Митохондрии.
Митохондрии были открыты в 1894 году Р.Альтманом. Несмотря на то, что слово "митос" с греческого переводится как нить, "хондрион" - зерно, митохондрии бывают различной формы - в виде нитей, зернышек, палочек, шаров. В среднем толщина их составляет от 0,5 мкм до 1 мкм, а длина 5-10 мкм. Количество митохондрий зависит от функциональной активности клетки и в среднем колеблется от 30 до 2500 тысяч. Так, например, в лимфоцитах их насчитывается 25-30, в гепатоцитах может достигнуть 2500 тысячи. В мышцах насекомых, участвующих в полете количество митохондрий может достигнуть нескольких тысяч. Кроме того, количество митохондрий уменьшаются в процессе индивидуального развития организма. Но в сперматозоиде находится одна крупная митохондрия, спирально закрученная вокруг жгутика. Одну митохондрию можно встретить и у человеческого паразита - трипаносомы.
Ультромикроскопическое строение митохондрий было обнаружено с помощью электронного микроскопа. Митохондрии покрыты двойным слоем мембран, отличающихся по своему химическому составу и выполняемой функции. Толщина мембран в среднем составляет - 8 нм, а пространство между мембранами равно 10 - 20 нм. Внешняя мембрана - гладкая, а внутренняя образует выросты - кристы. Исследователями обнаружено, что у представителей типа простейших и у одноклеточных водорослей кристы имеют форму трубочек диаметром 50 нм и называются тубулами. А у более высокоорганизованных растений и животных они плоские и напоминают форму листа. Внутренняя среда митохондрий называется матриксом и имеет более плотную консистенцию, чем гиалоплазма. В матриксе имеются полисахариды (гликоген), ионы кальция и магния, концентрирующихся в маленьких зернышках диаметром 20-40 нм. В матриксе имеется свои собственные ДНК, РНК, рибосомы,ферменты. Все эти вещества необходимы для собственного синтеза белка, который ничем не отличается от биосинтеза в прокариотической клетке, что подтверждает симбиотическую теорию происхождения митохондрий.
Изучение тонкого строения митохондрий с помощью электронного микроскопа позволило обнаружить на кристах грибовидные образования - АТФ-сомы. Это ферменты, участвующие в синтезе АТФ. На одном квадратном микрометре их может быть до 400 штук. Таким образом, митохондрии являются главной энергетической "валютой" клетки. В митохондриях происходит окислительное фосфорилирование АДФ в АТФ. Размножаются митохондрии делением и живут 10 дней. Наличие собственного аппарата биосинтеза белка и способности самостоятельно размножаться позволяют отнести митохондрии к полуавтономным органоидам.
Пластиды.
Пластиды были открыты в 1676 году А. Левенгуком с помощью светового микроскопа. Подробное изучение пластид показало, что они по многим параметрам сходны с митохондриями, а именно:
1.Имеют двойную мембрану.
2.Возможно произошли из прокариотических клеток.
3.Имеют собственный аппарат биосинтеза белка.
4.Самостоятельно делятся.
5.Синтезируют АТФ (для собственных нужд).
Отличительной особенностью пластид является наличие их только в растительной клетке. Кроме того, различают три разновидности пластид: лейкопласты, хромопласты и хлоропласты Лейкопласты - это бесцветные пластиды, основным предназначением которых является накопление различных питательных веществ. Они могут находиться в клубнях (картофель), в корнях, в семенах и плодах растений. В зависимости от природы накопленных веществ лейкопласты делятся на три группы:
а) амилопласты - лейкопласты, накапливающие крахмал.
б) липидопласты - пластиды, собирающие жиры и масла.
в) протеинопласты - разновидность лейкопластов, в которых откладывается белок
Хромопласты - это цветные пластиды, придающие различную окраску цветам, плодам, стеблям и листьям,которая привлекает животных и насекомых., что играет немаловажную роль при перекрестном опылении и распространении семян и плодов.
