состав большинства клеточных органелл и ядра, в свою очередь отделяя их от гиалоплазмы (цитозоля) — вязко-жидкой части цитоплазмы. Договоримся называть цитоплазматической мембраной ту, которая отделяет содержимое клетки от внешней среды. Остальными терминами обозначать все мембраны.

Строение клеточной мембраны

В основе строения клеточной (биологической) мембраны лежит двойной слой липидов (жиров). Формирование такого слоя связано с особенностями их молекул. Липиды не растворяются в воде, а по-своему в ней конденсируются. Одна часть отдельно взятой молекулы липида представляет собой полярную головку (она притягивается водой, т. е. гидрофильна), а другая — пару длинных неполярных хвостов (эта часть молекулы отталкивается от воды, т. е. гидрофобна). Такое строение молекул заставляет их «прятать» хвосты от воды и поворачивать к воде свои полярные головки.

В результате образуется двойной липидный слой, в котором неполярные хвосты находятся внутри (обращены друг к другу), а полярные головки обращены наружу (к внешней среде и цитоплазме). Поверхность такой мембраны гидрофильна, а внутри она гидрофобна.

В клеточных мембранах среди липидов преобладают фосфолипиды (относятся к сложным липидам). Их головки содержат остаток фосфорной кислоты. Кроме фосфолипидов есть гликолипиды (липиды + углеводы) и холестерол (относится к стеролам). Последний придает мембране жесткость, размещаясь в ее толще между хвостами остальных липидов (холестерол полностью гидрофобный).

За счет электростатического взаимодействия, к заряженным головкам липидов присоединяются некоторые молекулы белков, которые становятся поверхностными мембранными белками. Другие белки взаимодействуют с неполярными хвостами, частично погружаются в двойной слой или пронизывают его насквозь.

Таким образом, клеточная мембрана состоит из двойного слоя липидов, поверхностных (периферических), погруженных (полуинтегральных) и пронизывающих (интегральных) белков. Кроме того, некоторые белки и липиды с внешней стороны мембраны связаны с углеводными цепями.

Это жидкостно-мозаичная модель строения мембраны была выдвинута в 70-х годах XX века. До этого предполагалась бутербродная модель строения, согласно которой липидный бислой находится внутри, а с внутренней и наружной стороны мембрана покрыта сплошными слоями поверхностных белков. Однако накопление экспериментальных данных опровергло эту гипотезу.

Толщина мембран у разных клеток составляет около 8 нм. Мембраны (даже разные стороны одной) отличаются между собой по процентному соотношению различных видов липидов, белков, ферментативной активности и др. Какие-то мембраны более жидкие и более проницаемые, другие более плотные.

Разрывы клеточной мембраны легко сливаются из-за физико-химических особенностей липидного бислоя. В плоскости мембраны липиды и белки (если только они не закреплены цитоскелетом) перемещаются.

Функции клеточной мембраны

Большинство погруженных в клеточную мембрану белков выполняют ферментативную функцию (являются ферментами). Часто (особенно в мембранах органоидов клетки) ферменты располагаются в определенной последовательности так, что продукты реакции, катализируемые одним ферментом, переходят ко второму, затем третьему и т. д. Образуется конвейер, который стабилизируют поверхностные белки, т. к. не дают ферментам плавать вдоль липидного бислоя.

Клеточная мембрана выполняет отграничивающую (барьерную) от окружающей среды и в то же время транспортную функции. Можно сказать, это ее самое главное назначение. Цитоплазматическая мембрана, обладая прочностью и избирательной проницаемостью, поддерживает постоянство внутреннего состава клетки (ее гомеостаз и целостность).

При этом транспорт веществ происходит различными способами. Транспорт по градиенту концентрации предполагает передвижение веществ из области с их большей концентрацией в область с меньшей (диффузия). Так, например, диффундируют газы (CO₂, O₂).

Бывает также транспорт против градиента концентрации, но с затратой энергии.

Транспорт бывает пассивным и облегченным (когда ему помогает какой-нибудь переносчик). Пассивная диффузия через клеточную мембрану возможна для жирорастворимых веществ.

Есть особые белки, делающие мембраны проницаемыми для сахаров и других водорастворимых веществ. Такие переносчики соединяются с транспортируемыми молекулами и протаскивают их через мембрану. Так переносится глюкоза внутрь эритроцитов.

Пронизывающие белки, объединяясь, могут образовывать пору для перемещения некоторых веществ через мембрану. Такие переносчики не перемещаются, а образуют в мембране канал и работают аналогично ферментам, связывая определенное вещество. Перенос осуществляется благодаря изменению конформации белка, благодаря чему в мембране образуются каналы. Пример — натрий-калиевый насос.

Транспортная функция клеточной мембраны эукариот также реализуется за счет эндоцитоза (и экзоцитоза). Благодаря этим механизмам в клетку (и из нее) попадают крупные молекулы биополимеров, даже целые клетки. Эндо- и экзоцитоз характерны не для всех клеток эукариот (у прокариот его вообще нет). Так эндоцитоз наблюдается у простейших и низших беспозвоночны; у млекопитающих лейкоциты и макрофаги поглощают вредные вещества и бактерии, т. е. эндоцитоз выполняет защитную функцию для организма.

Эндоцитоз делится на фагоцитоз (цитоплазма обволакивает крупные частицы) и пиноцитоз (захват капелек жидкости с растворенными в ней веществами). Механизм этих процессов приблизительно одинаков. Поглощаемые вещества на поверхности клеток окружаются мембраной. Образуется пузырек (фагоцитарный или пиноцитарный), который затем перемещается внутрь клетки.

Экзоцитоз — это выведение цитоплазматической мембраной веществ из клетки (гормонов, полисахаридов, белков, жиров и др.). Данные вещества заключаются в мембранные пузырьки, которые подходят к клеточной мембране. Обе мембраны сливаются и содержимое оказывается за пределами клетки.

Цитоплазматическая мембрана выполняет рецепторную функцию. Для этого на ее внешней стороне располагаются структуры, способные распознавать химический или физический раздражитель. Часть пронизывающих плазмалемму белков с наружней стороны соединены с полисахаридными цепочками (образуя гликопротеиды). Это своеобразные молекулярные рецепторы, улавливающие гормоны. Когда конкретный гормон связывается со своим рецептором, то изменяет его структуру. Это в свою очередь запускает механизм клеточного ответа. При этом могут открываться каналы, и в клетку могут начать поступать определенные вещества или выводиться из нее.

Рецепторная функция клеточных мембран хорошо изучена на основе действия гормона инсулина. При связывании инсулина с его рецептором-гликопротеидом происходит активация каталитической внутриклеточной части этого белка (фермента аденилатциклазы). Фермент синтезирует из АТФ циклическую АМФ. Уже она активирует или подавляет различные ферменты клеточного метаболизма.

Рецепторная функция цитоплазматической мембраны также включает распознавание соседних однотипных клеток. Такие клетки прикрепляются друг к другу различными межклеточными контактами.

В тканях с помощью межклеточных контактов клетки могут обмениваться между собой информацией с помощью специально синтезируемых низкомолекулярных веществ. Одним из примеров подобного взаимодействия является контактное торможение, когда клетки прекращают рост, получив информацию, что свободное пространство занято.

Межклеточные контакты бывают простыми (мембраны разных клеток прилегают друг к другу), замковыми (впячивания мембраны одной клетки в другую), десмосомы (когда мембраны соединены пучками поперечных волокон, проникающих в цитоплазму). Кроме того, есть вариант межклеточных контактов за счет медиаторов (посредников) — синапсы. В них сигнал передается не только химическим, но и электрическим способом. Синапсами передаются сигналы между нервными клетками, а также от нервных к мышечным.

Источник:
http://biology.su/cytology/cell-membrane

Что такое клеточная мембрана

Клеточная стенка, если таковая у клетки имеется (обычно есть у растительных клеток), покрывает клеточную мембрану.

Клеточная мембрана представляет собой двойной слой (бислой) молекул класса липидов, большинство из которых представляет собой так называемые сложные липиды — фосфолипиды. Молекулы липидов имеют гидрофильную («головка») и гидрофобную («хвост») часть. При образовании мембран гидрофобные участки молекул оказываются обращены внутрь, а гидрофильные — наружу. Мембраны — структуры инвариабельные, весьма сходные у разных организмов. Некоторое исключение составляют, пожалуй, археи, у которых мембраны образованы глицерином и терпеноидными спиртами. Толщина мембраны составляет 7—8 нм.

Биологическая мембрана включает и различные белки: интегральные (пронизывающие мембрану насквозь), полуинтегральные (погруженные одним концом во внешний или внутренний липидный слой), поверхностные (расположенные на внешней или прилегающие к внутренней сторонам мембраны). Некоторые белки являются точками контакта клеточной мембраны с цитоскелетом внутри клетки, и клеточной стенкой (если она есть) снаружи. Некоторые из интегральных белков выполняют функцию ионных каналов, различных транспортеров и рецепторов.

Функции

• барьерная — обеспечивает регулируемый, избирательный, пассивный и активный обмен веществ с окружающей средой. Например, мембрана пероксисом защищает цитоплазму от опасных для клетки пероксидов. Избирательная проницаемость означает, что проницаемость мембраны для различных атомов или молекул зависит от их размеров, электрического заряда и химических свойств. Избирательная проницаемость обеспечивает отделение клетки и клеточных компартментов от окружающей среды и снабжение их необходимыми веществами.
• транспортная — через мембрану происходит транспорт веществ в клетку и из клетки. Транспорт через мембраны обеспечивает: доставку питательных веществ, удаление конечных продуктов обмена, секрецию различных веществ, создание ионных градиентов, поддержание в клетке оптимального pH и концентрации ионов, которые нужны для работы клеточных ферментов.
  Частицы, по какой-либо причине неспособные пересечь фосфолипидный бислой (например, из-за гидрофильных свойств, так как мембрана внутри гидрофобна и не пропускает гидрофильные вещества, или из-за крупных размеров), но необходимые для клетки, могут проникнуть сквозь мембрану через специальные белки-переносчики (транспортеры) и белки-каналы или путем эндоцитоза.
  При пассивном транспорте вещества пересекают липидный бислой без затрат энергии по градиенту концентрации путем диффузии. Вариантом этого механизма является облегчённая диффузия, при которой веществу помогает пройти через мембрану какая-либо специфическая молекула. У этой молекулы может быть канал, пропускающий вещества только одного типа.
  Активный транспорт требует затрат энергии, так как происходит против градиента концентрации. На мембране существуют специальные белки-насосы, в том числе АТФаза, которая активно вкачивает в клетку ионы калия (K+) и выкачивают из неё ионы натрия (Na+).
• матричная — обеспечивает определенное взаиморасположение и ориентацию мембранных белков, их оптимальное взаимодействие.
• механическая — обеспечивает автономность клетки, ее внутриклеточных структур, также соединение с другими клетками (в тканях). Большую роль в обеспечение механической функции имеют клеточные стенки, а у животных — межклеточное вещество.
• энергетическая — при фотосинтезе в хлоропластах и клеточном дыхании в митохондриях в их мембранах действуют системы переноса энергии, в которых также участвуют белки;
• рецепторная — некоторые белки, находящиеся в мембране, являются рецепторами (молекулами, при помощи которых клетка воспринимает те или иные сигналы).
  Например, гормоны, циркулирующие в крови, действуют только на такие клетки-мишени, у которых есть соответствующие этим гормонам рецепторы. Нейромедиаторы (химические вещества, обеспечивающие проведение нервных импульсов) тоже связываются с особыми рецепторными белками клеток-мишеней.
• ферментативная — мембранные белки нередко являются ферментами. Например, плазматические мембраны эпителиальных клеток кишечника содержат пищеварительные ферменты.
• осуществление генерации и проведения биопотенциалов.
  С помощью мембраны в клетке поддерживается постоянная концентрация ионов: концентрация иона К+ внутри клетки значительно выше, чем снаружи, а концентрация Na+ значительно ниже, что очень важно, так как это обеспечивает поддержание разности потенциалов на мембране и генерацию нервного импульса.
• маркировка клетки — на мембране есть антигены, действующие как маркеры — «ярлыки», позволяющие опознать клетку. Это гликопротеины (то есть белки с присоединенными к ним разветвленными олигосахаридными боковыми цепями), играющие роль «антенн». Из-за бесчисленного множества конфигурации боковых цепей возможно сделать для каждого типа клеток свой особый маркер. С помощью маркеров клетки могут распознавать другие клетки и действовать согласованно с ними, например, при формировании органов и тканей. Это же позволяет иммунной системе распознавать чужеродные антигены.

Структура и состав биомембран

Мембраны состоят из липидов трёх классов: фосфолипиды, гликолипиды и холестерол. Фосфолипиды и гликолипиды (липиды с присоединёнными к ним углеводами) состоят из двух длинных гидрофобных углеводородных «хвостов», которые связаны с заряженной гидрофильной «головой». Холестерол придаёт мембране жёсткость, занимая свободное пространство между гидрофобными хвостами липидов и не позволяя им изгибаться. Поэтому мембраны с малым содержанием холестерола более гибкие, а с большим — более жёсткие и хрупкие. Также холестерол служит «стопором», препятствующим перемещению полярных молекул из клетки и в клетку. Важную часть мембраны составляют белки, пронизывающие её и отвечающие за разнообразные свойства мембран. Их состав и ориентация в разных мембранах различаются.

Клеточные мембраны часто асимметричны, то есть слои отличаются по составу липидов, переход отдельной молекулы из одного слоя в другой (так называемый флип-флоп) затруднён.

Мембранные органеллы

Это замкнутые одиночные или связанные друг с другом участки цитоплазмы, отделённые от гиалоплазмы мембранами. К одномембранным органеллам относятся эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли, пероксисомы; к двумембранным — ядро, митохондрии, пластиды. Строение мембран различных органелл отличается по составу липидов и мембранных белков.

Избирательная проницаемость

Клеточные мембраны обладают избирательной проницаемостью: через них медленно диффундируют глюкоза, аминокислоты, жирные кислоты, глицерол и ионы, причем сами мембраны в известной мере активно регулируют этот процесс — одни вещества пропускают, а другие нет. Существует четыре основных механизма для поступления веществ в клетку или вывода их из клетки наружу: диффузия, осмос, активный транспорт и экзо- или эндоцитоз. Два первых процесса носят пассивный характер, то есть не требуют затрат энергии; два последних — активные процессы, связанные с потреблением энергии.

Избирательная проницаемость мембраны при пассивном транспорте обусловлена специальными каналами — интегральными белками. Они пронизывают мембрану насквозь, образовывая своего рода проход. Для элементов K, Na и Cl есть свои каналы. Относительно градиента концентрации молекулы этих элементов движутся в клетку и из неё. При раздражении каналы натриевых ионов раскрываются, и происходит резкое поступление в клетку ионов натрия. При этом происходит дисбаланс мембранного потенциала. После чего мембранный потенциал восстанавливается. Каналы калия всегда открыты, через них в клетку медленно попадают ионы калия.

Источник:
http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/970083

Клеточная мембрана. Функции клеточной мембраны. Строение клеточной мембраны.

Содержание статьи

Клеточная мембрана

Клеточная мембрана или цитолемма или плазмалемма или плазматическая мембрана – эластическая молекулярная структура. Её толщина составляет от 6 до 10 нм. Рассматривая строение клеточной мембраны, можно сказать, что она состоит из белков (около 40%) и липидов (около 60%).

Функции клеточной мембраны

По функциональным особенностям клеточную мембрану можно разделить на 9 выполняемых ей функций.
Функции клеточной мембраны:
1. Транспортная. Производит транспорт веществ из клетки в клетку;
2. Барьерная. Обладает избирательной проницаемостью, обеспечивает необходимый обмен веществ;
3. Рецепторная. Некоторые белки находящиеся в мембране являются рецепторами;
4. Механическая. Обеспечивает автономность клетки и её механических структур;
5. Матричная. Обеспечивает оптимальное взаимодействие и ориентацию матричных белков;
6. Энергетическая. В мембранах действуют системы переноса энергии при клеточном дыхании в митохондриях;
7. Ферментативная. Мембранные белки иногда являются ферментами. Например мембраны клеток кишечника;
8. Маркировочная. На мембране есть антигены (гликопротеины), которые позволяют опознать клетку;
9. Генерирующая. Осуществляет генерацию и проведение биопотенциалов.

Посмотреть как выглядит клеточная мембрана можно на примере строения животной клетки или растительной клетки.

Cтроение клеточной мембраны

На рисунке приведено строение клеточной мембраны.
К компонентам клеточной мембраны можно отнести различные белки клеточной мембраны (глобулярный, переферический, поверхностный), а также липиды клеточной мембраны (гликолипид, фосфолипид). Таже в строении клеточной мембраны присутствуют углеводы, холестерол, гликопротеин и белковая альфа спираль.

Состав клеточной мембраны

К основному составу клеточной мембраны относятся:
1. Белки – отвечающие за разнообразные свойства мембраны;
2. Липиды трёх видов (фосфолипиды, гликолипиды и холестерол) отвечающих за жёсткость мембраны.
Белки клеточной мембраны:
1. Глобулярный белок;
2. Поверхностный белок;
3. Переферический белок.

