6 - митохондриите и пластиди
Митохондриите и хлоропластите
1.Mitohondrii, структура, функционално значение
2.Plastidy, структура, сорт, функция
3.Problema произход на митохондриите и пластиди. Относителната автономността
Митохондриите и пластиди - dvuhmembrannye органели на еукариотни клетки. Митохондриите са открити във всички клетки на животни и растения. Пластидите са характерни за растителни клетки, носещи процеса на фотосинтезата. Тези органели имат подобен план на структурата и някои общи свойства. Въпреки това, основните метаболитни процеси са съществено различни един от друг.
1.Mitohondrii, структура, функционално значение
Обща характеристика на митохондриите. Митохондриите (гръцки "благоприятно при борбата." - нишка "hondrion" - зърно, гранула) - кръгли, овални или пръчковидните органели dvuhmembrannye около 0.2-1 микрона в диаметър и 7-10 микрона в дължина. Тези органели могат да бъдат открити чрез светлинна микроскопия, защото те имат достатъчен размер и висока плътност. Характеристики на вътрешната структура те могат да се научат само с електронен микроскоп. Митохондриите са открити през 1894 Г. Р. Altmanom, който им даде име "bioblasty". Терминът "митохондриите" К. Benda е въведена през 1897 Митохондриите съществува в почти всички еукариотни клетки. В анаеробни организми (чревния амеба, и т.н.). Не са митохондрии. Броят на митохондриите в клетките варира от 1 до 100 хиляди., В зависимост от вида на функционалната активност и клетъчната възраст. Тъй като митохондрии в растителни клетки зад животни; и при млади клетки повече, отколкото в старите. Жизненият цикъл на митохондриите е след няколко дни. В клетката митохондрии обикновено се натрупват до части от цитоплазмата, където има необходимост от АТР. Например, в сърдечните мускулни митохондриите са близо миофибрили и сперматозоиди форма спирала около стака притежателя ос.
Ultramicroscopic структура на митохондриите. Митохондриите са обградени от две мембрани, всеки с дебелина около 7 нм. Външната мембрана се отделя от вътрешната intermembrane пространство е около 10-20 нм встрани. Външната мембрана е гладка, докато вътрешните форми гънки - Кристи (латински "Christa." - гребен израстък), повишаване на неговата повърхност. Броят на митохондриите cristae различно в различни клетки. Те могат да бъдат от няколко десетки до няколко стотици. Особено много cristae в митохондриите на активно функциониращи клетки, такива като мускул. В cristae разположени електронна транспортна верига и свързаната с него ADP фосфорилиране (окислително фосфорилиране). Вътрешното пространство на митохондриите попълнено хомогенно вещество, наречено матрица. Митохондриални cristae обикновено не са напълно блокират кухината на митохондриите. Затова матрица цялата е непрекъснато. Матрицата съдържа кръгова ДНК молекула, митохондриални рибозоми възникнат отлагане на калциеви и магнезиеви соли. В синтезата на митохондриална ДНК молекули, РНК от различни видове, рибозоми, участващи в синтеза на редица митохондриални протеини. Малкият размер на митохондриална ДНК не позволяват да кодира синтезата на митохондриални протеини. Следователно, синтезът на повечето протеини на митохондриите е под контрол и ядрената извършва в цитоплазмата. растеж и функция на митохондриите е невъзможно без тези протеини. Митохондриална ДНК кодира структурни протеини, които са отговорни за правилното интегриране в митохондриалните мембрани отделни функционални компоненти.
Възпроизвеждането на митохондриите. Митохондриите размножават чрез делене или свиване основен митохондриална фрагментация в малък. Създадена по този начин може да митохондриите растат и се разделят отново.
митохондриалната функция. Основната функция на митохондриите е синтезата на АТР. Този процес се появява в резултат на окисляване на органични субстрати и ADP фосфорилиране. Първата стъпка от този процес се случва в цитоплазмата в анаеробни условия. Тъй като основната субстратът е глюкоза, процесът е известен като гликолиза. На този етап, субстратът се подлага на ензимно разцепване на пирогроздена киселина с едновременно синтеза на малки количества от АТР. Вторият етап се извършва в митохондриите, и изисква наличието на кислород. На този етап, по-нататъшното окисляване на пирогроздена киселина с развитието на СО2 да акцептори и електронен трансфер. Тези реакции се провеждат при използване на редица ензими на цикъла на трикарбоксилна киселина, които са локализирани в митохондриалния матрикс. Освободеният в процеса на окисление в цикъла на Кребс, електрони се транспортират към дихателната верига (електронна транспортна верига). Веригата за дишане, те са свързани с молекулен кислород, за да образуват водни молекули. В резултат на малки порции се освобождава енергия, която се съхранява под формата на АТР. Пълно окисление на една молекула глюкоза до въглероден диоксид и вода, осигурява енергия за презареждане 38 АТР (2 молекули в цитоплазмата на митохондриите и 36).
Аналози на митохондрии в бактерии. В бактерии, митохондрии не. Вместо това те имат електронен транспорт верига, локализирани в клетъчната мембрана.
