§ 14. Будова еукаріотичної клітини: мітохондрії і пластиди

Пригадайте функції хлоропластів. Які види пластид ви знаєте? Які організми називають анаеробами? Які особливості забарвлення хлоропластів у різних представників водоростей? Чим вони зумовлені? Що таке АТФ?

Мітохондрії і пластиди - органели клітин еукаріотів, поверхневий апарат яких зазвичай складається з двох мембран, розділених міжмембранним простором. З іншими органелами клітини мітохондрії та пластиди просторово не пов’язані. Спільними їхніми функціями є участь в енергетичному обміні клітини.

Мал. 14.1. Будова мітохондрії: І. Фото, зроблене за допомогою електронного мікроскопа. II. Схема будови: 1 - зовнішня мембрана; 2 - внутрішня мембрана; 3 - кристи; 4 - міжмембранний простір; 5 - матрикс

Мал. 14.2. Схема будови АТФ-соми - структури, до складу якої входять ферменти, що забезпечують синтез молекул АТФ: 1 - АТФ-сома; 2 - внутрішня мембрана мітохондрії

Мітохондрії (від грец. мітос - нитка і хондріон - зерно) є своєрідними генераторами енергії в клітині. Вони мають вигляд кулястих тілець, паличок, ниток (мал. 14.1). Число цих органел у клітинах різних типів може коливатись від 1 до 100 000 і більше й залежить від того, наскільки активно в клітині відбуваються процеси обміну речовин і перетворення енергії.

Зовнішня мембрана мітохондрій гладенька, вона відмежовує цю органелу від цитозолю. Внутрішня мембрана утворює вгини всередину органел - кристи (мал. 14.1, II). Кристи мають вигляд дископодібних, трубчастих чи пластинчастих утворів, вони часто розгалужуються. На внутрішній мембрані, оберненій всередину мітохондрії, є особливі грибоподібні білкові утвори - АТФ-соми (мал. 14.2). Вони містять комплекс ферментів, потрібних для синтезу молекул АТФ.

Внутрішній простір мітохондрій становить собою напіврідке середовище - матрикс. Там містяться рибосоми, молекули ДНК, мРНК, тРНК тощо. У матриксі синтезуються білки, що входять до складу внутрішньої мембрани мітохондрій.

Основна функція мітохондрій - синтез АТФ. Цей процес відбувається за рахунок енергії, яка вивільняється під час окиснення органічних сполук.

Пластиди (від грец. пластидес - виліплений, сформований) - органели клітин рослин і деяких одноклітинних тварин (наприклад, евглени зеленої). Відомо три типи пластид - хлоропласти, хромопласти, лейкопласти, які різняться за забарвленням, особливостями будови та функціями.

Хлоропласти (від грец. хлорос - зелений) - пластиди, зазвичай забарвлені в зелений колір завдяки наявності пігменту хлорофілу (мал. 14.3). З курсу біології 6 класу ви знаєте, що в них відбуваються процеси фотосинтезу.

Мал. 14.3. Внутрішня будова хлоропласта: І. Фото, зроблене за допомогою електронного мікроскопа. II. Схема будови: 1 - строма; 2 - грани тилакоїдів; 3 - зовнішня мембрана; 4 - внутрішня мембрана

Як і в мітохондрій, зовнішня мембрана хлоропластів гладенька, а внутрішня утворює вирости, спрямовані всередину органели. Речовина, що заповнює внутрішній простір хлоропласта, має назву строма (мал. 14.3). З внутрішньою мембраною пов’язані структури - тилакоїди. Це пласкі цистерни, оточені мембраною. Тилакоїди зібрані в грани, що нагадують стоси монет. У тилакоїдах містяться основні (хлорофіли) та допоміжні (каротиноїди) пігменти, а також усі ферменти, потрібні для здійснення фотосинтезу. У стромі хлоропластів є молекули ДНК, різних типів РНК, рибосоми, зерна запасного полісахариду (переважно крохмалю).

Лейкопласти (від грец. лейкос - безколірний) - безбарвні пластиди різноманітної форми, у яких запасаються деякі сполуки (крохмаль, білки тощо). У стромі лейкопластів містяться ферменти, які забезпечують синтез і розщеплення запасних речовин.

Хромопласти (від грец. хроматов - колір, фарба) - пластиди, забарвлені в різні кольори (жовтий, червоний, фіолетовий). Забарвлення їм надають пігменти (переважно каротиноїди), які в них накопичуються. Оскільки хлорофіл у хромопластах відсутній, зеленого забарвлення вони не мають. Хромопласти надають певного забарвлення пелюсткам квіток, плодам, листкам тощо. Внутрішня система мембран у хромопластах, так само, як і в лейкопластах, відсутня або утворена лише окремими тилакоїдами.

Пластиди одного типу здатні перетворюватись на пластиди іншого. Так, лейкопласти можуть перетворюватися на хлоропласти або хромопласти. Під час старіння листків, стебел, дозрівання плодів у хлоропластах руйнується хлорофіл, спрощується будова внутрішньої мембранної системи, і вони перетворюються на хромопласти. Хромопласти на пластиди інших типів не перетворюються.

Цікаво знати

У клітинах певних груп водоростей (червоних, бурих тощо) колір хлоропластів може бути не зеленим, а іншим. Це пояснюється тим, що у них, крім хлорофілу, є й інші пігменти - червоні, жовті, бурі тощо.

Мал. 14.4. Різна форма хлоропластів у клітинах зелених водоростей: 1 - стрічкоподібні в клітинах спірогіри; 2 - у вигляді незамкненого кільця в клітинах улотрикса; 3 - чашоподібний у клітині хламідомонади

У хлоропластах, як і в мітохондріях, синтезуються молекули АТФ. З мембранами тилакоїдів пов’язані АТФ-соми.

У клітинах водоростей хлоропласти можуть мати різний вигляд: чаші, незамкненого пояска, спірально закручених стрічок тощо (мал. 14.4).

Автономія мітохондрій і хлоропластів у клітині. Для хлоропластів і мітохондрій, на відміну від інших органел, характерне певною мірою незалежне від інших структур клітини функціонування. Ці органели містять власну спадкову інформацію - кільцеві молекули ДНК, а також здатні синтезувати власні білки. Вони не виникають з інших мембранних структур клітини, а розмножуються поділом.

Ключові терміни та поняття: мітохондрії, кристи, пластиди, тилакоїди.

Перевірте здобуті знання

1. Яка будова поверхневого апарату мітохондрій і пластид? 2. Як будова мітохондрій пов’язана з їхніми функціями? 3. Які ви знаєте типи пластид? 4. Яка будова хлоропластів? 5. Які функції хлоропласти виконують у клітині? 6. Яка будова і функції лейкопластів і хромопластів? 7. Які взаємні переходи можливі між пластидами різних типів?

Поміркуйте. Висловте припущення, про що можуть свідчити особливості будови і властивості мітохондрій і хлоропластів.