Основное назначение клеточной мембраны

Основное назначение клеточной мембраны:
1. Регулировать обмен между клеткой и средой;
2. Отделять содержимое любой клетки от внешней среды тем самым обеспечивая её целостность;
3. Внутриклеточные мембраны разделяют клетку на специализированные замкнутые отсеки – органеллы или компартменты, в которых поддерживаются определённые условия среды.

Структура клеточной мембраны

Структура клеточной мембраны представляют собой двумерный раствор глобулярных интегральных белков, растворенных в жидком фосфолипидном матриксе. Данная модель мембранной структуры была предложена двумя учёными Никольсоном и Сингером в 1972 году. Таким образом, основу мембран составляет бимолекулярный липидный слой, с упорядоченным расположением молекул, что вы могли видеть на этом рисунке.

Источник:
http://www.new-era.me/articles/kletochnaya-membrana-funkcii-stroenie.php

Мембрана строение функция

Мембрана строение функция

Основная структурная единица живого организма — клетка, являющаяся дифференцированным участком цитоплазмы, окружённым клеточной мембраной. Ввиду того что клетка выполняет множество важнейших функций, таких, как размножение, питание, движение, оболочка должна быть пластичной и плотной.

История открытия и исследования клеточной мембраны

В 1925 году Гренделем и Гордером был поставлен успешный эксперимент по выявлению «теней|теней» эритроцитов, или пустых оболочек. Несмотря на несколько допущенных грубых ошибок, учёными было произведено открытие липидного бислоя. Их труды продолжили Даниэлли, Доусон в 1935 году, Робертсон в 1960 году. В результате многолетней работы и накопления аргументов в 1972 году Сингер и Николсон создали жидкостно-мозаичную модель строения мембраны. Дальнейшие опыты и исследования подтвердили труды учёных.

Что же представляет собой клеточная мембрана? Это слово стало использоваться более ста лет назад, в переводе с латинского оно означает «плёнка», «кожица». Так обозначают границу клетки, являющуюся естественным барьером между внутренним содержимым и внешней средой. Строение клеточной мембраны предполагает полупроницаемость, благодаря которой влага и питательные вещества и продукты распада свободно могут проходить сквозь неё. Эту оболочку можно назвать основной структурной составляющей организации клетки.

Рассмотрим основные функции клеточной мембраны

1. Разделяет внутреннее содержимое клетки и компоненты внешней среды|среды.

2. Способствует поддержанию постоянного химического состава клетки.

3. Регулирует правильный обмен веществ.

4. Обеспечивает взаимосвязь между клетками.

5. Распознает|Распознаёт сигналы.

6. Функция защиты.

Наружная клеточная мембрана, называемая также плазменной, представляет собой ультрамикроскопическую плёнку, толщина которой составляет от пяти до семи наномиллиметров. Она состоит преимущественно из белковых соединений, фосфолидов, воды|воды. Плёнка является эластичной, легко впитывает воду, а также стремительно восстанавливает свою целостность после повреждений.

Отличается универсальным строением. Эта мембрана занимает пограничное положение, участвует в процессе избирательной проницаемости, выведении продуктов распада, синтезирует их. Взаимосвязь с «соседями» и надёжная защита внутреннего содержимого от повреждения делает её важной составляющей в таком вопросе, как строение клетки. Клеточная мембрана животных организмов иногда оказывается покрытой тончайшим слоем – гликокаликсом, в состав которого входят белки|белки и полисахариды. Растительные клетки снаружи от мембраны защищены клеточной стенкой, выполняющей функции опоры и поддержания формы. Основной компонент её состава – это клетчатка (целлюлоза) – полисахарид, не растворимый в воде.

Таким образом, наружная клеточная мембрана выполняет функцию восстановления, защиты и взаимодействия с другими клетками.

Строение клеточной мембраны

Толщина этой подвижной|подвижной оболочки варьируется в пределах от шести до десяти наномиллиметров. Клеточная мембрана клетки имеет особый состав, основой которого служит липидный бислой. Гидрофобные хвосты, инертные к воде, размещены с внутренней стороны|стороны, в то время как гидрофильные головки, взаимодействующие с водой, обращены наружу. Каждый липид представляет фосфолипид, который является результатом взаимодействия таких веществ, как глицерин и сфингозин. Липидный каркас тесно окружают белки|белки, которые расположены несплошным слоем. Некоторые из них погружены в липидный слой, остальные проходят сквозь него. В результате этого образуются проницаемые для воды|воды участки. Выполняемые этими белками|белками функции различны. Некоторые из них являются ферментами, остальные — транспортными белками|белками, которые переносят различные вещества из внешней среды|среды на цитоплазму и обратно.

Клеточная мембрана насквозь пронизана и тесно связана интегральными белками|белками, а с переферическими связь менее прочная. Эти белки|белки выполняют важную функцию, которая заключается в поддержании структуры мембраны, получении и преобразовании сигналов из окружающей среды|среды, транспорте веществ, катализации реакций, которые происходят на мембранах.

Состав

Основу клеточной мембраны представляет бимолекулярный слой. Благодаря его непрерывности клетка имеет барьерное и механическое свойства. На разных этапах жизнедеятельности данный бислой может нарушиться. Вследствие этого образуются структурные дефекты сквозных гидрофильных пор. В таком случае могут изменяться абсолютно всё|все функции такой составляющей, как клеточная мембрана. Ядро при этом может пострадать от внешних воздействий.

Свойства

Клеточная мембрана клетки имеет интересные особенности. Благодаря текучести эта оболочка не является жёсткой структурой, а основная часть белков и липидов, которые входят в её состав, свободно перемещается на плоскости мембраны.

В целом клеточная мембрана асимметрична, поэтому состав белковых и липидных слоёв различается. Плазматические мамбраны в животных клетках со своей наружной стороны|стороны имеют гликопротеиновый слой, который выполняет рецепторные и сигнальные функции, а также играет большую|большую роль в процессе объединения клеток в ткань. Клеточная мембрана является полярной, то есть на внешней стороне заряд положителен, а с внутренней стороны|стороны – отрицателен. Помимо всего перечисленного, оболочка клетки обладает избирательной проницательностью. Это означает, что кроме воды|воды в клетку пропускается только определённая группа молекул и ионов растворившихся веществ. Концентрация такого вещества, как натрий, в большинстве клеток значительно ниже, чем во внешней среде. Для ионов калия характерно другое соотношение: их количество в клетке намного выше, чем в окружающей среде. В связи с этим ионам натрия присуще стремление проникнуть в клеточную оболочку, а ионы калия стремятся освободиться наружу. При данных обстоятельствах мембрана активизирует особую систему, выполняющую «насосную» роль, выравнивая концентрацию веществ: ионы натрия откачиваются на поверхность клетки, а ионы калия накачиваются внутрь. Данная особенность входит в важнейшие функции клеточной мембраны.

Подобное стремление ионов натрия и калия переместиться внутрь с поверхности играет большую|большую роль в вопросе транспортировки сахара|сахара|сахара и аминокислот в клетку. В процессе активного удаления ионов натрия из клетки мембрана создаёт условия для новых поступлений глюкозы и аминокислот внутрь. Напротив, в процессе переноса ионов калия внутрь клетки пополняется число «транспортировщиков» продуктов распада изнутри клетки во внешнюю среду|среду.

Как происходит питание клетки через клеточную мембрану?

Многие клетки поглощают вещества посредством таких процессов, как фагоцитоз и пиноцитоз. При первом варианте гибкой наружной мембраной создаётся маленькое углубление, в котором оказывается захватываемая частица. Затем диаметр углубления становится больше, пока окружённая частица не попадёт в клеточную цитоплазму. Посредством фагоцитоза подпитываются некоторые простейшие, например амёбы, а также кровяные тельца|тельца — лейкоциты и фагоциты. Аналогичным образом клетки поглощают жидкость, которая содержит необходимые полезные вещества. Такое являние носит название пиноцитоз.

Наружная мембрана тесно соединена с эндоплазматической сетью клетки.

У многих типов основных составляющих ткани на поверхности мембраны расположены выступы, складки, микроворсинки. Растительные клетки снаружи этой оболочки покрыты ещё одной, толстой и отчётливо различимой в микроскоп. Клетчатка, из которой они состоят, помогает формировать опору тканям растительного происхождения, например, древесину. Клетки животных также обладают рядом внешних структур, которые находятся поверх клеточной мембраны. Они носят исключительно защитный характер, пример тому – хитин, содержащийся в покровных клетках насекомых.

Помимо клеточной, существует внутриклеточная мембрана. Её функция заключается в разделении клетки на несколько специализированных замкнутых отсеков – компартментов или органелл, где должна поддерживаться определённая среда.

Таким образом, невозможно переоценить роль такой составляющей основной единицы живого организма, как клеточная мембрана. Строение и функции предполагают значительное расширение общей площади поверхности клетки, улучшение обменных процессов. В состав этой молекулярной структуры входят белки|белки и липиды. Отделяя клетку от внешней среды|среды, мембрана обеспечивает её целостность. С её помощью межклеточные связи поддерживаются на достаточно крепком уровне, образовывая ткани. В связи с этим можно сделать вывод, что одну из важнейших ролей|ролей в клетке играет клеточная мембрана. Строение и функции, выполняемые ею, радикально отличаются в различных клетках, в зависимости от их предназначения. Посредством этих особенностей достигается разнообразие физиологической активности клеточных оболочек и их ролей|ролей в существовании клеток и тканей.

Мембрана строение функция

Природа создала множество организмов и клеток, но, несмотря на это, строение и большая|большая часть функций биологических мембран одинаковы, что позволяет рассматривать их структуру и изучать их ключевые свойства без привязанности к конкретному виду клеток.

Что такое мембрана?

Мембраны – это защитный элемент, который является неотъемлемой составляющей клетки любого живого организма.

Структурной и функциональной единицей всех живых организмов на планете является клетка. Жизнедеятельность её неразрывно связана с окружающей средой, с которой она обменивается энергией, информацией, веществом. Так, питательная энергия, необходимая для функционирования клетки, поступает извне и тратится на осуществление ею различных функций.

Структура простейшей единицы строения живого организма: мембрана клетки, ядро, органеллы, разнообразные включения. Она окружена мембраной, внутри которой располагается ядро и всё|все органеллы. Это митохондрии, лизосомы, рибосомы, аппарат Гольджи, эндоплазматический ретикулум. Каждый структурный элемент имеет свою мембрану.

Роль в жизнедеятельности клетки

Биологическая мембрана играет кульминационную роль в строении и функционировании элементарной живой системы. Только клетка, окружённая защитной оболочкой, по праву может называться организмом. Такой процесс, как обмен веществ, также осуществляется благодаря наличию мембраны. Если структурная целостность её нарушена, это приводит к изменению функционального состояния организма в целом.

Клеточная мембрана и её функции

Она отделяет цитоплазму клетки от внешней среды|среды или от оболочки. Мембрана клетки обеспечивает должное выполнение специфических функций, специфику межклеточных контактов и иммунных проявлений, поддерживает трансмембранную разницу электрического потенциала. В ней имеются рецепторы, способные воспринимать химические сигналы – гормоны, медиаторы и другие биологические активные компоненты. Эти рецепторы наделяют её ещё одной способностью – изменять метаболическую активность клетки.

1. Активный перенос веществ.

2. Пассивный перенос веществ:

2.1. Диффузия простая.

2.2. Перенос через поры|поры.

2.3. Транспорт, осуществляемый за счёт диффузии переносчика вместе с мембранным веществом или посредством передачи по эстафете вещества по молекулярной цепи переносчика.

3. Перенос неэлектролитов благодаря простой и облегчённой диффузии.

4. Активный транспорт ионов.

Строение мембраны клетки

Составляющие мембраны клетки – липиды и белки|белки.

Липиды: фосфолипиды, фосфатидилэтаноламин, сфингомиелин, фосфатидилинозит и фосфатидилсерин, гликолипиды. Доля липидов составляет 40-90 %.

Белки|Белки: периферические, интегральные (гликопротеины), спектрин, актин, цитоскелет.

Основной структурный элемент – двойной слой фосфолипидных молекул.

Кровельная мембрана: определение и типология

Немного статистики. На территории Российской Федерации мембрана в качестве кровельного материала используется не так уж и давно. Удельный вес мембранных кровель из общего числа|числа мягких перекрытий крыш составляет всего 1,5 %. Более широкое распространение в России получили битумные и мастичные кровли. А вот в Западной Европе на долю мембранных кровель приходится 87 %. Разница ощутимая.

Как правило, мембрана в роли основного материала при перекрытии крыши идеально подходит для плоских кровель. Для имеющих большой уклон она подходит в меньшей степени.

Объёмы производства и реализации мембранных кровель на отечественном рынке имеют положительную тенденцию роста|роста. Почему? Причины более чем ясны:

• Срок эксплуатации составляет около 60 лет. Представьте себе, только гарантийный срок использования, который устанавливается производителем, достигает 20 лет.
• Лёгкость в монтаже. Для сравнения: установка битумной кровли занимает в 1,5 раза больше времени, нежели монтаж мембранного перекрытия.
• Простота в обслуживании и проведении ремонтных работ.

Толщина кровельных мембран может составлять 0,8-2 мм, а средний показатель веса|веса одного метра квадратного равен 1,3 кг.

Свойства кровельных мембран:

Мембрана кровельная бывает трёх типов. Главный классификационный признак – вид полимерного материала, составляющего основание полотна|полотна. Итак, кровельные мембраны бывают:

Мембрана профилированная: характеристика, функции и преимущества

Профилированные мембраны – это инновация на строительном рынке. Такая мембрана эксплуатируется в качестве гидроизоляционного материала.

Вещество, используемое при изготовлении, – полиэтилен. Последний бывает двух типов: полиэтилен высокого давления (ПВД) и полиэтилен низкого давления (ПНД).

Техническая характеристика мембраны из ПВД и ПНД

Источник:
http://biologyinfo.ru/page/membrana-stroenie-funkcija/

СПАДИЛО.РУ

теория по биологии цитология

Теория для подготовки к блоку «Цитология»

Клеточная мембрана

Мембрана клетки = цитоплазматическая мембрана = плазматическая мембрана = плазмалемма

Образована двумя слоями фосфолипидов, которые имеют гидрофильные головки и гидрофобные хвосты. Головки расположены в сторону жидких сред: цитоплазма и внеклеточное вещество/ вещество окружающей среды, а хвосты – друг к другу. Так клеточная мембрана является достаточно плотной структурой, но в то же время пластичной и подвижной. Билипидный слой не дает содержимому клетки растекаться, а также препятствует проникновению внутрь клетки веществ, способных нанести ей вред.

Строение клеточной мембраны

Мембрана клеток частично проницаема. Это значит, что любое вещество не может в нее проникнуть, однако и закрытой ее назвать нельзя. Так как существуют константы гомеостаза (гомеостаз – постоянство внутренней среды), определяющие содержание веществ внутри клетки, то клетка выводит ненужные ей вещества и пропускает нужные. Для этого в клетках есть разные приспособления:

Белки-рецепторы для того, чтобы узнавать молекулы веществ, приближающихся к клетке.

Белки, образующие «тоннели» в клеточной мембране для пассивного тока воды и некоторых неорганических ионов.

Клеточная мембрана помимо выборочной проницаемости обладает свойством текучести. Для захвата пищевых частиц мембрана клетки впячивается, края этого участка мембраны как бы обнимают пищу. Потом края замыкаются и пища в пищевом пузырьке, который называется фагосомой, направляется в пищеварительную вакуоль, где специальные белки-ферменты расщепят пищу. Процесс захвата клеткой твердой пищи называется фагоцитозом. Если же клетка поглощает капельку, то процесс называется пиноцитозом, а пузырек, в котором капля транспортируется в вакуоль – везикулой. Когда клетка заканчивает свои пищеварительные процессы, то ей, как и многоклеточному сложному организму, нужно вывести наружу непереваренные остатки. Тогда происходит экзоцитоз (приставка «экзо-» означает наружу), процесс обратный фагоцитозу.

Мембрана клетки не представляет их себя непрерывную цепь липидов, она имеет включения в виде белков разных конфигураций. Они могут быть на поверхности мембраны, проходить сквозь нее, образовывать каналы, находиться в наружном или внутреннем слое липидов.

Во-первых, это отличительная черта эукариотических организмов. Ядро управляет процессами внутри клетки, а также хранит генетическую информацию, которая передается по наследству.

Мембрана ядра состоит из двух оболочек, пронизанных ядерными порами. Внешняя оболочка ядра шероховатая, она связана с эндоплазматической сетью клетки.

Строение ядра. * Ядерный сок = кариоплазма.

Через поры тРНК и иРНК выходят в цитоплазму клетки. Тем временем, пока клетка не делится, в ядре располагаются деспирализованные молекулы ДНК, или же хроматин. Хроматином называются молекулы ДНК, которые связаны с белками. В профазе митоза и в профазе первого деления мейоза хроматин спирализуется, то есть наматывается на специальные гистоновые белки как проволока на карандаш. В таком виде ДНК становится компактной. В интерфазе можно увидеть огромные политенные хромосомы. Они настолько большие, что их прекрасно можно рассмотреть и в обычный световой микроскоп, однако образуются такие хромосомы далеко не во всех клетках. 1 хромосома образована 1 молекулой ДНК. Хромосомы могут быть однохроматидными и двухроматидными. Как раз-таки двухроматидными, состоящими из 2х сестринских хроматид, хромосомы становятся после процесса репликации. В центре такие хромосомы соединены особой перетяжкой – центромерой. Каждая хроматида имеет по два плеча, они могут быть разной длины, а могут быть одинаковой. На концах хроматид располагаются теломеры. Интересный факт: старением организма связано с укорачиванием теломер с течением жизни.