2.Plastidy, структура, сорт, функция. Произходът на пластида
Пластиди (чрез създаване grech.plastides- формиране.) - това dvuhmembrannye органели, типични за еукариотни фотосинтезиращи организми. Има три основни вида пластиди: хлоропласти, хромопласти и левкопласт. Съвкупността от пластиди в клетка, наречена plastidomom. Пластиди са свързани помежду си с един единствен произход в онтогенезата от proplastids меристематични клетки. Всеки един от тези видове могат при определени условия да премине от едно на друго. Подобно на митохондриите, пластиди съдържат собствената си ДНК. Следователно, те също са в състояние да се реплицира независимо от клетъчното делене.
Хлоропласти (от гръцките «chloros» -. Грийн, «plastos» - класика) - е пластиди които се извършва фотосинтеза.
Обща характеристика на хлоропластите. Хлоропласти са органели зелени 5-10 микрона в дължина и ширина на 2-4 микрона. В зелени водорасли хлоропласти възникне гигантски (хроматофори), като достига дължина от 50 микрона. В висши растения хлоропласти имат лещовидна или елипсовидна форма. Броят на хлоропласти в клетката може да варира от един (някои зелени водорасли) до хиляда (рошава коса). В клетките на висшите растения е средно 15-50 хлоропласти. Обикновено хлоропласти равномерно разпределени в цитоплазмата, но понякога те са групирани около ядрото или клетъчната мембрана. Очевидно е, че това зависи от външни фактори (интензитета на светлината).
Ultramicroscopic структура на хлоропласти. Той се отделя от цитоплазмата хлоропласти две мембрани, всеки с дебелина около 7 нм. Между мембрани intermembrane пространство е около 20-30 нанометра в диаметър. Гладка външна мембрана, вътрешна има сгъната структура. Thylakoids са разположени между гънките. с форма на диск. Thylakoids форма А колоноподобни стека монети, наречени аспекти. М ezhdu свързан други Grana thylakoids (ламели прагче). Броят на thylakoids на едно лице варира от няколко до 50 или повече. От друга страна, в висши растения хлоропластен е около 50 лица (40-60), подредени шахматно редове. Тази договореност предвижда максимална осветеност на всяко лице. Центровете на лицата е хлорофил, заобиколен от протеинов слой; тогава има слой от липиди, протеини и хлорофил отново. Хлорофил има сложна химическа структура и съществува в няколко варианта (а. Б. В. D). В висши растения и водорасли като основен пигмент съдържащи lorofill и х с формула C55 N72 О5 N 4М грама. Като допълнително съдържа хлорофил б (висши растения, зелени водорасли), хлорофил а (кафяви водорасли и диатомеи), хлорофил г (червени водорасли). образуване на хлорофил среща само в присъствието на светлина и на желязо, което играе ролята на катализатор. Матрицата хлоропластен е безцветен хомогенен материал запълване на пространството между thylakoids. матрица ензим са "тъмна фаза" фотосинтеза, ДНК, РНК, рибозоми. В допълнение, в матрицата се случва първичен нишесте нанасяне под формата на нишестените гранули.
· Полу-автономна (имат собствен апарат протеин-синтезиране, но повечето от генетичната информация се съхранява в ядрото);
· Капацитет за независимо движение (отдалечавайки се от пряка слънчева светлина);
· Възможност за самостоятелно копие.
Възпроизвеждането на хлоропласти. Proplastids развиват от хлоропласти, които са в състояние да се възпроизвеждат чрез деление. В висши растения, разделението е също, зрели хлоропласти, но е изключително рядко. По време на отлежаването на листа и стъбла, плодове узряват хлоропласти губят зелен цвят, превръщайки се в хромопласти.
хлоропластов функция. Основната функция на хлоропласти - фотосинтеза. Освен хлоропластите на фотосинтеза се извършва синтеза на АТФ от АДФ (фосфорилиране), липидния синтез, нишесте, протеини. Хлоропластите също се синтезират ензими осигурява светлина фаза на фотосинтеза.
Хромопласти (от гръцки - chromatos. Цветен, боя и «plastos» - класика) - е боядисани пластиди. Техният цвят се дължи на присъствието на следните пигменти: каротин (оранжево-жълт), ликопен (червено) и ксантофил (жълт). Хромопласти са особено многобройни в клетките на листенца на цветя и овощни кожи. Повечето хромопласти в сектора на плодовете и увехнали цветя и листа. Хромопласти могат да се развиват от хлоропласти, които по този начин губят хлорофил и каротеноиди се натрупват. Това се случва по време на зреенето на много плодове: nalivshis мек сок, те пожълтяват, включете розово или руж. Основната функция е да се гарантира най-хромопласти живопис цветя, плодове, семена.
За разлика левкопласт, особено хлоропластен вътрешната мембрана на thylakoid на хлоропластен не образуват (или образува единична). Хромопласти - е крайният резултат от развитието на пластидите (хлоропласти се трансформират в хромопласти и пластиди).