Хлоропласты - зеленые пластиды, основная функция которых - фотосинтез - превращение неорганических веществ в органические за счет энергии солнечного света. Форма пластид похожа на двояковыпуклую линзу и имеет размеры от 5 до 10 мкм. Как было сказано выше, пластиды имеют две мембраны - наружную и внутреннюю. Наружная – гладкая, а внутренняя образует складки, внутри которых находятся граны – стопки тиллакоидов. Во внутренней среде хлоропластов - строме могут находиться до 50 гран. На тиллакоидах гран и располагается хлорофилл, с помощью которого и происходят реакции фотосинтеза. Пластиды, как и митохондрии, являются полуавтономными органоидами. Наличие собственного аппарата биосинтеза белка позволяет им самостоятельно делиться.
БЕЗМЕМБРАННЫЕ ОРГАНОИДЫ
Клеточный центр.
В виду того, что этот органоид расположен в центре клетки он был назван центросомой от латинских слов "центрум" - середина и "сома" - тело. Клеточный центр встречается в клетках животных, грибов и водорослей. В клетках высших растений, обычно, не встречается. Клеточный центр состоит из двух перпендикулярно расположенных центриолей. В свою очередь каждая центриоль состоит из 9 триплетов, в каждом из которых находится по 3 микротрубочки. Интересно отметить, что в диплоидных клетках их 2 пары, а в гаплоидных - половых клетках по одной.Длина каждой центриоли в среднем достигает 0,3 мкм 0,5 мкм, а диаметр всего 0,1 - 0.2 мкм. Функции клеточного центра до конца не выяснены, отмечено только их участие в делении клетки - а именно в I фазе деления - профазе центриоли расходятся по полюсам клетки и образуют веретено деления. Однако в растительных клетках веретено деления образуется и без участия клеточного центра.
Рибосомы.
Рибосомы были открыты с помощью электронного микроскопа Дж.Паладе в 1955 году. Это общий органоид, встречающийся во всех видах клеток и имеющий округлую форму диаметром15 - 35 нм. Рибосома - это безмембранный органоид, состоящий из двух субъединиц - большой и малой. Эти субъединицы синтезируются в ядрышках ядра и соединяются только в цитоплазме во время синтеза белка на одной информационной РНК в присутствие ионов магния. Несколько рибосом нанизанных на одну матричную РНК называют полисомой. Полисомы бывают:
1. Свободные - полисомы, свободно располагающиеся в гиалоплазме и синтезирующие необходимые для клетки белки.
2.Связанные - прикрепленные к гранулярной ЭПС полисомы. Синтезируемые ими белки транспортируются за пределы клетки и используются для нужд всего организма, например в процессе переваривания пищи.
По своему происхождению рибосомы подразделяются на:
1. Прокариотические рибосомы - это мелкие органоиды с коэффициентом седиментации 70S, зависящим от конфигурации и молекулярной массы частиц, осаждаемых при центрифугировании. При центрифугировании они отделяются на большую (50S) и малую (30S) субчастицы, которые в свою очередь диссоциируют на белки и рибосомной РНК. 30S- субчастица состоит из 21 молекулы белка и одной молекулы 16-S-РНК. 50-S-cубчастица содержит 34 молекулы белка и 2 молекулы рибосомной РНК (5S и 23S). В митохондриях и хлоропластах эукариотических клеток содержатся точно такие же прокариотические рибосомы, что свидетельствует об их происхождении. Рибосомы митохондрий и пластид синтезируют белок для своих нужд.
2.Эукариотические рибосомы крупнее прокариотических и имеют коэффициент седиментации 80S.При центрифугировании они распадаются на большую (60S) и малую (40S) субчастицы. Малая субчастица состоит из одной молекулы 18S-РНК, большая - из 3 молекул РНК (5S, 7S и 28S).