Строение двухроматидной хромосомы

Внутрь клетки проникают неорганические ионы, АТФ, белки и ферменты и т.д. В ядре есть жидкая составляющая, как в клетке, кариоплазма. А в кариоплазме – ядрышки, в которых происходит синтез частей рибосом. В цитоплазме формируются целые рибосомы. В одном ядре могут находиться от 1 до 7 ядрышек, образованных близкими по отношению друг к другу петлями ДНК.

Обычно в клетках располагается одно ядро, но бывают и исключения: эритроциты в ходе созревания утрачивают свое ядро, а клетки мышечной ткани – миоциты, наоборот имеют много ядер.

Источник:
http://spadilo.ru/kletochnaya-membrana-i-yadro/

Хлоропласты структура — Справочник химика 21

    Прокариотная клетка отличается тем, что имеет одну внутреннюю полость, образуемую элементарной мембраной, называемой клеточной, или цитоплазматической (ЦПМ). У подавляющего большинства прокариот ЦПМ — единственная мембрана, обнаруживаемая в клетке. В эукариотных клетках в отличие от прокариотных есть вторичные полости. Ядерная мембрана, отграничивающая ДНК от остальной цитоплазмы, формирует вторичную полость. Наружные мембраны хлоропластов и митохондрий, окружающие заключенные в них функционально специализированные мембраны, играют аналогичную роль. Клеточные структуры, Офаниченные элементарными мембранами и выполняющие в клетке определенные функции, получили название органелл. Ядро, митохондрии, хлоропласты — это клеточные органеллы. В эукариотных клетках помимо перечисленных выше есть и другие органеллы. [c.18]
    Как прокариотическая, так и эукариотическая рибосомы содержат две различные высокополимерные РНК, по одной на каждую субчастицу, и одну относительно низкомолекулярную РНК, так называемую 58 РНК. Кроме того, эукариотические рибосомы содержат и другую относительно низкомолекулярную РНК, так называемую 5,88 РНК, которая является гомологом 5 -концевой части (около 160 нуклеотидных остатков) высокополимерной РНК большой субчастицы прокариот. В рибосомах хлоропластов высших растений имеется также так называемая 4,58 РНК, которая является гомологом З -концевой части (около 100 нуклеотидных остатков) высокополимерной РНК большой субчастицы бактерий. Таким образом, 5,88 РНК эукариотических рибосом и 4,58 РНК хлоропластных рибосом являются результатом расщепления ( процессинга ) предшественника высокополимерной РНК большой субчастицы в процессе биогенеза или созревания рибосом они непосредственно участвуют в формировании структуры высокополимерной РНК большой субчастицы, как и их гомологичные последовательности у бактерий (см. ниже), и поэтому могут не рассматриваться как самостоятельные виды рибосомной РНК. В дальнейшем изложении они будут обсуждаться вместе с высокополимерной РНК большой субчастицы. Не исключено, что у некоторых видов организмов могут существовать и другие разрывы ковалентной цепи высокополимерной РНК в зрелой рибосоме. [c.68]

    Как известно, живые организмы в зависимости от структуры клеток делятся на две группы —прокариоты и эукариоты. Первые не содержат ограниченного мембраной ядра и митохондрий или хлоропластов они представлены главным образом микроорганизмами. Клетки эукариот животных и растений, включая грибы, напротив, содержат ядра с мембранами, а также митохондрии (в ряде случаев и хлоропласты) и другие субклеточные органеллы. [c.513]

    Примером наиболее сложного и тонкого механизма фотосенсибилизации является фотосинтез, в результате которого из простых молекул СОг и НгО получаются сложные органические соединения. Роль сенсибилизатора в этих процессах играет хлорофил, но не в простом молекулярном виде, а в виде сложных надмолекулярных, биологических структур — хлоропластов. [c.304]

    Пластиды — это органеллы клеток растений, выполняющие различные функции. Наиболее важную роль играют хлоропласты, содержащие-хлорофилл структуры, в которых протекает фотосинтез. Как и в митохондриях, в хлоропластах имеется складчатая внутренняя мембрана и некоторое количество ДНК небольшого молекулярного веса. [c.34]

    При поглощении хлоропластами СО2, меченного С, первым органическим соединением, в котором обнаруживается радиоактивная метка, оказывается 3-фосфоглицерат. Две молекулы этого соединения образуются под действием присутствующего в хлоронластах фермента рибулозо-1,5-дифосфат — карбоксилазы (в листьях шпината его содержание составляет 16% общего количества белка). Этот фермент содержится в зеленых растениях, а также в пурпурных и зеленых бактериях. Реакция, катализируемая данным ферментом, отличается от других реакций карбоксилирования тем, что продукт карбоксилирования расщепляется тем же самым ферментом. Структура субстрата, к которому фермент проявляет абсолютную специфичность, не допускает образования наблюдаемого продукта путем прямого р-карбоксилирования. На основании косвенных доказательств было сделано предположение о реализации следующего механизма  [c.175]

    Ферредоксины хлоропластов содержат два атома железа и два атома лабильной серы их вероятная структура имеет следующий вид  [c.383]

    Мембраны органелл имеют толщину порядка 100 А, которая соответствует размерам их самых мелких фрагментов. Наиболее крупные мембранные структуры, присутствующие в соке, — это хлоропласты, достигающие размеров от 3 до 5 мкм. Органеллы и их фрагменты имеют размеры, промежуточные между этими двумя значениями. [c.246]

    Разумеется, содержание липидов зависит от липидных структур, имеющихся в рассматриваемых тканях. Однако липиды мембран всегда составляют небольшую часть всех липидов клетки. Так, даже в листьях, которые обеспечивают с помощью хлоропластов накопление световой энергии, на долю липидов, представляющих около половины состава ламелл хлоропластов (см. 6.3), приходится лишь 2% сырой массы листьев [22]. [c.288]

    В клетках водорослей, так же как и в других зеленых растениях, но в отличие от грибиых организмов, имеется хлоропласт-структура, обеспечивающая способность к фотосинтезу. [c.114]

    Помимо хлорофилла, который является основным видом фотосинтетических пигментов, в зелепо.м листе (в так называемых хлорипластах, представляющих собой сложные специализированные биологические структуры) содержатся и другие пигменты — каротинонды и фикобелины, которые обычно называют вспомогательными, Эти пигменты, по современным представлениям, принимают известное участие в фотосинтезе, а также защищают хлорофилл от фотоокисления. Помимо пигментов, основными компонентами хлоропластов, в которых, собственно, и осуществляется весь процесс фотосинтеза, являются липоидные вещества и белки, которые содержат большое число ферментов, необходимых для осуществления последующих стадий фотосинтеза, не связанных с воздействием солнечной радиации. [c.177]

    В растениях хлорофилл связан с липопротеиновыми мембранами, находящимися в специальных органеллах клетки — хлоропластах. Типичная растительная клетка содержит от 50 до 200 хлоропластов. Каждый хлоропласт имеет длину около 1000 нм. Кроме двух наружных мембран хлороплаСты содержат систему внутренних мембран, образующих мно1 ослойные структуры, упакованные в пачки. Это так называемые граны. Внутренние мембраны ограничивают замкнутые объемы, отделенные от остальной части хлоропласта. Хлорофилл и другие пигменты находятся в ламеллах гран, ламеллах стромы, и именно в этих частях хлоропласта начинается процесс фотосинтеза. [c.162]

    Природа соединения Q точно неизвестна, но большинство исследователей считают, что это один из пластохинонов (PQ). Пластохинон А, преобладающий в хлоропластах шпината, имеет структуру, изображенную на рис. 10-8, с девятью изопреноидными звеньями в боковой цепи. В хлоропластах шпината присутствует по меньшей мере шесть других пластохинонов. Особенно широко распространены пластохиноны С, гид-роксилированные в различных положениях боковой цепи. В пластохи-ноне В эти гидроксильные группы ацилированы. Имеется целый ряд других модификаций, включая и различия в числе изопреноидных звеньев в боковых цепях [103, 104]. Таким образом, в цепи переноса электронов может функционировать одновременно несколько разных пластохинонов. По имеющимся оценкам, на каждый реакционный центр приходится около пяти молекул пластохинонов, так что пластохиноны могут служить своего рода электронным буфером между двумя фотосинтезирующими системами. В соответствии с этим считается, что Q представляет собой малый пул пластохинонов, связанный с реакционным центром и отделенный от большего пула реакцией, ингибируемой D MU. [c.49]

    Специфичность р-ций, катализируемых А, очень высока, что определяет точность белкового синтеза в живой клетке Если А осуществит ошибочное аминоацилирование тРНК близкой по структуре аминокислотой, произойдет коррекция путем катализируемого той же А гидролиза ошибочных АК-тРНК до АК и тРНК В цитоплазме содержится полный набор А, кодируемых ядерным геномом, в хлоропластах и митохондриях есть свои А [c.133]

    Хлоропласт, представляющий собой замкнутую структуру, отделенную от остальной части клетки оболочкой, заключает в себе весь фотосинтетич. аппарат. Световая стадия реализуется в мембранных структурах хлоропласта (т. наз. тилакои-дах), тогда как темповая стадия происходит в жвдком содержимом хлоропласта (строме) при участии водорастворимых ферментов. У фотосинтезирующих бактерий хлоропласты отсутствуют, но световая стадия также осуществляется в мембранных образованиях — в т. наз. хроматофорах. [c.176]

    Первичная структура рибосомной 23S РНК Е. соИ также была установлена как ее прямым химико-энзиматическим анализом, так и путем секвенирования ДНК ее клонированного гена (рис. 44). Одновременно и некоторое время спустя были секвенированы также высокополй-мерные РНК большой рибосомной субчастицы ряда других организмов, а также хлоропластов и митохондрий, которые дали материал Для сравнительно-эволюционного анализа. Весь арсенал методов, примененный в случае 16S РНК, был использован для изучения вторичной структуры 23 S РНК, и были найдены принципиально те же закономерности и особенности. Схема модели вторичной структуры 23S РНК Е. соН дана на рис. 45. Как и в 16S РНК, около половины или более остатков цепи 23S РНК оказываются вовлеченными в двойные спирали. Всего можно насчитать несколько более 100 индивидуальных спиралей. Наиболее ярким отличием от 16S РНК является, по-видимому, комплементарное спаривание 5 -конца 23S РНК с ее З -концом довольно стабильная совершенная двойная спираль из 8 пар нуклеотидов удерживает оба конца вместе, в значительной мере фиксируя общую свернутость цепи в конечную компактную структуру. Как и в 16S РНК, пары G U не редкость в спиралях 23S РНК. Кроме того, в спиралях имеются пары G А и, [c.77]

    Мембраны выполняют в клетке большое число функций. Наиболее очевидной из них является разделение внутриклеточного пространства на компартменты. Плазматические мембраны, например, ограничивают содержимое клетки, а митохондриальные — отделяют митохондриальные ферменты и метаболиты от цитоплазматических. Полупроницае-мость мембран и позволяет им регулировать проникновение внутрь клеток и клеточных органелл как ионов, так и незаряженных соединений. Проникновение многих из них внутрь клетки осуществляется против градиента концентрации. Таким образом, в процессе, известном под названием активный транспорт, совершается осмотическая работа. Протекающий в мембранных структурах бактерий и митохондрий процесс окислительного фосфорилирования служит источником энергии для организма. В хлоропластах зеленых листьев имеются мембраны с очень большим числом складок, которые содержат хлорофилл, обладающий способностью поглощать солнечную энергию. Тонкие мембраны клеток глаза содержат фоторецепторные белки, воспринимающие световые сигналы, а мембраны нервных клеток осуществляют передачу электрических импульсов. [c.337]

    Экспериментальные данные, полученные методами ЯМР и ЭПР показывают, что наружные участки бислоев находятся как бы в более твердом состоянии, чем внутренние. По-видимому, не случайно первая, двойная связь в полиненасыщенных жирных кислотах встречается обычно между 9-м и 10-м углеродными атомами. В результате двойные связи в жирных кислотах галактозилдиглицеридов в хлоропластах оказываются на таком же расстоянии от поверхности мембраны, как и. метильные группы цепей фитола в хлорофилле. Считают, что в расплавленном центре бислоя находятся области с нерегулярной структурой, образующиеся за счет метильных групп цепей фитола (рис. 13-19). Последние входят в мембраны хлоропластов [25] и фиксируют там. молекулы хлорофилла.  [c.348]

    Синтез каротиноидов в хлоропластах. В фотосинтезирующих тканях каротиноиды локализованы в хлоропластах весьма вероятно, что они и синтезируются в этих органеллах. Этиолированные проростки и выращенные в темноте культуры Euglena gra ilis синтезировали лишь небольшие количества каротиноидов, главным образом ксантофиллов. В ответ на кратковременное освещение нормальные хлоропластные каротиноиды синтезируются по мере образования функционирующих хлоропластов. Полагают, что действие света опосредовано фитохромом. Каротиноиды представляют собой неотъемлемую часть самой структуры хлоропластов, и регуляция их синтеза тесно взаимосвязана с синтезом хлорофилла и других компонентов хлоропластов (гл. 10). [c.82]

    Хотя трехмерная структура ферредоксина хлоропластов не установлен на, определена структура ряда родственных модельныз соединений» [51]. [c.383]

    Биосинтез белков в клетках листьев зависит от экспрессии генетической информации трех различных геномов ядра, хлоропластов и митохондрий. Эта генетическая информация проявляется через три генетические системы, включающие ДНК, ДНК-полимеразу, РНК-полимеразу и аппарат белкового синтеза (рибосомы, транспортные РНК, ферментный набор…). Ядерные гены подчиняются закону двуродительского наследования, тогда как гены органелл имеют исключительно материнское наследование. Именно эти носители генетической информации с их собственными законами передачи определяют структуру и свойства белков листьев, а также содержание в них белков, липидов, волокон и т. п. Более подробные сведения о передаче и проявлении генетической информации в хлоропластах можно получить из литературных источников [25, 27, 1П , как и по тем же вопросам применительно к митохондриям [67]. [c.237]

    Преобладающая структура листьев — это аппарат хлоропластов. На мембраны хлоропластов приходится 90—95 % мембран клеток листьев шпината [79]. Один только белок хлоропластов — рибулозобисфосфаткарбоксилаза составляет от 23 до 50 % общего количества растворимых белков листьев [100]. Неудивительно, что в этих условиях на всю совокупность хлоропластных белков, включающую ламеллярные и другие растворимые белки, может приходиться до 75 % белков листьев [102]. [c.239]

    Мембраны хлоропластов состоят на 50—60 % из белков и приблизительно на 40% из липидов (табл. 6В.6). Эти липиды преимущественно представляют собой глицеролипиды (по структуре см. главу 8 и работу [20]), но к ним относятся и пигменты. Соотношение масс хлорофиллов и белков составляет 0,25. Основным каротиноидом является лютенин. [c.239]

    Наконец, двуспиральные участки, предсказанные на основании комплементарности смежных или удаленных секций цепи, могут быть подтверждены или отвергнуты путем сравнительного анализа гомологичных РНК. Дело в том, что структуры РНК оказались эволюционно сильно онсервативны. Изучение 16S РНК других бактерий и хлоропластов показало большую степень гомологии их первичных структур, наряду, конечно, с многочисленными нуклеотидными заменами. Если, несмотря на эти замены, в другой 16S РНК сохраняется комплементарность между теми же секциями и, соответственно, предсказанные спиральные участки занимают те же положения, то это сильно подтверждает реальность локализации данных спиралей. Совпадение в нескольких различных 16S РНК делает локализацию совсем убедительной. [c.74]

    Итак, совокупность вышеперечисленных экспериментальных и теоретических подходов дала возможность построить модель вторичной структуры 16S РНК Е. oli, представленную на рис. 42. Почти идентичные модели получены для 16S РНК других бактерий, хлоропластов высших растений и архебактерий. Несмотря на больший размер и гораздо меньшую гомологию последовательности, цепи 18S РНК цитоплазматических 80S рибосом эукариотических организмов могут быть уложены в виде схемы вторичной структуры, очень сходной с таковой 16S РНК бактерий, но 18S содержит добавочные спирали и их группы (рис. 43). Рибосомные РНК уменьшенного размера, а именно 12S РНК митохондрий млекопитающих, также оказались гомологичны бактериальной 16S РНК основная схема их укладки во вторичную структуру совпадает с таковой 16S РНК [c.74]

    Число остатков изопрена в боковой цепи убихинона из разных источников варьирует от 6 до 10, что обозначают как KoQ , KoQ, и т.д. В митохондриях клеток человека и животных встречается убихинон только с 10 изопреновыми звеньями. Как и близкие к нему по структуре витамины К и Е, убихинон нерастворим в воде. В хлоропластах растений открыто близкое к убихинону соединение пластохинон, который отличается строением бензольного кольца вместо двух метоксильных остатков содержатся две метальные группы и отсутствует Hj-rpynna у 5-го углеродного атома. [c.243]