Левкопласт (от гръцки leucos -. Бяла plastos - старомоден, създадени). Това безцветно пластиди кръг, яйцевидна, вретеновиден. Да не би в подземните части на растенията, семена, епидермис, произтичат ядро. Особено богати левкопласт картофени клубени. Вътрешната обвивка образува няколко thylakoids. В светлината на хлоропласти са оформени хлоропласти. Левкопласт, които се синтезират и натрупаните вторичен нишесте, наречени амилопласт. масло - eylaloplastami. протеини - proteoplastami. Основната функция на левкопласт - е натрупването на хранителни вещества.
3.Problema произход на митохондриите и пластиди. Относителната автономността
Има две основни теории за произхода на митохондриите и пластидите. Тази теория на пряк родство и сериен endosymbiosis. Според теорията на директен родство на митохондриите и пластиди, образувани от kompartizatsii клетката. Фотосинтезиращи еукариоти еволюирали от фотосинтезиращи прокариоти. Образовани автотрофни еукариотни клетки чрез вътреклетъчни диференциация образува митохондриите. В резултат на загубата на пластиди от autotrophs настъпили животни и гъби.
Най-разумното е теорията на сериен endosymbiosis. Според тази теория появата на еукариотни клетки е преминал през няколко етапа на симбиоза с други клетки. В първия етап клетъчния тип анаеробни бактерии хетеротрофни включени свободно аеробни бактерии трансформирани в митохондриите. Наред с това, в прокариотна клетка гостоприемник genofor формира отделно от ядро цитоплазмата. По този начин, не е първият еукариотната клетка, която е била хетеротрофична. Еукариотните клетки, причинени от повтарящи симбиози, включени в синьо-зелени водорасли, което е довело до появата на тези видове структури на хлоропласти. По този начин, митохондриите са в хетеротрофни еукариотни клетки, когато последният, получена в резултат на симбиоза на пластидите. В бъдеще, в резултат на природни митохондриите за подбор и хлоропласти сме загубили част от генетичния материал и трансформирани в структури с ограничена автономия.
Доказателство теория endosymbiotic:
1. сходството на структурата и енергийни процеси в митохондриите и бактерии, от една страна, и цианобактерии и хлоропласти, от друга страна.
2. митохондрии и пластиди имат собствен протеин синтез система специфични (ДНК, РНК, рибозоми). Особеност на тази система се намира в автономността и рязък контраст с тази на клетката.
3. ДНК на митохондриите и пластиди представлява малка циклична или линейна молекула, която се различава от ДНК на ядрото и неговите характеристики приближаващи ДНК прокариотни клетки. Синтез пластиди и митохондриалната ДНК независимо от синтез ядрена ДНК.
4. В митохондриите и хлоропластите са m-RNA, т-РНК, г-РНК. Рибозомите и рРНК тези органели са много различни от тези в цитоплазмата. По-специално рибозом митохондрии и хлоропласти, за разлика от цитоплазмени рибозомите, са чувствителни към антибиотика хлорамфеникол инхибира синтеза на протеини в прокариотни клетки.
5. Увеличаването на броя на митохондриите се осъществява чрез растеж и делене изходен митохондриите. Увеличаване на броя на хлоропласти се случва през proplastids промени, които, от своя страна, умножени по дивизия.
Тази теория обяснява и запазването на митохондриите и пластидите остатъци репликация системи и ви позволява да се изгради последователна филогенеза на прокариоти към еукариоти.
Относителната автономността на хлоропласти и пластиди. В някои отношения, митохондрии и хлоропласти се държат като самостоятелни организми. Например, тези структури са образувани само от започването на митохондриите и хлоропласти. Това е демонстрирано при експерименти на растителни клетки, които инхибират образуването на хлоропласти антибиотик стрептомицин и дрождеви клетки, които потискат образуването на митохондриите други лекарства. След тези клетки, за да имат и не се възстанови липсващите органели. Причината е, че митохондриите и хлоропласти съдържат определено количество от своя генетичен материал (ДНК), която кодира част от тяхната структура. Ако ДНК е загубено, което се случва в потискането на образуването на органели, структурата може да бъде пресъздадена. И двата вида имат собствените органели протеин-синтезиране система (рибозомна РНК и прехвърляне), който е малко по-различен от основните системи клетъчни протеини синтез; Известно е, например, че протеин-синтезиране органели система може да бъде потиснато чрез антибиотици, докато те не действат върху основната система. ДНК органели отговорни за по-голямата част от екстрахромозомална или цитоплазмена наследство. Екстрахро наследственост не подлежи на Мендел закони, тъй като разделянето на ДНК на клетката органели се предава на дъщерните клетки чрез различни от хромозома. Изследване на мутации, които се случват в ДНК на органели, хромозоми и ДНК показва, че ДНК органел отговорен за част от органели структура; повечето от техните протеини са кодирани в гените, разположени на хромозоми. Относителната автономността на митохондриите и пластиди се разглежда като един от доказателствата за тяхната симбиоза произход.
Плътност - е теглото на веществото, съдържащо се в единица обем.
Мускулна - орган движение, което се основава на набраздени мускулни влакна, свързани с съединителната тъкан на връзки.