Мембранные органеллы клетки, отвечающие за накопление энергии и клеточное дыхание, называются митохондриями. Они присутствуют в эукариотических клетках автотрофов и гетеротрофов. Впервые обнаружены в 1850 году в мышечных клетках.
Существует гипотеза, что митохондрии имеют бактериальное происхождение. Прокариоты захватывали посредством фагоцитоза бактерии, которые могли генерировать энергию. Постепенно бактерии внедрились в структуру клетки и стали её органеллой.
Свою генетическую систему митохондрии сохранили даже в составе клетки. Процесс биосинтеза белка в клетках происходит в рибосомах, расположенных на ЭПР. Однако митохондрии имеют собственную ДНК и рибосомы и способны самостоятельно производить белок.
Дыхание
Процесс окисления, т.е. клеточного дыхания, происходит в матриксе и на внутренних мембранах митохондрии. При метаболизме сложные вещества расщепляются до мономеров. Крахмал распадается до глюкозы, которая в бескислородной среде цитоплазмы расщепляется до пировиноградной кислоты (ПВК). При этом образуется две молекулы АТФ. В присутствии кислорода ПВК окисляется до углекислого газа и воды, т.е. осуществляется процесс дыхания в митохондриях.
Окисление происходит в два этапа:
- в матриксе – образуется углекислый газ, водород и 2 молекулы АТФ (цикл Кребса);
- на кристах – окисление водорода, образование воды и 36 молекул АТФ.
Дыхание на кристах (транспорт электронов) осуществляется с помощью дыхательной цепи, являющейся частью окислительного фосфорилирования (образования АТФ) и состоящей из двух компонентов:
- белковых комплексов (I, III и IV), встроенных в мембрану;
- белковых молекул-переносчиков (цитохром и убихинон).
Всего образуется 38 молекул АТФ, которые используются в процессах анаболизма. Вот почему митохондрии называют энергетическими станциями клеток.
Число митохондрий зависит от типа клетки и выполняемых функций. Чем выше потребность в энергии, тем больше митохондрий находится в клетке (до 2500).
Пластиды
Дополнительными органеллами растительной клетки, схожими по строению и функциям с митохондриями, являются пластиды. Они состоят из двух или четырёх мембран и бывают трёх видов:
- лейкопласты;
- хромопласты;
- хлоропласты.
Лейкопласты – бесцветные органеллы, которые зачастую находятся в корнях растений (не на свету). Они накапливают питательные вещества, например, в виде крахмала. На свету в лейкопластах образуется хлорофилл – зелёный пигмент.
Хромопласты содержат пигменты разных цветов (красный, жёлтый, фиолетовый). Они находятся в лепестках цветов и придают окраску венчику для привлечения насекомых.
Хлоропласты содержат пигменты (хлорофилл, каротиноид, ксантофилл), с помощью которых осуществляется процесс фотосинтеза. Внутри содержится студенистое вещество – строма, отвечающее за тёмную фазу фотосинтеза. В строме находятся ДНК, масла, рибосомы, а также мембранные структуры – тилакоиды, которые образуют граны, похожие на стопки монет. Тилакоиды отвечают за световую фазу фотосинтеза. Хлоропласты могут превращаться в лейкопласты или хромопласты.
Растительные клетки содержат и пластиды, и митохондрии.
Что мы узнали?
Из урока 9 класса узнали о строении и функциях митохондрии. Это относительно автономные органеллы с собственной ДНК, которые осуществляют клеточное дыхание (окисление) и накапливают энергию (образуют АТФ). Помимо митохондрий в растительных клетках находятся пластиды, которые бывают трёх видов. Лейкопласты накапливают энергию в виде полисахаридов, хлоропласты осуществляют фотосинтез, хромопласты придают яркую окраску.