    Обобщенная структура хлоропласта высших растений показана на рис. 10.3,Л. Клетки листьев растений могут содержать несколько сотен таких хлоропластов — эллиптической или линзообразной формы — длиной около 3—10 мкм. Хлоропласт состоит из двойной наружной мембраны (или оболочки), заключающей в себе матрикс — строму, которая содержит внутренние фотосинтетические мебраны. [c.329]

    Внутренний белковый матрикс хлоропласта известен под названием строма. Наряду с фотосинтетическими мембранами ламелл (см. ниже) с помощью электронной микроскопии в строме обнаружены и другие структуры. К ним относятся рибосомы и тяжи ДНК, которые участвуют в хлоропластной саморегуляции и репликации, зерна запасного полисахарида крахмала, осмиофильные глобулы (иначе, пластоглобулы), [c.330]

    Формирование активных фотосистем. Рост тилакоидной мембраны и развитие функционирующего фотосинтетического аппарата в ходе дифференциации этиопласта в хлоропласт — многоступенчатый процесс, который включает не только биосинтез структурных и функциональных компонентов, но также и интеграцию и сборку этих компонентов в функциональные единицы. На разных стадиях развития мембран можно выделить тилакоиды, содержащие ФС I- и ФС П-единицы. Сначала формируются ядра ФС I и ФС II, включающие реакционные центры, а затем простые (мономерные ) формы ССК. Дифференциация первичных тилакоидов в тилакоиды стромы и гран происходит по мере синтеза ССК в ходе такой дифференциации размер ФС I- и ФС П-единиц увеличивается, а в процессе дальнейшего развития пигмент-белковые комплексы постепенно организуются в большие надмолекулярные структуры полностью развитых хлоропластов. [c.359]

    Исследований, посвященных развитию хлоропластов у водорослей, известно немного. Чрезвычайно удобным объектом оказалась Euglena gra ilis, поскольку она образует нормальные хлоропласты только на свету. В клетках же, растущих в темноте, содержатся пропластиды (структуры, сходные с этиопласта-ми растений), которые на свету превращаются в функционирующие хлоропласты. Первые 12 ч освещения представляют собой индукционный период, в ходе которого происходит перенос энергии, небольших молекул, восстановительных эквивалентов и, наконец, закодированных в ядре белков в развивающуюся пластиду, в частности из митохондрий, где происходит индуцируемый светом распад запасного углевода парамилона. Между 12 п 96 ч сама пластида обладает высокой активностью, и в это время в ней образуется большинство хлоропластных ком- [c.361]

    Фитохромные системы обнаруживаются во всем растительном царстве у высших растений, мхов, папоротников и водорослей, правда, более-менее подробно они изучены только у высших растений. У многих высших растений фитохром сосредоточен в некоторых специфических тканях. Например, в этиолированных проростках овса высокие концентрации фитохрома обнаружены в паренхиме и в эпидермальных клетках, расположенных несколько ниже (на 0,1 —1,5 мм) верхушки колеоптиля, в то время как в самом ее кончике пигмент отсутствует. Внутри клетки фитохром (в Ргг-форме) связан с ядерной оболочкой, а также содержится в таких органеллах, как митохондрии, амилопласты, этиопласты и хлоропласты. По-видимому, Ргг-форма более прочно, чем Рг-форма, ассоциирована с мембранными структурами, в которых, как предполагают, находятся дискретные рецепторные участки. Не исключено также наличие внутри клетки различных фондов фитохрома. Протекание фотореакции обусловлено, возможно, лишь небольшим количеством прочно связанной Ргг-формы фитохрома, в то время как большая часть фитохрома в Ргг-форме остается в свободном виде (не связанной с рецепторными участками) и в инициировании фотореакции непосредственно не участвует. [c.370]

    Фотосинтез происходит в органоидах растительных клеток, именуемых хлоропластами. На рис. 14.11 приведена электронная микрофотография среза хлоропласта из листа кукурузы. Диаметр хлоропласта 3 — 10 мкм, толщина 1,5—3 мкм. Хлоропласт заполняет почти всю клетку зеленой водоросли. На рис. 14.11 видны примерно параллельные ламеллы, погруженные в более светлую строму. У высших растений ламеллы образуют стопки, называемые гранами. Ламеллы представляют собой сечения уплощенных замкнутых мешочков — тилакоидов имеющих диаметр около 500 нм. Их число в хлоропласте порядка 1000. Модель структуры хлоропласта показана на рис. 14.12. Процессы фотосинтеза локализованы в мембранах тилакоидов, в которых содержатся активные пигменты, прежде всего хлорофилл. Фрагменты тилакоидов реализуют реакции фотоиндуцированного транспорта электронов и сопряженное с ним фотофосфорилирование. В мембранах находятся светособирающие и электроннотранспортные комплексы, и АТФ-синтетазы хлоропластов. [c.458]

    Биологические макромолекулы, надмолекулярные структуры, клеточные органоиды, клетки, организмы, популяции — сложные системы, т. е. совокупности элементов, взаимодействующих друг с другом. Изучение явлений жизни исходит из исследований этих взаимодействий. Вместе с тем физическое рассмотрение сложной системы не может не основываться на изучении составляющих е элементов, взятых порознь, вплоть до молекулярного уровня организации. Сами взаимодействия определяются природой этих элементов. Соответственно мы имеем дело с ферментом и геном, с аксоном и миофибрилдой, с митохондрией и хлоропластом. Эти элементы более сложных систем в свою очередь представляют собой сложные системы. Анализ явлений жизни на всех уровнях организации требует подходов, согласующихся с представлениями общей теории систем. [c.512]

    В зеленых растениях все световые стадии фотосинтеза и часть темновых стадий протекают в специальных органеллах — хлоропластах (рис. 102). Хлоропласты имеют близко примыкающие друг к другу внешнюю и внутреннюю мембраны, причем внутренняя мемб1)ана является гладкой, т.е. не содержит каких-либо впячиваний, аналогичных кристам митохондрий. Внутреннее содержимое хлоропласта состоит из строми, в которой происходят некоторые темновые стадии фотосинтеза, в том числе фиксация СО2, и специальных структур — тилако- [c.362]

---

Биохимия Том 3 (1980) — [ c.44 , c.46 ]

Теоретические основы биотехнологии (2003) — [ c.191 ]

Фотосинтез (1972) — [ c.12 ]

Курс физиологии растений Издание 3 (1971) — [ c.119 , c.124 ]

Молекулярная биология клетки Т.3 Изд.2 (1994) — [ c.461 ]

Жизнь зеленого растения (1983) — [ c.51 , c.53 , c.54 ]

Биоэнергетика Введение в хемиосмотическую теорию (1985) — [ c.15 , c.16 ]

Физиология растений (1989) — [ c.20 ]

Фотосинтез С3- и С4- растений Механизмы и регуляция (1986) — [ c.47 ]

Физиология растений (1980) — [ c.99 ]

Молекулярная биология клетки Т.3 Изд.2 (1994) — [ c.0 ]

---

Строение хлоропласта

☰

Строение хлоропласта типично для пластид. Его оболочка состоит из двух мембран — внешней и внутренней, между которыми находится межмембранное пространство. Внутри хлоропласта, путем отшнуровывания от внутренней мембраны, образуется сложная тилакоидная структура. Гелеобразное содержимое хлоропласта называется стромой.

Каждый тилакоид отделен от стромы одинарной мембраной. Внутреннее пространство тилакоида называется люмен. Тилакоиды в хлоропласте объединяются в стопки — граны. Количество гран различно. Между собой они связаны особыми удлиненными тилакоидами — ламеллами. Обычный же тилакоид похож на округлый диск.

В строме содержатся собственное ДНК хлоропластов в виде кольцевой молекулы, РНК и рибосомы прокариотического типа. Таким образом, это полуавтономный органоид, способный самостоятельно синтезировать часть своих белков. Считается, что в процессе эволюции хлоропласты произошли от цианобактерий, начавших жить внутри другой клетки.

Строение хлоропласта обусловлено выполняемой функцией фотосинтеза. Связанные с ним реакции происходят в строме и на мембранах тилакоидов. В строме — реакции темновой фазы фотосинтеза, на мембранах — световой. Поэтому они содержат различные ферментативные системы. В строме содержатся растворимые ферменты, участвующие в цикле Кальвина.

В мембранах тилакоидов содержатся пигменты хлорофиллы и каратиноиды. Все они участвуют в улавливании солнечного излучения. Однако ловят разные спектры. Преобладание того или иного типа хлорофилла в определенной группе растений обуславливает их оттенок — от зеленого до бурого и красного (у ряда водорослей). Большинство растений содержат хлорофилл а.

В строении молекулы хлорофилла выделяют головку и хвост. Углеводный хвост погружен в мембрану тилакоида, а головка обращена к строме и находится в ней. Энергия солнечного света поглощается головкой, приводит к возбуждению электрона, который подхватывается переносчиками. Запускается цепь окислительно-восстановительных реакций, приводящих в конце концов к синтезу молекулы глюкозы. Таким образом энергия светового излучения превращается в энергию химических связей органических соединений.

Синтезируемые органические вещества могут накапливаться в хлоропластах в виде крахмальных зерен, а также выводится из него через оболочку. Также в строме присутствуют жировые капли. Однако они образуются из липидов разрушенных мембран тилакоидов.

В клетках осенних листьев хлоропласты утрачивают свое типичное строение, превращаясь в хромопласты, у которых внутренняя мембранная система проще. Кроме того происходит разрушение хлорофилла, отчего становятся заметными каротиноиды, придающие листве желто-красные оттенки.

В зеленых клетках большинства растений обычно содержится много хлоропластов по форме похожих на немного вытянутый в одном направлении шар (объемный эллипс). Однако у ряда водорослей в клетке может содержаться один огромный хлоропласт причудливой формы: в виде ленты, звездчатый и др.

строение и функции в процессе фотосинтеза

Автор Nat WorldВремя чтения 3 мин.Просмотры 260Опубликовано 2017-07-19Обновлено 2017-07-19

Фотосинтез происходит в эукариотических клеточных структурах, называемых хлоропластами. Хлоропласт – это тип органеллы растительных клеток, известный как зеленые пластиды. Пластиды помогают хранить и собирать необходимые вещества для производства энергии. Хлоропласт содержит зеленый пигмент, называемый хлорофиллом, который поглощает световую энергию для процесса фотосинтеза. Следовательно, название хлоропласт указывает на то, что эти органеллы представляют собой хлорофиллсодержащие пластиды.

Подобно митохондриям, хлоропласты имеют свою собственную ДНК, ответственны за производство энергии и воспроизводятся независимо от остальной части клетки посредством процесса деления, подобного бактериальному бинарному делению. Они также ответственны за производство аминокислот и липидных компонентов, необходимых для производства хлоропластов. Хлоропласты также встречаются в клетках других фотосинтезирующих организмах, таких как водоросли.

Хлоропласт: структура

Схема строения хлоропласт

Хлоропласты обычно встречаются в охранных клетках, расположенных в листьях растений. Охранные клетки окружают крошечные поры, называемые устьицами, открывая и закрывая их, чтобы обеспечить необходимый для фотосинтеза газообмен. Хлоропласты и другие пластиды развиваются из клеток, называемых пропластидами, которые являются незрелыми, недифференцированными клетками, развивающимися в разные типы пластид. Пропластид, развивающийся в хлоропласт, осуществляет этот процесс только при свете. Хлоропласты содержат несколько различных структур, каждая из которых имеет специализированные функции. Основные структуры хлоропласта включают:

• Мембрана – содержит внутренние и внешние липидные двухслойные оболочки, которые выступают в качестве защитных покрытий и сохраняют замкнутые структуры хлоропластов. Внутренняя мембрана отделяет строму от межмембранного пространства и регулирует прохождение молекул в/из хлоропласта.
• Межмембранное пространство – пространство между внешней и внутренней мембранами.
• Тилакоидная система – внутренняя система мембран, состоящая из сплющенных мешкообразных мембранных структур, называемых тилакоидами, которые служат местами преобразования энергии света в химическую энергию.
• Тилакоид с просветом (люменом) – отсек в каждом тилакоиде.
• Грана – плотные слоистые стопки тилакоидных мешков (10-20), которые служат местами преобразования энергии света в химическую энергию.
• Строма – плотная жидкость внутри хлоропласта, содержащая внутри оболочки, но вне тилакоидной мембраны. Здесь происходит конверсия углекислого газа в углеводы (сахара).
• Хлорофилл – зеленый фотосинтетический пигмент в хлоропласт-гране, поглощающий световую энергию.

Хлоропласт: фотосинтез

При фотосинтезе энергия солнечного света преобразуется в химическую энергию. Химическая энергия хранится в виде глюкозы (сахара). Двуокись углерода, вода и солнечный свет используются для производства глюкозы, кислорода и воды. Фотосинтез происходит в два этапа: световая фаза и темновая фаза.

Световая фаза фотосинтеза протекает только при наличии света и происходит внутри хлоропластовой граны. Первичным пигментом, используемым для преобразования световой энергии в химическую, является хлорофилл а. Другие пигменты, участвующие в поглощении света, включают хлорофилл b, ксантофилл и каротин. Во время световой фазы, солнечный свет преобразуется в химическую энергию в виде АТФ (молекулы, содержащей свободную энергию) и НАДФ (молекула, несущая электроны высокой энергии).

И АТФ, и НАДФ используются во время темновой фазы для получения сахара. Темновая фаза фотосинтеза, также известная как этап фиксации углерода или цикл Кальвина. Реакции на этой стадии возникают в строме. Строма содержит ферменты, которые облегчают серию реакций, использующих АТФ, НАДФ и углекислый газ для получения сахара. Сахар может храниться в виде крахмала, используемого во время дыхания или при производстве целлюлозы.

Мне нравитсяНе нравится

Не все нашли? Используйте поиск по сайту ↓

единиц чтения: хлоропласты и вакуоли | Биология I

Хлоропласты

Рис. 1. Хлоропласт имеет внешнюю мембрану, внутреннюю мембрану и мембранные структуры, называемые тилакоидами, которые сложены в грану. Пространство внутри тилакоидных мембран называется тилакоидным пространством. Реакции сбора света происходят в тилакоидных мембранах, а синтез сахара происходит в жидкости внутри внутренней мембраны, которая называется стромой. Хлоропласты также имеют собственный геном, который содержится в одной кольцевой хромосоме.

Подобно митохондриям, хлоропласты имеют собственную ДНК и рибосомы (мы поговорим об этом позже!), Но хлоропласты выполняют совершенно другую функцию. Хлоропласты — это органеллы растительной клетки, которые осуществляют фотосинтез. Фотосинтез — это серия реакций, в которых для образования глюкозы и кислорода используются углекислый газ, вода и световая энергия. Это главное различие между растениями и животными; растения (автотрофы) способны производить себе пищу, как сахар, в то время как животные (гетеротрофы) должны принимать их пищу.

Подобно митохондриям, хлоропласты имеют внешнюю и внутреннюю мембраны, но внутри пространства, ограниченного внутренней мембраной хлоропласта, находится набор взаимосвязанных и уложенных друг на друга заполненных жидкостью мембранных мешочков, называемых тилакоидами (рис. 1). Каждый стек тилакоидов называется гранумом (множественное число = грана). Жидкость, заключенная во внутренней мембране, окружающей грану, называется стромой.

Хлоропласты содержат зеленый пигмент, называемый хлорофиллом, который улавливает световую энергию, которая запускает реакции фотосинтеза.Как и в клетках растений, у фотосинтезирующих протистов также есть хлоропласты. Некоторые бактерии осуществляют фотосинтез, но их хлорофилл не относится к органеллам.

Вакуоли

Вакуоли — это мембранные мешочки, предназначенные для хранения и транспортировки. Мембрана вакуоли не сливается с мембранами других клеточных компонентов. Кроме того, некоторые агенты, такие как ферменты в вакуолях растений, разрушают макромолекулы.

Центральная вакуоль

Ранее мы упоминали вакуоли как важные компоненты растительных клеток.Если вы посмотрите на рисунок 2b, вы увидите, что каждая растительная клетка имеет большую центральную вакуоль, которая занимает большую часть площади клетки. Центральная вакуоль играет ключевую роль в регулировании концентрации воды в клетках при изменении условий окружающей среды. Вы когда-нибудь замечали, что если вы забудете полить растение на несколько дней, оно увянет? Это потому, что когда концентрация воды в почве становится ниже, чем концентрация воды в растении, вода выходит из центральных вакуолей и цитоплазмы.По мере того как центральная вакуоль сжимается, клеточная стенка остается без поддержки. Эта потеря поддержки клеточных стенок растительных клеток приводит к увяданию растения.

Центральная вакуоль также поддерживает расширение клетки. Когда центральная вакуоль содержит больше воды, клетка становится больше, не тратя много энергии на синтез новой цитоплазмы. С помощью этого процесса вы можете спасти увядший сельдерей в холодильнике. Просто отрежьте кончики стеблей и поместите их в чашку с водой.Скоро сельдерей снова станет жестким и хрустящим.

Рисунок 2. На этих рисунках показаны основные органеллы и другие клеточные компоненты (а) типичной животной клетки и (б) типичной эукариотической растительной клетки. Растительная клетка имеет клеточную стенку, хлоропласты, пластиды и центральную вакуоль — структуры, отсутствующие в клетках животных. Клетки растений не имеют лизосом или центросом.

хлоропластов | Определение, функции, структура, расположение и схема

Хлоропласт , структура клеток растений и зеленых водорослей, являющаяся местом фотосинтеза, процесса преобразования световой энергии в химическую энергию, что приводит к образованию кислорода и богатых энергией органических соединений.Фотосинтезирующие цианобактерии — свободноживущие близкие родственники хлоропластов; эндосимбиотическая теория утверждает, что хлоропласты и митохондрии (органеллы, производящие энергию в эукариотических клетках) произошли от таких организмов.

Структура хлоропласта

Везикулы внутренней (тилакоидной) мембраны организованы в стопки, которые располагаются в матриксе, известном как строма. Весь хлорофилл в хлоропласте содержится в мембранах тилакоидных везикул.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Популярные вопросы

Что такое хлоропласт?

Хлоропласт — это органелла в клетках растений и некоторых водорослей, которая является местом фотосинтеза, который представляет собой процесс преобразования солнечной энергии в химическую энергию для роста. Хлоропласт — это разновидность пластиды (мешковидной органеллы с двойной мембраной), которая содержит хлорофилл для поглощения световой энергии.

Где находятся хлоропласты?

Хлоропласты присутствуют в клетках всех зеленых тканей растений и водорослей.Хлоропласты также находятся в фотосинтезирующих тканях, которые не выглядят зелеными, таких как коричневые лопасти гигантских водорослей или красные листья некоторых растений. У растений хлоропласты сконцентрированы, в частности, в клетках паренхимы мезофилла листа (внутренние клеточные слои листа).

Почему хлоропласты зеленые?

Хлоропласты зеленые, потому что они содержат пигмент хлорофилл, который имеет жизненно важное значение для фотосинтеза. Хлорофилл встречается в нескольких различных формах. Хлорофиллы a и b являются основными пигментами, обнаруженными в высших растениях и зеленых водорослях.

Есть ли в хлоропластах ДНК?

В отличие от большинства других органелл, хлоропласты и митохондрии имеют небольшие круглые хромосомы, известные как внеядерная ДНК. ДНК хлоропластов содержит гены, которые участвуют в фотосинтезе и других действиях хлоропластов. Считается, что и хлоропласты, и митохондрии произошли от свободноживущих цианобактерий, что может объяснить, почему они обладают ДНК, отличной от остальной части клетки.

Характеристики хлоропластов

Узнайте о структуре хлоропластов и их роли в фотосинтезе

Хлоропласты играют ключевую роль в процессе фотосинтеза.Узнайте о световой реакции фотосинтеза в грану и тилакоидной мембране и темновой реакции в строме.

Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотреть все видео к этой статье

Хлоропласты — это тип пластиды — тело круглой, овальной или дискообразной формы, которое участвует в синтезе и хранении пищевых продуктов. Хлоропласты отличаются от других типов пластид своим зеленым цветом, который является результатом присутствия двух пигментов: хлорофилла a и хлорофилла b .Эти пигменты предназначены для поглощения световой энергии в процессе фотосинтеза. Другие пигменты, такие как каротиноиды, также присутствуют в хлоропластах и ​​служат дополнительными пигментами, улавливая солнечную энергию и передавая ее хлорофиллу. У растений хлоропласты встречаются во всех зеленых тканях, хотя они сконцентрированы особенно в клетках паренхимы мезофилла листа.

Рассеките хлоропласт и определите его строму, тилакоиды и грану, упакованную хлорофиллом.

Хлоропласты циркулируют в клетках растений.Зеленая окраска происходит от хлорофилла, сконцентрированного в грану хлоропластов.

Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотреть все видео к этой статье

Хлоропласты имеют толщину примерно 1-2 мкм (1 мкм = 0,001 мм) и 5-7 мкм в диаметре. Они заключены в оболочку хлоропласта, которая состоит из двойной мембраны с внешним и внутренним слоями, между которыми находится промежуток, называемый межмембранным пространством. Третья, внутренняя мембрана, сильно сложенная и характеризующаяся наличием закрытых дисков (или тилакоидов), известна как тилакоидная мембрана.У большинства высших растений тилакоиды расположены плотными стеками, называемыми грана (единичная гранула). Граны соединены стромальными пластинками, расширениями, которые идут от одной гранулы через строму к соседней грануле гранум . Тилакоидная мембрана окружает центральную водную область, известную как просвет тилакоида. Пространство между внутренней мембраной и тилакоидной мембраной заполнено стромой, матрицей, содержащей растворенные ферменты, гранулы крахмала и копии генома хлоропласта.

Механизм фотосинтеза

Тилакоидная мембрана содержит хлорофиллы и различные белковые комплексы, включая фотосистему I, фотосистему II и АТФ (аденозинтрифосфат) синтазу, которые специализируются на светозависимом фотосинтезе. Когда солнечный свет попадает на тилакоиды, энергия света возбуждает пигменты хлорофилла, заставляя их отдавать электроны. Затем электроны попадают в цепь переноса электронов, серию реакций, которая в конечном итоге приводит к фосфорилированию аденозиндифосфата (АДФ) в богатое энергией запасное соединение АТФ.Электронный транспорт также приводит к образованию восстановителя никотинамида адениндинуклеотидфосфата (НАДФН).

Хемиосмос в хлоропластах

Хемиосмос в хлоропластах, который приводит к передаче протона для производства аденозинтрифосфата (АТФ) в растениях.

Encyclopædia Britannica, Inc. Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

АТФ и НАДФН используются в светонезависимых реакциях (реакциях темноты) фотосинтеза, в которых углекислый газ и вода ассимилируются в органические соединения.Светонезависимые реакции фотосинтеза осуществляются в строме хлоропласта, которая содержит фермент рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилаза / оксигеназа (рубиско). Рубиско катализирует первую стадию фиксации углерода в цикле Кальвина (также называемом циклом Кальвина-Бенсона), основном пути переноса углерода в растениях. У так называемых растений C ₄ начальная стадия фиксации углерода и цикл Кальвина разделены пространственно — фиксация углерода происходит через карбоксилирование фосфоенолпирувата (PEP) в хлоропластах, расположенных в мезофилле, в то время как малат, четырехуглеродный продукт этого процесса. , транспортируется к хлоропластам в клетках пучка-влагалища, где осуществляется цикл Кальвина.C ₄ фотосинтез пытается минимизировать потерю углекислого газа на фотодыхание. У растений, которые используют метаболизм крассулейной кислоты (CAM), карбоксилирование PEP и цикл Кальвина временно разделены в хлоропластах, причем первое происходит ночью, а второе — днем. Путь CAM позволяет растениям осуществлять фотосинтез с минимальной потерей воды.

Геном хлоропласта и мембранный транспорт

Геном хлоропласта обычно является кольцевым (хотя наблюдаются также линейные формы) и составляет примерно 120–200 килобаз в длину.Однако современный геном хлоропластов значительно уменьшился в размерах: в ходе эволюции все большее количество генов хлоропластов было перенесено в геном в ядре клетки. В результате белки, кодируемые ядерной ДНК, стали важными для функции хлоропластов. Следовательно, внешняя мембрана хлоропласта, которая свободно проницаема для малых молекул, также содержит трансмембранные каналы для импорта более крупных молекул, включая кодируемые ядром белки. Внутренняя мембрана более ограничена, транспорт ограничен определенными белками (например,g., кодируемые ядром белки), которые предназначены для прохождения через трансмембранные каналы.

Редакторы Британской энциклопедии. Последняя редакция и обновление этой статьи выполняла Мелисса Петруццелло, помощник редактора.

Узнайте больше в этих связанных статьях Britannica:

Структура хлоропласта — Основы биологии

У растений фотосинтез происходит в основном в листьях, которые состоят из многих слоев клеток и имеют дифференцированную верхнюю и нижнюю стороны.Процесс фотосинтеза происходит не на поверхностных слоях листа, а в среднем слое, называемом мезофиллом ( Рисунок 1 ).

Рисунок 1 Не все клетки листа осуществляют фотосинтез. Клетки в среднем слое листа содержат хлоропласты, которые содержат фотосинтетический аппарат. (кредит Zephyris; wikimedia)

Газообмен углекислого газа и кислорода происходит через небольшие регулируемые отверстия, называемые устьицами .

Рисунок 2 Устьица листа томата (единичная часть устьиц).Фотография предоставлена: Photohound; Викимедиа; Всеобщее достояние.

У эукариот фотосинтез происходит внутри органеллы, называемой хлоропластом . Некоторые прокариоты могут осуществлять фотосинтез, но они не содержат хлоропластов (или других мембраносвязанных органелл). У растений хлоропластсодержащие клетки существуют в мезофилле. Хлоропласты окружены двойной мембраной, подобной двойной мембране митохондрии. Внутри хлоропласта находится третья мембрана, которая образует многослойные дискообразные структуры, называемые тилакоидами .В тилакоидную мембрану встроены молекулы хлорофилла , пигмента (молекула, поглощающая свет), через которую начинается весь процесс фотосинтеза. Хлорофилл отвечает за зеленый цвет растений. Тилакоидная мембрана охватывает внутреннее пространство, называемое просветом тилакоида или пространством. В фотосинтезе участвуют и другие типы пигментов, но хлорофилл, безусловно, является наиболее важным. Как показано на рис. 3 , стопка тилакоидов называется granum , а пространство, окружающее гранум, называется стромой (не путать с устьицами, отверстиями на листьях).

Рисунок 3 Структура хлоропласта. Обратите внимание, что хлоропласт окружен двойной мембраной, но также содержит третий набор мембран, который окружает тилакоиды.

Так же, как структура митохондрий была важна для их способности выполнять аэробное клеточное дыхание, структура хлоропласта позволяет происходить процессу фотосинтеза. И светозависимые реакции, и цикл Кальвина протекают внутри хлоропласта.

Если не указано иное, изображения на этой странице находятся под лицензией CC-BY 4.0 от OpenStax.

Текст адаптирован из: OpenStax, Концепции биологии. OpenStax CNX. 18 мая 2016 г. http://cnx.org/contents/[email protected]

Хлоропластов — определение, структура, функции и схема

Определение хлоропластов

• Слово хлоропласт — это , производное от греческих слов хлорос, , что означает зеленый, и пластов, , что означает «тот, кто формирует».
• Хлоропласты — это тип мембраносвязанных пластид, которые содержат сеть мембран, встроенных в жидкий матрикс, и несут фотосинтетический пигмент, называемый хлорофиллом.
• Именно этот пигмент придает зеленый цвет частям растений и служит для улавливания световой энергии.
• Хлоропласты можно найти в клетках мезофилла в листьях растений.
• В мезофилле обычно 30-40 клеток.

Рисунок: Схема хлоропластов

Строение хлоропластов

• Хлоропласты высших растений обычно двояковыпуклые или плосковыпуклые.
• У разных растений, однако, хлоропласты могут иметь различную форму, от сфероидной, нитевидной, блюдцеобразной, дискообразной или яйцевидной формы.
• Их можно найти в клетках мезофилла в листьях растений. Они везикулярные, с бесцветным центром.
• Средний размер хлоропласта составляет 4-6 мкм в диаметре и 1-3 мкм в толщину.

Хлоропласт имеет внутреннюю и внешнюю мембраны с пустым промежуточным пространством между ними. Внутри хлоропласта находятся стеки тилакоидов, называемых грана, а также строма, плотная жидкость внутри хлоропласта. Эти тилакоиды содержат хлорофилл, необходимый растению для фотосинтеза.Пространство, которое заполняет хлорофилл, называется тилакоидным пространством.

Таким образом, хлоропласт состоит из следующих частей:

1. Конверт (внешняя мембрана )

Это полупористая мембрана, проницаемая для небольших молекул и ионов, которая легко диффундирует. Наружная мембрана не проницаема для более крупных белков.

2. Межмембранное пространство

Обычно это тонкое межмембранное пространство размером около 10-20 нанометров, которое находится между внешней и внутренней мембранами хлоропласта.

3. Внутренняя мембрана

Внутренняя мембрана хлоропласта образует границу со стромой. Он регулирует прохождение материалов внутрь и наружу хлоропласта. Помимо регулирующей активности, во внутренней мембране хлоропласта синтезируются жирные кислоты, липиды и каротиноиды.

4. Строма

Строма — это щелочная водная жидкость, богатая белком и присутствующая во внутренней мембране хлоропласта.Пространство за пределами тилакоидного пространства называется стромой. Рибосомы хлоропластов ДНК хлоропластов и тилакоидная система, гранулы крахмала и многие белки плавают вокруг стромы.

5. Тилакоидная система

Тилакоидная система подвешена в строме. Тилакоидная система представляет собой совокупность перепончатых мешочков, называемых тилакоидами. Хлорофилл содержится в тилакоидах и является признаком световых реакций фотосинтеза.Тилакоиды расположены в стопки, известные как грана. В каждой грануле содержится около 10-20 тилакоидов.

Периферийная сетка

Хлоропласты некоторых растений содержат дополнительный набор мембранных канальцев, называемых периферическим ретикулумом, который берет начало от внутренней мембраны оболочки. Крошечные пузырьки отходят от внутренней мембраны хлоропласта и собираются, образуя канальцы периферического ретикулума.

Функции хлоропластов

• Хлоропласты — это места фотосинтеза, который включает в себя набор светозависимых и светонезависимых реакций для использования солнечной энергии и преобразования ее в химическую энергию.
• Компоненты хлоропласта участвуют в нескольких регуляторных функциях клетки, а также в фотодыхании.
• Хлоропласты также обеспечивают разнообразную метаболическую активность растительных клеток, включая синтез жирных кислот, мембранных липидов, изопреноидов, тетрапирролов, крахмала и гормонов.
• В растениях отсутствуют специализированные иммунные клетки — все клетки растений участвуют в ответной реакции растений.
• Хлоропласты с ядром , и клеточной мембраной и ER являются ключевыми органеллами защиты от патогенов.
• Хлоропласты могут служить клеточными сенсорами.

Список литературы

1. Verma, P. S., & Agrawal, V. K. (2006). Клеточная биология, генетика, молекулярная биология, эволюция и экология (1-е изд.). С. Чанд и компания ООО
2. Стивен Р. Болсовер, Элизабет А. Шепард, Хью А. Уайт, Джереми С. Хаймс (2011). Клеточная биология: Краткий курс (3-е изд.), Хобокен, Нью-Джерси: Джон Уайли и сыновья.
3. Альбертс, Б. (2004). Существенная клеточная биология. Нью-Йорк, Нью-Йорк: научный паб Garland.
4. https://biologywise.com/chloroplast-structure-function
5. https://alevelbiology.co.uk/notes/chloroplasts-structure-and-functions/
6. https://study.com/academy/lesson/chloroplast-definition-structure-function-examples.html
7. https://biologydictionary.net/chloroplast/
8. https://www.microscopemaster.com/chloroplasts.html
9. https://www.frontiersin.org/research-topics/5623/structure-and-function-of-chloroplasts

Хлоропласты — определение, структура, функции и схема

Хлоропласт — определение, функции и структура

Определение хлоропласта

Хлоропласт, обнаруженный только в клетках водорослей и растений, представляет собой клеточную органеллу, вырабатывающую энергию посредством фотосинтеза.Слово хлоропласт происходит от греческих слов khloros , что означает «зеленый», и plastes, , что означает «сформированный». Он имеет высокую концентрацию хлорофилла, молекулы, которая улавливает световую энергию, и это придает многим растениям и водорослям зеленый цвет. Считается, что, как и митохондрия, хлоропласт произошел от некогда свободно живущих бактерий.

Функция хлоропластов

Хлоропласты являются частью клеток растений и водорослей, которые осуществляют фотосинтез, процесс преобразования световой энергии в энергию, хранящуюся в форме сахара и других органических молекул, которые растение или водоросль используют в пищу.Фотосинтез проходит в два этапа. На первом этапе происходят светозависимые реакции. Эти реакции захватывают солнечный свет через хлорофилл и каротиноиды с образованием аденозинтрифосфата (АТФ, энергетическая валюта клетки) и никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФН), переносящего электроны. Вторая стадия состоит из светонезависимых реакций, также известных как цикл Кальвина. В цикле Кальвина электроны, переносимые НАДФН, преобразуют неорганический диоксид углерода и органическую молекулу в форме углевода, процесс, известный как фиксация CO ₂ .Углеводы и другие органические молекулы можно хранить и использовать в более позднее время для получения энергии.

Хлоропласты необходимы для роста и выживания растений и фотосинтезирующих водорослей. Подобно солнечным батареям, хлоропласты принимают световую энергию и преобразуют ее в пригодную для использования форму, которая поддерживает деятельность. Однако у некоторых растений больше нет хлоропластов. Одним из примеров является род растений-паразитов Rafflesia , которые получают питательные вещества от других растений, в частности, от виноградных лоз Tetrastigma .Поскольку Раффлезия получает всю свою энергию от паразитирования на другом растении, ей больше не нужны хлоропласты, и она потеряла гены, кодирующие развитие хлоропластов, в течение длительного периода эволюции. Раффлезия — единственный род наземных растений, у которого отсутствуют хлоропласты.

Строение хлоропластов

Хлоропласты, как и митохондрии, имеют овальную форму и две мембраны: внешнюю мембрану, которая образует внешнюю поверхность хлоропласта, и внутреннюю мембрану, которая находится непосредственно под ними.Между внешней и внутренней мембранами находится тонкое межмембранное пространство шириной около 10-20 нанометров. Пространство внутри внутренней мембраны называется стромой. В то время как внутренние мембраны митохондрий имеют множество складок, называемых кристами, для поглощения площади поверхности, внутренние мембраны хлоропластов гладкие. Вместо этого хлоропласты имеют в своей строме множество небольших дискообразных мешочков, называемых тилакоидами.

У сосудистых растений и зеленых водорослей тилакоиды наложены друг на друга, и стопка тилакоидов называется гранум (множественное число: грана).Тилакоиды содержат хлорофиллы и каротиноиды, и эти пигменты поглощают свет в процессе фотосинтеза. Поглощающие свет пигменты группируются с другими молекулами, такими как белки, с образованием комплексов, известных как фотосистемы. Два разных типа фотосистем — это фотосистемы I и II, и они играют роль в различных частях светозависимых реакций.

В строме ферменты образуют сложные органические молекулы, которые используются для хранения энергии, например углеводов.Строма также содержит собственную ДНК и рибосомы, похожие на те, что содержатся в фотосинтезирующих бактериях. По этой причине считается, что хлоропласты эволюционировали в эукариотических клетках из свободноживущих бактерий, как и митохондрии.

На этой диаграмме показаны части хлоропласта.

Эволюция хлоропластов

Считается, что хлоропласты стали частью определенных эукариотических клеток во многом таким же образом, как митохондрии были включены во все эукариотические клетки: существуя как свободноживущие цианобактерии, которые имели симбиотические отношения с клеткой, производя энергию для клетки взамен. для безопасного места для жизни и, в конечном итоге, эволюционирует в форму, которая больше не может существовать отдельно от клетки.Это называется эндосимбиотической теорией.

Доказательства того, что хлоропласты произошли от бактерий, очень похожи на доказательства того, что митохондрии произошли от бактерий. Хлоропласты имеют свою собственную отдельную ДНК, которая является кольцевой, как ДНК бактериальной клетки, и наследуется по материнской линии (только от водоросли материнского растения). Новые хлоропласты образуются в результате бинарного деления, или расщепления, так размножаются бактерии. Эти формы доказательств также обнаруживаются в митохондриях. Единственное отличие состоит в том, что считается, что хлоропласты произошли от цианобактерий, а митохондрии — от аэробных бактерий.(Митохондрии не могут фотосинтезировать; вместо этого происходит процесс клеточного дыхания.) Структура хлоропластов аналогична структуре цианобактерий; оба имеют двойные мембраны, кольцевую ДНК, рибосомы и тилакоиды. Считается, что большинство хлоропластов произошло от одного общего предка, который поглотил цианобактерии 600-1600 миллионов лет назад.

• Тилакоид — Уплощенные диски в строме хлоропласта, которые содержат хлорофилл и каротиноиды и осуществляют фотосинтез.
• Фотосинтез — Преобразование световой энергии в химическую энергию в форме органических молекул.
• Симбиотические отношения — Тесное биологическое взаимодействие между двумя разными видами.
• Водоросли — большая группа фотосинтезирующих организмов, включая водоросли, гигантские водоросли и диатомовые водоросли.

Викторина

1. В чем разница между митохондриями и хлоропластами?
А. Хлоропласты имеют внешнюю и внутреннюю мембраны, а митохондрии — нет.
B. Считается, что хлоропласты произошли от бактерий, а митохондрии — нет.
C. Фотосинтез происходит в хлоропластах, но не в митохондриях.
D. Митохондрии имеют собственную ДНК; хлоропласты не содержат ДНК.

Ответ на вопрос № 1

C правильный. Фотосинтез происходит только в хлоропластах, но не в митохондриях.Варианты A, B и D неверны, потому что митохондрии и хлоропласты имеют все эти общие черты; Считается, что они произошли от бактерий, имеют собственную ДНК и две мембраны.

2. В какой части хлоропласта происходит фотосинтез?
A. Наружная мембрана
B. Тилакоид
C. Строма
D. Межмембранное пространство

Ответ на вопрос № 2

B правильный.Фотосинтез происходит в тилакоидах хлоропласта. Тилакоиды содержат хлорофилл и каротиноиды, которые представляют собой молекулы пигментов, которые могут захватывать световую энергию и превращать ее в химическую энергию.

3. Из чего произошли хлоропласты?
A. Аэробные бактерии
B. Цианобактерии
C. Водоросли
D. Растение Rafflesia

Ответ на вопрос № 3

B правильный.Считается, что хлоропласты произошли от древней формы цианобактерий, которые являются разновидностью фотосинтезирующих бактерий. Митохондрии произошли от аэробных бактерий. Растение Раффлезия — редкий пример растения, не содержащего хлоропластов.

эукариотических клеток — концепции биологии

Цель обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Описать строение эукариотических растительных и животных клеток
• Укажите роль плазматической мембраны
• Обобщите функции основных клеточных органелл
• Опишите цитоскелет и внеклеточный матрикс

Здесь должно быть ясно, что эукариотические клетки имеют более сложную структуру, чем прокариотические клетки.Органеллы позволяют одновременно выполнять в клетке различные функции. Прежде чем обсуждать функции органелл внутри эукариотической клетки, давайте сначала рассмотрим два важных компонента клетки: плазматическую мембрану и цитоплазму.

Искусство связи

Рисунок 1: (а) (а) типичная животная клетка Рисунок 1: (б) типичная растительная клетка.

Какие структуры есть у растительной клетки, чего нет в животной клетке? Какие структуры есть у животной клетки, чего нет у растительной клетки?

[Показать-ответ q = ”749094 ″] Показать ответ [/ Показать-ответ]
[hidden-answer a =” 749094 ″] Клетки растений имеют плазмодесмы, клеточную стенку, большую центральную вакуоль, хлоропласты и пластиды.В клетках животных есть лизосомы и центросомы. [/ Hidden-answer]

Подобно прокариотам, эукариотические клетки имеют плазматическую мембрану ([Рис. 2]), состоящую из фосфолипидного бислоя со встроенными белками, которые отделяют внутреннее содержимое клетки от окружающей среды. Фосфолипид — это молекула липида, состоящая из двух цепей жирных кислот, глицеринового остова и фосфатной группы. Плазматическая мембрана регулирует прохождение некоторых веществ, таких как органические молекулы, ионы и вода, предотвращая прохождение одних для поддержания внутренних условий, при этом активно вводя или удаляя другие.Другие соединения пассивно перемещаются через мембрану.

Рисунок 2 : Плазматическая мембрана представляет собой бислой фосфолипидов со встроенными белками. Есть и другие компоненты, такие как холестерин и углеводы, которые могут быть обнаружены в мембране в дополнение к фосфолипидам и белку.

Плазматические мембраны клеток, которые специализируются на абсорбции, сложены в виде пальцевидных выступов, называемых микроворсинками (единственное число = микроворсинки). Эта складка увеличивает площадь поверхности плазматической мембраны.Такие клетки обычно выстилают тонкий кишечник — орган, поглощающий питательные вещества из переваренной пищи. Это отличный пример соответствия формы функциям конструкции.

Люди с глютеновой болезнью имеют иммунный ответ на глютен, белок, содержащийся в пшенице, ячмене и ржи. Иммунный ответ повреждает микроворсинки, и, таким образом, пораженные люди не могут усваивать питательные вещества. Это приводит к недоеданию, спазмам и диарее. Пациенты, страдающие глютеновой болезнью, должны соблюдать безглютеновую диету.

Цитоплазма включает содержимое клетки между плазматической мембраной и ядерной оболочкой (структура будет обсуждена в ближайшее время). Он состоит из органелл, взвешенных в гелеобразном цитозоле, цитоскелете и различных химических веществах (рис. 1). Несмотря на то, что цитоплазма состоит на 70-80 процентов из воды, она имеет полутвердую консистенцию, которая обеспечивается белками внутри нее. Однако белки — не единственные органические молекулы, обнаруженные в цитоплазме. Там же находятся глюкоза и другие простые сахара, полисахариды, аминокислоты, нуклеиновые кислоты, жирные кислоты и производные глицерина.Ионы натрия, калия, кальция и многих других элементов также растворяются в цитоплазме. В цитоплазме происходят многие метаболические реакции, в том числе синтез белка.

Если бы вы удалили все органеллы из клетки, оставались бы только плазматическая мембрана и цитоплазма? Нет. Внутри цитоплазмы все еще будут ионы и органические молекулы, а также сеть белковых волокон, которая помогает поддерживать форму клетки, закрепляет определенные органеллы в определенных положениях, позволяет цитоплазме и везикулам перемещаться внутри клетки и дает возможность одноклеточные организмы передвигаться самостоятельно.В совокупности эта сеть белковых волокон известна как цитоскелет. Внутри цитоскелета есть три типа волокон: микрофиламенты, также известные как актиновые филаменты, промежуточные филаменты и микротрубочки ([Рис. 3]).

Рисунок 3 : Микрофиламенты, промежуточные волокна и микротрубочки составляют цитоскелет клетки.

Микрофиламенты — самые тонкие из волокон цитоскелета, они участвуют в перемещении клеточных компонентов, например, во время деления клеток. Они также поддерживают структуру микроворсинок, обширную складку плазматической мембраны, обнаруженную в клетках, предназначенных для абсорбции.Эти компоненты также распространены в мышечных клетках и отвечают за сокращение мышечных клеток. Промежуточные волокна имеют средний диаметр и выполняют структурные функции, такие как поддержание формы клетки и закрепление органелл. Кератин, соединение, укрепляющее волосы и ногти, образует промежуточные волокна одного типа. Микротрубочки — самые толстые из волокон цитоскелета. Это полые трубки, которые быстро растворяются и восстанавливаются. Микротрубочки направляют движение органелл и представляют собой структуры, которые притягивают хромосомы к своим полюсам во время деления клетки.Они также являются структурными компонентами жгутиков и ресничек. В ресничках и жгутиках микротрубочки организованы в виде круга из девяти двойных микротрубочек снаружи и двух микротрубочек в центре.

Центросома — это область около ядра клеток животных, которая функционирует как центр организации микротрубочек. Он содержит пару центриолей, две структуры, которые лежат перпендикулярно друг другу. Каждая центриоль представляет собой цилиндр из девяти троек микротрубочек.

Центросома реплицируется перед делением клетки, и центриоли играют роль в притяжении дублированных хромосом к противоположным концам делящейся клетки.Однако точная функция центриолей в делении клеток не ясна, так как клетки, у которых удалены центриоли, все еще могут делиться, а клетки растений, у которых нет центриолей, способны к делению клеток.

Жгутики и реснички

Жгутики (единичный = жгутик) представляют собой длинные, похожие на волосы структуры, которые отходят от плазматической мембраны и используются для перемещения всей клетки (например, сперматозоидов, Euglena ). Когда присутствует, клетка имеет только один жгутик или несколько жгутиков.Однако, когда присутствуют реснички (singular = cilium), их много, и они проходят по всей поверхности плазматической мембраны. Это короткие, похожие на волосы структуры, которые используются для перемещения целых клеток (например, парамеций) или перемещения веществ по внешней поверхности клетки (например, реснички клеток, выстилающих маточные трубы, которые перемещают яйцеклетку к матке, или реснички, выстилающие клетки дыхательных путей, которые перемещают твердые частицы в горло, в которые попала слизь).

Эндомембранная система ( endo = внутри) представляет собой группу мембран и органелл ([Рис. 4]) в эукариотических клетках, которые работают вместе, чтобы модифицировать, упаковывать и транспортировать липиды и белки. Он включает ядерную оболочку, лизосомы и везикулы, эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи, о которых мы вскоре поговорим. Хотя технически это не внутри клетки, плазматическая мембрана включена в эндомембранную систему, потому что, как вы увидите, она взаимодействует с другими эндомембранозными органеллами.

Ядро

Обычно ядро ​​является наиболее заметной органеллой в клетке ([Рисунок 1]). Ядро (множественное число = ядра) содержит ДНК клетки в форме хроматина и направляет синтез рибосом и белков. Рассмотрим его подробнее ([Рисунок 5]).

Рис. 5 : Самая внешняя граница ядра — это ядерная оболочка. Обратите внимание, что ядерная оболочка состоит из двух фосфолипидных бислоев (мембран) — внешней мембраны и внутренней мембраны — в отличие от плазматической мембраны ([Рис. 2]), которая состоит только из одного фосфолипидного бислоя.(кредит: модификация работы NIGMS, NIH)

Ядерная оболочка представляет собой двухмембранную структуру, которая составляет самую внешнюю часть ядра ([Рисунок 5]). И внутренняя, и внешняя мембраны ядерной оболочки представляют собой бислои фосфолипидов.

Ядерная оболочка пронизана порами, которые контролируют прохождение ионов, молекул и РНК между нуклеоплазмой и цитоплазмой.

Чтобы понять хроматин, полезно сначала рассмотреть хромосомы. Хромосомы — это структуры ядра, состоящие из ДНК, наследственного материала и белков.Эта комбинация ДНК и белков называется хроматином. У эукариот хромосомы представляют собой линейные структуры. У каждого вида есть определенное количество хромосом в ядрах клеток его тела. Например, у человека число хромосом составляет 46, тогда как у дрозофилы число хромосом равно восьми.

Хромосомы видны и отличимы друг от друга только тогда, когда клетка готовится к делению. Когда клетка находится в фазах роста и поддержания своего жизненного цикла, хромосомы напоминают размотанный беспорядочный пучок нитей.

Мы уже знаем, что ядро ​​управляет синтезом рибосом, но как оно это делает? Некоторые хромосомы имеют участки ДНК, кодирующие рибосомную РНК. Темно окрашенная область внутри ядра, называемая ядрышком (множественное число = ядрышки), объединяет рибосомную РНК с ассоциированными белками для сборки рибосомных субъединиц, которые затем транспортируются через ядерные поры в цитоплазму.

Эндоплазматический ретикулум

Эндоплазматический ретикулум (ER) ([Рисунок 4]) представляет собой серию взаимосвязанных мембранных канальцев, которые совместно модифицируют белки и синтезируют липиды.Однако эти две функции выполняются в отдельных областях эндоплазматической сети: шероховатой эндоплазматической сети и гладкой эндоплазматической сети соответственно.

Полая часть канальцев ER называется просветом или цистернальным пространством. Мембрана ER, представляющая собой бислой фосфолипидов, залитый белками, непрерывна с ядерной оболочкой.

Шероховатый эндоплазматический ретикулум (RER) назван так потому, что рибосомы, прикрепленные к его цитоплазматической поверхности, придают ему вид шипов при просмотре в электронный микроскоп.

Рибосомы синтезируют белки, будучи прикрепленными к ER, что приводит к переносу вновь синтезированных белков в просвет RER, где они претерпевают модификации, такие как сворачивание или добавление сахаров. RER также производит фосфолипиды для клеточных мембран.

Если фосфолипидам или модифицированным белкам не суждено оставаться в RER, они будут упакованы в пузырьки и транспортироваться из RER путем отпочкования от мембраны ([Рис. 4]). Поскольку RER участвует в модификации белков, которые будут секретироваться из клетки, его много в клетках, секретирующих белки, таких как печень.

Гладкая эндоплазматическая сеть (SER) является продолжением RER, но на ее цитоплазматической поверхности мало или совсем нет рибосом (см. [Рисунок 1]). Функции SER включают синтез углеводов, липидов (включая фосфолипиды) и стероидных гормонов; детоксикация лекарств и ядов; метаболизм алкоголя; и хранение ионов кальция.

Аппарат Гольджи

Мы уже упоминали, что пузырьки могут отпочковываться из ER, но куда они деваются? Перед достижением конечного пункта назначения липиды или белки в транспортных пузырьках необходимо отсортировать, упаковать и пометить, чтобы они оказались в нужном месте.Сортировка, маркировка, упаковка и распределение липидов и белков происходит в аппарате Гольджи (также называемом тельцем Гольджи), серии уплощенных перепончатых мешочков ([Рис. 6]).

Рисунок 6: Аппарат Гольджи на этой просвечивающей электронной микрофотографии лейкоцита виден как стопка полукруглых сплющенных колец в нижней части этого изображения. Рядом с аппаратом Гольджи можно увидеть несколько пузырьков. (кредит: модификация работы Луизы Ховард; данные шкалы от Мэтта Рассела)

Аппарат Гольджи имеет принимающую поверхность рядом с эндоплазматическим ретикулумом и высвобождающую поверхность на стороне от ER, по направлению к клеточной мембране.Транспортные пузырьки, которые образуются из ER, перемещаются к принимающей стороне, сливаются с ней и опорожняют свое содержимое в просвет аппарата Гольджи. Когда белки и липиды проходят через Гольджи, они претерпевают дальнейшие модификации. Наиболее частая модификация — добавление коротких цепочек молекул сахара. Затем вновь модифицированные белки и липиды маркируются небольшими молекулярными группами, чтобы их можно было направить в нужное место назначения.

Наконец, модифицированные и меченые белки упаковываются в пузырьки, которые отпочковываются с противоположной стороны Гольджи.В то время как некоторые из этих пузырьков, транспортирующие пузырьки, откладывают свое содержимое в другие части клетки, где они будут использоваться, другие, секреторные пузырьки, сливаются с плазматической мембраной и высвобождают свое содержимое за пределы клетки.

Количество Гольджи в различных типах клеток снова показывает, что форма следует за функцией внутри клеток. Клетки, которые участвуют в большой секреторной деятельности (например, клетки слюнных желез, которые секретируют пищеварительные ферменты, или клетки иммунной системы, которые секретируют антитела), имеют большое количество Гольджи.

В клетках растений Гольджи играет дополнительную роль в синтезе полисахаридов, некоторые из которых встраиваются в клеточную стенку, а некоторые используются в других частях клетки.

Лизосомы

Рисунок 7: Макрофаг фагоцитировал потенциально патогенную бактерию в везикулу, которая затем сливается с лизосомой внутри клетки, так что патоген может быть уничтожен. Другие органеллы присутствуют в клетке, но для простоты не показаны.

В клетках животных лизосомы представляют собой «мусоропровод» клетки.«Пищеварительные ферменты в лизосомах способствуют расщеплению белков, полисахаридов, липидов, нуклеиновых кислот и даже изношенных органелл. У одноклеточных эукариот лизосомы важны для переваривания пищи, которую они глотают, и повторного использования органелл. Эти ферменты активны при гораздо более низком pH (более кислом), чем ферменты, расположенные в цитоплазме. Многие реакции, происходящие в цитоплазме, не могут происходить при низком pH, поэтому преимущество разделения эукариотической клетки на органеллы очевидно.

Лизосомы также используют свои гидролитические ферменты для уничтожения болезнетворных организмов, которые могут проникнуть в клетку. Хороший пример этого — группа белых кровяных телец, называемых макрофагами, которые являются частью иммунной системы вашего тела. В процессе, известном как фагоцитоз, часть плазматической мембраны макрофага инвагинирует (складывается) и поглощает патоген. Инвагинированный участок с патогеном внутри затем отщепляется от плазматической мембраны и становится пузырьком.Везикула сливается с лизосомой. Затем гидролитические ферменты лизосомы уничтожают патоген ([Рисунок 7]).

Пузырьки и вакуоли

Везикулы и вакуоли — это мембранные мешочки, которые функционируют при хранении и транспортировке. Вакуоли несколько больше, чем везикулы, и мембрана вакуоли не сливается с мембранами других клеточных компонентов. Везикулы могут сливаться с другими мембранами внутри клеточной системы. Кроме того, ферменты в вакуолях растений могут разрушать макромолекулы.

Искусство связи

Почему грань цис Гольджи не обращена к плазматической мембране?

[show-answer q = ”864919 ″] Показать ответ [/ show-answer]
[hidden-answer a =” 864919 ″] Потому что это лицо получает химические вещества из ER, который находится ближе к центру ячейки. [/ скрытый ответ]

Рибосомы

Рибосомы — это клеточные структуры, ответственные за синтез белка. При просмотре в электронный микроскоп свободные рибосомы выглядят как кластеры или отдельные крошечные точки, свободно плавающие в цитоплазме.Рибосомы могут быть прикреплены либо к цитоплазматической стороне плазматической мембраны, либо к цитоплазматической стороне эндоплазматического ретикулума ([Рисунок 1]). Электронная микроскопия показала, что рибосомы состоят из больших и малых субъединиц. Рибосомы — это ферментные комплексы, отвечающие за синтез белка.

Поскольку синтез белка важен для всех клеток, рибосомы находятся практически в каждой клетке, хотя в прокариотических клетках они меньше. Их особенно много в незрелых эритроцитах для синтеза гемоглобина, который участвует в транспортировке кислорода по всему телу.

Митохондрии (единственное число = митохондрии) часто называют «электростанциями» или «энергетическими фабриками» клетки, потому что они отвечают за выработку аденозинтрифосфата (АТФ), основной молекулы, несущей энергию в клетке. Образование АТФ при расщеплении глюкозы известно как клеточное дыхание. Митохондрии — это овальные органеллы с двумя мембранами (рис. 8), которые имеют собственные рибосомы и ДНК. Каждая мембрана представляет собой бислой фосфолипидов, залитый белками. Внутренний слой имеет складки, называемые кристами, которые увеличивают площадь поверхности внутренней мембраны.Область, окруженная складками, называется митохондриальным матриксом. Кристы и матрикс играют разные роли в клеточном дыхании.

В соответствии с нашей темой «форма следует за функцией», важно отметить, что мышечные клетки имеют очень высокую концентрацию митохондрий, потому что мышечным клеткам требуется много энергии для сокращения.

Рисунок 8: На этой микрофотографии, полученной с помощью просвечивающего электронного микроскопа, показана митохондрия в электронном микроскопе. Обратите внимание на внутреннюю и внешнюю мембраны, кристы и митохондриальный матрикс.(кредит: модификация работы Мэтью Бриттона; данные шкалы от Мэтта Рассела)

Пероксисомы — это маленькие круглые органеллы, окруженные одиночными мембранами. Они проводят реакции окисления, расщепляющие жирные кислоты и аминокислоты. Они также выводят токсины из многих ядов, которые могут попасть в организм. Алкоголь детоксифицируется пероксисомами в клетках печени. Побочным продуктом этих реакций окисления является перекись водорода H ₂ O ₂ , которая содержится в пероксисомах, чтобы предотвратить повреждение химическим веществом клеточных компонентов за пределами органелл.Перекись водорода безопасно расщепляется пероксисомальными ферментами на воду и кислород.

Несмотря на их фундаментальное сходство, между клетками животных и растений существуют поразительные различия (см. [Ссылка]). Клетки животных имеют центриоли, центросомы (обсуждаемые в рамках цитоскелета) и лизосомы, тогда как клетки растений их не имеют. У растительных клеток есть клеточная стенка, хлоропласты, плазмодесматы и пластиды, используемые для хранения, а также большая центральная вакуоль, тогда как у животных клеток нет.

Клеточная стенка

На [Рис. 1] b , диаграмме растительной клетки, вы видите структуру, внешнюю по отношению к плазматической мембране, которая называется клеточной стенкой.Стенка клетки представляет собой жесткое покрытие, которое защищает клетку, обеспечивает структурную поддержку и придает форму клетке. Клетки грибов и протистов также имеют клеточные стенки.

В то время как основным компонентом стенок прокариотических клеток является пептидогликан, основной органической молекулой в стенке растительной клетки является целлюлоза, полисахарид, состоящий из длинных прямых цепей звеньев глюкозы. Когда информация о питании относится к пищевым волокнам, это относится к содержанию целлюлозы в пище.

Хлоропласты

Подобно митохондриям, хлоропласты также имеют собственную ДНК и рибосомы.Хлоропласты участвуют в фотосинтезе и могут быть обнаружены в эукариотических клетках, таких как растения и водоросли. При фотосинтезе углекислый газ, вода и световая энергия используются для производства глюкозы и кислорода. В этом основное различие между растениями и животными: растения (автотрофы) способны производить себе пищу, например глюкозу, тогда как животные (гетеротрофы) должны полагаться на другие организмы в качестве органических соединений или источника пищи.

Подобно митохондриям, хлоропласты имеют внешнюю и внутреннюю мембраны, но внутри пространства, ограниченного внутренней мембраной хлоропласта, находится набор взаимосвязанных и уложенных друг на друга, заполненных жидкостью мембранных мешочков, называемых тилакоидами ([Рисунок 9]).Каждый стек тилакоидов называется гранумом (множественное число = грана). Жидкость, заключенная во внутренней мембране и окружающая грану, называется стромой.

Рисунок 9: Эта упрощенная схема хлоропласта показывает внешнюю мембрану, внутреннюю мембрану, тилакоиды, грану и строму.

Хлоропласты содержат зеленый пигмент под названием хлорофилл, который улавливает энергию солнечного света для фотосинтеза. Как и в клетках растений, у фотосинтезирующих протистов также есть хлоропласты. Некоторые бактерии также осуществляют фотосинтез, но у них нет хлоропластов.Их фотосинтетические пигменты расположены в тилакоидной мембране внутри самой клетки.

KEvolution в действии

Эндосимбиоз

Мы упоминали, что и митохондрии, и хлоропласты содержат ДНК и рибосомы. Вы не задумывались, почему? Убедительные доказательства указывают на эндосимбиоз как на объяснение.

Симбиоз — это взаимоотношения, при которых организмы двух разных видов живут в тесной ассоциации и обычно проявляют особую адаптацию друг к другу.Эндосимбиоз ( эндо — = внутри) — это отношения, в которых один организм живет внутри другого. Эндосимбиотические отношения изобилуют природой. Микробы, производящие витамин К, живут в кишечнике человека. Эти отношения полезны для нас, потому что мы не можем синтезировать витамин К. Это также полезно для микробов, потому что они защищены от других организмов и обеспечивают стабильную среду обитания и обильную пищу, живя в толстой кишке.

Ученые давно заметили, что бактерии, митохондрии и хлоропласты похожи по размеру.Мы также знаем, что митохондрии и хлоропласты содержат ДНК и рибосомы, как и бактерии. Ученые считают, что клетки-хозяева и бактерии сформировали взаимовыгодные эндосимбиотические отношения, когда клетки-хозяева поглощали аэробные бактерии и цианобактерии, но не уничтожали их. В процессе эволюции эти проглоченные бактерии стали более специализированными в своих функциях: аэробные бактерии превратились в митохондрии, а фотосинтезирующие бактерии — в хлоропласты.

Центральная вакуоль

Ранее мы упоминали вакуоли как важные компоненты растительных клеток.Если вы посмотрите на [Рисунок 1], вы увидите, что каждая клетка растения имеет большую центральную вакуоль, которая занимает большую часть клетки. Центральная вакуоль играет ключевую роль в регулировании концентрации воды в клетках при изменении условий окружающей среды. В клетках растений жидкость внутри центральной вакуоли обеспечивает тургорное давление, то есть внешнее давление, создаваемое жидкостью внутри клетки. Вы когда-нибудь замечали, что если вы забудете полить растение на несколько дней, оно увянет? Это потому, что когда концентрация воды в почве становится ниже, чем концентрация воды в растении, вода перемещается из центральных вакуолей и цитоплазмы в почву.По мере того как центральная вакуоль сжимается, клеточная стенка остается без поддержки. Эта потеря поддержки клеточных стенок растения приводит к его увяданию. Кроме того, эта жидкость имеет очень горький вкус, что препятствует употреблению насекомыми и животными. Центральная вакуоль также служит для хранения белков в развивающихся семенных клетках.

Большинство клеток животных выделяют материалы во внеклеточное пространство. Основными компонентами этих материалов являются гликопротеины и белковый коллаген.В совокупности эти материалы называются внеклеточным матриксом ([Рисунок 10]). Мало того, что внеклеточный матрикс удерживает клетки вместе, образуя ткань, он также позволяет клеткам внутри ткани связываться друг с другом.

Рисунок 10: Внеклеточный матрикс состоит из сети веществ, секретируемых клетками.

Свертывание крови является примером роли внеклеточного матрикса в клеточной коммуникации. Когда клетки, выстилающие кровеносный сосуд, повреждены, они обнаруживают белковый рецептор, называемый тканевым фактором.Когда тканевой фактор связывается с другим фактором внеклеточного матрикса, он заставляет тромбоциты прилипать к стенке поврежденного кровеносного сосуда, стимулирует соседние гладкомышечные клетки кровеносного сосуда к сокращению (тем самым сужая кровеносный сосуд) и инициирует серию шаги, которые стимулируют тромбоциты производить факторы свертывания крови.

Клетки также могут общаться друг с другом посредством прямого контакта, называемого межклеточными соединениями. Есть некоторые различия в том, как это делают клетки растений и животных.Плазмодесмы (единичное число = плазмодесма) представляют собой соединения между растительными клетками, тогда как контакты животных клеток включают плотные и щелевые соединения и десмосомы.

Как правило, длинные участки плазматических мембран соседних растительных клеток не могут касаться друг друга, потому что они разделены клеточными стенками, окружающими каждую клетку. Плазмодесмы — это многочисленные каналы, которые проходят между клеточными стенками соседних растительных клеток, соединяя их цитоплазму и позволяя транспортировать сигнальные молекулы и питательные вещества от клетки к клетке ([Рис. 11] a ).

Рисунок 11: Есть четыре типа связи между ячейками. (а) Плазмодесма — это канал между клеточными стенками двух соседних растительных клеток. (б) Плотные соединения соединяют соседние клетки животных. (c) Десмосомы соединяют две клетки животных вместе. (d) Щелевые соединения действуют как каналы между клетками животных. (кредит b, c, d: модификация работы Марианы Руис Виллареал)

Плотное соединение — это водонепроницаемое уплотнение между двумя соседними клетками животных ([Рис. 11] b ). Белки плотно прижимают клетки друг к другу.Эта плотная адгезия предотвращает утечку материалов между ячейками. Плотные соединения обычно находятся в эпителиальной ткани, которая выстилает внутренние органы и полости и составляет большую часть кожи. Например, плотные соединения эпителиальных клеток, выстилающих мочевой пузырь, предотвращают утечку мочи во внеклеточное пространство.

Также только в клетках животных обнаруживаются десмосомы, которые действуют как точечные сварные швы между соседними эпителиальными клетками ([Рис. 11] c ). Они удерживают клетки вместе в виде листов в растягивающихся органах и тканях, таких как кожа, сердце и мышцы.

Щелевые соединения в клетках животных похожи на плазмодесмы в клетках растений в том, что они представляют собой каналы между соседними клетками, которые позволяют транспортировать ионы, питательные вещества и другие вещества, которые позволяют клеткам общаться ([Рис. 11] d ). Однако структурно щелевые контакты и плазмодесмы различаются.

Компоненты прокариотических и эукариотических клеток и их функции
Компонент ячейки	Функция	Присутствует в прокариотах?	Присутствует в клетках животных?	Присутствует в клетках растений?
Плазменная мембрана	Отделяет ячейку от внешней среды; контролирует прохождение органических молекул, ионов, воды, кислорода и отходов внутрь и из клетки	Есть	Есть	Есть
Цитоплазма	Обеспечивает структуру ячейки; место многих метаболических реакций; среда, в которой находятся органеллы	Есть	Есть	Есть
Нуклеоид	Расположение ДНК	Есть	№	№
Ядро	Клеточная органелла, содержащая ДНК и направляющая синтез рибосом и белков	№	Есть	Есть
Рибосомы	Синтез белка	Есть	Есть	Есть
Митохондрии	Производство АТФ / клеточное дыхание	№	Есть	Есть
Пероксисомы	Окисляет и расщепляет жирные кислоты и аминокислоты, выводит токсины и токсины	№	Есть	Есть
Пузырьки и вакуоли	Хранение и транспортировка; пищеварительная функция в растительных клетках	№	Есть	Есть
Центросома	Неуточненная роль в делении клеток в клетках животных; центр организации микротрубочек в клетках животных	№	Есть	№
Лизосомы	Переваривание макромолекул; переработка изношенных органелл	№	Есть	№
Клеточная стенка	Защита, структурная поддержка и поддержание формы ячеек	Да, в первую очередь пептидогликан у бактерий, но не у архей	№	Да, в основном целлюлоза
Хлоропласты	Фотосинтез	№	№	Есть
Эндоплазматическая сеть	Модифицирует белки и синтезирует липиды	№	Есть	Есть
Аппарат Гольджи	Изменяет, сортирует, маркирует, упаковывает и распределяет липиды и белки	№	Есть	Есть
Цитоскелет	Сохраняет форму клетки, удерживает органеллы в определенных положениях, позволяет цитоплазме и пузырькам перемещаться внутри клетки и позволяет одноклеточным организмам двигаться независимо	Есть	Есть	Есть
Жгутик	Передвижение по клетке	Некоторые	Некоторые	Нет, за исключением спермы некоторых растений.
Реснички	Клеточная локомоция, движение частиц по внеклеточной поверхности плазматической мембраны и фильтрация	№	Некоторые	№

В этой таблице представлены компоненты прокариотических и эукариотических клеток и их соответствующие функции.

Подобно прокариотической клетке, эукариотическая клетка имеет плазматическую мембрану, цитоплазму и рибосомы, но эукариотическая клетка обычно больше прокариотической клетки, имеет истинное ядро ​​(то есть ее ДНК окружена мембраной) и имеет другую мембрану. -связанные органеллы, которые позволяют разделить функции.Плазматическая мембрана представляет собой бислой фосфолипидов, залитый белками. Ядрышко внутри ядра является местом сборки рибосомы. Рибосомы находятся в цитоплазме или прикреплены к цитоплазматической стороне плазматической мембраны или эндоплазматического ретикулума. Они осуществляют синтез белка. Митохондрии выполняют клеточное дыхание и производят АТФ. Пероксисомы расщепляют жирные кислоты, аминокислоты и некоторые токсины. Везикулы и вакуоли — это отсеки для хранения и транспортировки. В клетках растений вакуоли также помогают расщеплять макромолекулы.

Клетки животных также имеют центросому и лизосомы. Центросома состоит из двух тел, центриолей, роль которых в делении клеток неизвестна. Лизосомы — это пищеварительные органеллы клеток животных.

Растительные клетки имеют клеточную стенку, хлоропласты и центральную вакуоль. Стенка растительной клетки, основным компонентом которой является целлюлоза, защищает клетку, обеспечивает структурную поддержку и придает форму клетке. Фотосинтез происходит в хлоропластах. Центральная вакуоль расширяется, увеличивая клетку без необходимости производить больше цитоплазмы.

Эндомембранная система включает ядерную оболочку, эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы, везикулы, а также плазматическую мембрану. Эти клеточные компоненты работают вместе, чтобы модифицировать, упаковывать, маркировать и транспортировать мембранные липиды и белки.

Цитоскелет состоит из трех различных типов белковых элементов. Микрофиламенты придают клетке жесткость и форму, а также облегчают клеточные движения. Промежуточные волокна несут напряжение и закрепляют на месте ядро ​​и другие органеллы.Микротрубочки помогают клетке сопротивляться сжатию, служат дорожками для моторных белков, которые перемещают везикулы через клетку и тянут реплицированные хромосомы к противоположным концам делящейся клетки. Они также являются структурными элементами центриолей, жгутиков и ресничек.

Клетки животных общаются через свои внеклеточные матрицы и связаны друг с другом плотными контактами, десмосомами и щелевыми контактами. Клетки растений связаны и общаются друг с другом с помощью плазмодесм.

Что из следующего встречается как в эукариотических, так и в прокариотических клетках?

1. ядро ​​
2. митохондрия
3. вакуоль
4. рибосома

[show-answer q = ”506924 ″] Показать ответ [/ show-answer]
[hidden-answer a =” 506924 ″] 4 [/ hidden-answer]

Что из перечисленного не является компонентом эндомембранной системы?

1. митохондрия
2. Аппарат Гольджи
3. эндоплазматическая сеть
4. лизосома

[show-answer q = ”271270 ″] Показать ответ [/ show-answer]
[hidden-answer a =” 271270 ″] 1 [/ hidden-answer]

В контексте клеточной биологии, что мы подразумеваем под формой следует за функцией? Каковы хотя бы два примера этой концепции?

«Форма следует за функцией» относится к идее, что функция части тела определяет форму этой части тела.Например, такие организмы, как птицы или рыбы, которые быстро летают или плавают по воздуху или воде, имеют обтекаемые тела, уменьшающие сопротивление. На уровне клетки, в тканях, участвующих в секреторных функциях, таких как слюнные железы, в клетках много Гольджи.

Глоссарий

стенка ячейки

жесткое клеточное покрытие, состоящее из целлюлозы у растений, пептидогликана у бактерий, непептидогликановых соединений у архей и хитина у грибов, которое защищает клетку, обеспечивает структурную поддержку и придает форму клетке

центральная вакуоль

крупная органелла растительной клетки, которая действует как хранилище, резервуар для воды и место деградации макромолекул

хлоропласт

Органелла растительной клетки, осуществляющая фотосинтез

ресничка

(множественное число: реснички) короткая, похожая на волосы структура, которая в большом количестве выступает от плазматической мембраны и используется для перемещения всей клетки или перемещения веществ по внешней поверхности клетки

цитоплазма

вся область между плазматической мембраной и ядерной оболочкой, состоящая из органелл, взвешенных в гелеобразном цитозоле, цитоскелете и различных химических веществах

цитоскелет

сеть белковых волокон, которая в совокупности поддерживает форму клетки, удерживает некоторые органеллы в определенных положениях, позволяет цитоплазме и пузырькам перемещаться внутри клетки и позволяет одноклеточным организмам перемещаться

цитозоль

гелеобразный материал цитоплазмы, в которой подвешены клеточные структуры

десмосома

связь между соседними эпителиальными клетками, которая образуется, когда кадгерины в плазматической мембране прикрепляются к промежуточным филаментам

эндомембранная система

Группа органелл и мембран в эукариотических клетках, которые работают вместе, чтобы модифицировать, упаковывать и транспортировать липиды и белки

эндоплазматический ретикулум (ER)

серия взаимосвязанных мембранных структур внутри эукариотических клеток, которые коллективно модифицируют белки и синтезируют липиды

внеклеточный матрикс

материал, в первую очередь коллаген, гликопротеины и протеогликаны, секретируемый клетками животных, который удерживает клетки вместе как ткань, позволяет клеткам связываться друг с другом и обеспечивает механическую защиту и закрепление клеток в ткани

жгутик

(множественное число: жгутики) длинная, похожая на волосы структура, которая простирается от плазматической мембраны и используется для перемещения клетки.

щелевой переход

канал между двумя соседними клетками животных, который позволяет ионам, питательным веществам и другим низкомолекулярным веществам проходить между клетками, позволяя клеткам общаться

Аппарат Гольджи

эукариотическая органелла, состоящая из ряда уложенных друг на друга мембран, которая сортирует, маркирует и упаковывает липиды и белки для распределения

лизосома

органелла в животной клетке, которая функционирует как пищеварительный компонент клетки; расщепляет белки, полисахариды, липиды, нуклеиновые кислоты и даже изношенные органеллы

митохондрии

(единственное число: митохондрия) клеточные органеллы, ответственные за выполнение клеточного дыхания, что приводит к выработке АТФ, основной молекулы, несущей энергию клетки.

ядерная оболочка

— структура с двойной мембраной, которая составляет самую внешнюю часть ядра.

ядрышко

темное тело в ядре, которое отвечает за сборку субъединиц рибосомы

ядро ​​

клеточная органелла, в которой находится ДНК клетки и управляет синтезом рибосом и белков

пероксисома

небольшая круглая органелла, которая содержит перекись водорода, окисляет жирные кислоты и аминокислоты и выводит токсины от многих ядов

плазматическая мембрана

бислой фосфолипидов со встроенными (интегральными) или прикрепленными (периферическими) белками, который отделяет внутреннее содержимое клетки от окружающей среды

плазмодесма

(множественное число: плазмодесмы) канал, который проходит между клеточными стенками соседних растительных клеток, соединяет их цитоплазму и позволяет транспортировать материалы от клетки к клетке

рибосома

клеточная структура, которая осуществляет синтез белка

грубая эндоплазматическая сеть (RER)

Область эндоплазматического ретикулума, усеянная рибосомами и участвующая в модификации белка

гладкая эндоплазматическая сеть (SER)

область эндоплазматического ретикулума, на цитоплазматической поверхности которой мало или совсем нет рибосом, и которая синтезирует углеводы, липиды и стероидные гормоны; детоксифицирует химические вещества, такие как пестициды, консерванты, лекарства и загрязнители окружающей среды, и накапливает ионы кальция

плотное соединение

плотное соединение между двумя соседними клетками животных, созданное прилипанием белка

вакуоль

мембраносвязанный мешок размером несколько больше пузырька, который отвечает за хранение и транспортировку клеток

пузырек

— небольшой мембраносвязанный мешок, отвечающий за хранение и транспортировку клеток; его мембрана способна сливаться с плазматической мембраной и мембранами эндоплазматического ретикулума и аппарата Гольджи

Клеточные органеллы

Биология 101 Компьютерная лаборатория

Органеллы

Все клетки, будь то прокариотические или эукариотические, имеют некоторые общие черты.Вот эти общие черты: ДНК , генетический материал, содержащийся в одной или нескольких хромосомах и расположенный в немембранно-связанной области нуклеоида у прокариот и в мембраносвязанном ядре у эукариот Плазменная мембрана , фосфолипидный бислой с белками, который отделяет клетку от окружающей среды и действует как селективный барьер для импорта и экспорта материалов Цитоплазма , остальной материал клетки внутри плазматической мембраны, за исключением области нуклеоида или ядра, который состоит из жидкой части, называемой цитозолем, и органелл и других взвешенных в ней частиц Рибосомы , органеллы, на которых происходит синтез белка

---

Прокариотические клетки принципиально отличаются по своей внутренней организации от эукариотических клеток.Примечательно, что прокариотические клетки лишены ядра и мембранных органелл. Прокариотические клетки обладают следующими особенностями: 1. Генетический материал (ДНК) локализован в области, называемой нуклеоидом, которая не имеет окружающей мембраны. 2. Клетка содержит большое количество рибосом, которые используются для синтеза белка. 3. На периферии клетки находится плазматическая мембрана. У некоторых прокариот плазматическая мембрана складывается, образуя структуры, называемые мезосомами, функция которых до конца не изучена. 4. За пределами плазматической мембраны большинства прокариот находится довольно жесткая стенка, которая придает организму его форму. Стенки бактерий состоят из пептидогликанов. Иногда встречается и внешняя капсула. Обратите внимание, что клеточная стенка прокариот химически отличается от эукариотической клеточной стенки растительных клеток и протистов. 5. У некоторых бактерий есть жгутики, которые используются для передвижения, и / или пили, которые могут использоваться для приведения двух клеток в тесный контакт и, возможно, для облегчения передачи генетического материала.

---

Эукариотические клетки содержат связанное с мембраной ядро ​​и многочисленные окруженные мембраной органеллы (например, митохондрии, лизосомы, аппарат Гольджи), которых нет у прокариот. Животные, растения, грибы и простейшие — все это эукариоты. Эукариотические клетки сложнее прокариотических клеток и встречаются во множестве различных форм.

Ядро содержит большую часть генетического материала (ДНК) клетки.Дополнительная ДНК находится в митохондриях и (если есть) хлоропластах. Ядерная ДНК образует комплекс с белками с образованием хроматина, который организован в виде ряда линейных хромосом. Генетический контроль клетки осуществляется путем производства РНК в ядре (процесс транскрипции) и последующего переноса этой РНК на рибосому в цитоплазме, куда направляется синтез белка (процесс трансляции). Полученные белки выполняют функции клетки. В ядре также расположены ядрышки или ядрышки, органеллы, в которых собраны рибосомы.Ядро ограничено ядерной оболочкой, двойной мембраной, перфорированной порами и связанной с мембранной системой грубого эндоплазматического ретикулума.

Цитоскелет состоит из микротрубочек, промежуточных волокон и микрофиламентов, которые вместе поддерживают форму клетки, закрепляют органеллы и вызывают движение клеток. Микротрубочки и микрофиламенты часто собираются и разбираются в соответствии с потребностями клетки в перемещении и поддержании формы клетки.Промежуточные волокна более постоянны, чем микротрубочки и микрофиламенты. На представленных здесь клеточных диаграммах представлены эпителиальные клетки кишечника с пальцеобразными выступами, микроворсинки. Расположение и внешний вид цитоскелетных волокон в разных типах клеток будут различаться.

Рибосома является местом синтеза белка в клетке. Каждая рибосома состоит из большой субъединицы и небольшой субъединицы, каждая из которых содержит рРНК (рибосомную РНК) и рибосомные белки.При синтезе белка мРНК (информационная РНК) перемещается через рибосому, в то время как аминокислоты, присоединенные к тРНК (транспортная РНК), доставляются к рибосоме. Аминокислоты соединяются для образования белка. Вы можете получить дополнительную информацию о «От гена к белку: перевод». Рибосомы существуют в цитоплазме в свободном состоянии и связаны с эндоплазматическим ретикулумом (ER). Свободные рибосомы синтезируют белки, которые функционируют в цитозоле, а связанные рибосомы производят белки, которые распределяются мембранными системами, включая те, которые секретируются из клетки.

Плазматическая мембрана (также называемая клеточной мембраной) представляет собой фосфолипидный бислой со встроенными белками, который окружает каждую живую клетку. Эта мембрана блокирует неконтролируемое перемещение водорастворимых материалов внутрь или из клетки. Различные белки, встроенные в бислой фосфолипидов, проникают внутрь и через бислой трехмерно. Именно белки мембраны отвечают за определенные функции плазматической мембраны.Эти функции включают в себя управление потоком питательных веществ и ионов в клетки и из них, опосредование реакции клетки на внешние стимулы (процесс, называемый трансдукцией сигнала) и взаимодействие с соседними клетками. Все мембранные органеллы эукариотических клеток имеют общий признак фосфолипидного бислоя, хотя белки в каждом случае различаются.

Митохондрии (единственное число = митохондрии) — это места клеточного дыхания, процесса, который генерирует АТФ из субстратов в реакциях с использованием кислорода.Все эукариотические клетки содержат митохондрии, часто по несколько сотен на клетку. Каждая митохондрия имеет длину около 1-10 мкм. Митохондрии содержат ферменты и другие компоненты, необходимые для ферментных комплексов, катализирующих дыхание. Основная функция митохондрий — синтез АТФ (аденозинтрифосфата) из АДФ (аденозиндифосфата) и Pi (неорганического фосфата).

Митохондрии — это большие органеллы, содержащие ДНК и окруженные двойной мембраной.Внутренняя оболочка сильно извилистая, с глубокими складками, называемыми кристами. Мембраны делят митохондрию на два отсека: центральный матрикс и межмембранное пространство. ДНК в форме кольцевой или линейной молекулы находится в матрице. Митохондриальная ДНК кодирует многие компоненты митохондриальной функции, в то время как ядерная ДНК кодирует остальные компоненты. Компоненты механизма синтеза белков, специфичные для митохондрий, — рибосомы, тРНК, специфические белки и ферменты — также обнаруживаются в матриксе.

Все эукариотические клетки имеют внутри себя функционально взаимосвязанную мембранную систему, эндомембранную систему , которая состоит из ядерной оболочки, эндоплазматического ретикулума (ЭР), аппарата Гольджи, пузырьков и других органелл, полученных из них (например, лизосом, пероксисом), и плазматическая мембрана. Многие материалы, включая некоторые белки, сортируются функционально клеточными мембранами эндомембранной системы. Различные вовлеченные мембраны, хотя и взаимосвязаны, различаются по структуре и функциям. Эндомембранная система играет очень важную роль в перемещении материалов по клетке, особенно белков и мембран (последнее называется мембранным переносом). Например, в то время как многие белки образуются на рибосомах, которые свободны в цитоплазме и остаются в цитоплазме, другие белки образуются на рибосомах, связанных с грубым эндоплазматическим ретикулумом (RER). Последние белки вставляются в просвет RER, к ним добавляются углеводы для производства гликопротеинов, а затем они перемещаются в цис-сторону аппарата Гольджи в транспортных пузырьках, которые отталкиваются от мембраны ER.Внутри Гольджи белок может быть дополнительно модифицирован и затем отправлен из трансфокальной зоны в новую транспортную везикулу. Эти везикулы перемещаются через цитоплазму к своему конечному пункту назначения с помощью цитоскелета. Мы можем думать о системе как о серии сменных дворов и железнодорожных путей, где материалы сортируются в соответствии с их пунктами назначения на промежуточных станциях и отправляются в эти пункты назначения по определенным дорожкам в цитоскелете.

Белки, предназначенные для секреции, образуются на рибосомах, связанных с RER.Белки перемещаются через эндомембранную систему и отправляются через трансфокатор аппарата Гольджи в транспортных пузырьках, которые перемещаются через цитоплазму и затем сливаются с плазматической мембраной, высвобождая белок за пределы клетки. Примерами секреторных белков являются коллаген, инсулин и пищеварительные ферменты желудка и кишечника. (Подобным образом белки, предназначенные для определенной клеточной органеллы, перемещаются к органелле в транспортных пузырьках, которые откладывают свое содержимое в органелле путем слияния мембран.) Подобно секреторным белкам и некоторым другим белкам, белки, предназначенные для лизосом, образуются на рибосомах, связанных с RER, и перемещаются через эндомембранную систему. В этом случае везикула, содержащая лизосомный белок, которая отрастает из трансфокации аппарата Гольджи, является самой лизосомой.

---

На приведенном ниже рисунке показаны структуры, общие для клеток животных и растений, а также структуры, уникальные для каждой из них.Структуры, общие как для растительных, так и для животных клеток, помечаются между клетками; структуры, уникальные для растений, помечены слева от клеток, а уникальные для животных — справа.

Хлоропласты — это органеллы растительной клетки, содержащие хлорофилл и ферменты, необходимые для фотосинтеза, светозависимого синтеза углеводов из углекислого газа (CO2) и воды (h3O). Кислород (O2) является продуктом процесса фотосинтеза и выбрасывается в атмосферу.Хлоропласты — это большие органеллы, ограниченные двойной мембраной и содержащие ДНК. В отличие от двойной мембраны митохондрий, внутренняя мембрана не свернута. От двойной мембраны отчетливо отделяется внутренняя мембранная система, состоящая из уплощенных мешочков, называемых тилакоидами. Пространство между тилакоидом и внешними мембранами называется стромой. Строма содержит ДНК хлоропласта, а также компоненты механизма синтеза белков, специфичные для хлоропласта, а именно рибосомы, тРНК и специфические белки и ферменты.Большинство компонентов фотосинтеза находится в тилакоидах. Мембраны тилакоидов организованы в стопки, называемые грана. Внутренняя часть тилакоида — это просвет.

---

© 2009 Wilhelm S. Cruz, Все Права защищены .