Митохондрии и хлоропласты относят к полуавтономным клеточным структурам потому что
Митохондрии и хлоропласты относят к полуавтономным клеточным структурам потому что
Подробное решение параграф §14 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Теремов А.В., Петросова Р.А. Углубленный уровень 2017
Рассмотрите рис. 57, 58. В чем сходство внутреннего строения митохондрий и хлоропластов?
1) Митохондрии и хлоропласты являются двухмембранными органоидами;
2) В митохондриях и хлоропластах внутренние мембраны образуют выросты: кристы – в митохондриях и тиллакоиды – в хлоропластах;
3) Данные органоиды содержат собственную ДНК;
4) Оба органоида имеют собственные рибосомы и синтезируют собственный белок.
1. Опишите строение митохондрии. Какую функцию выполняют митохондрии в клетке? Какие процессы протекают в митохондриях?
– полуавтономные органоиды, характерные для клеток эукариот. Митохондрии занимают значительную часть цитоплазмы. Они имеют продолговатую, вытянутую форму, а их величина колеблется от 1,5 до 10 мкм. Митохондрии имеют довольно сложное строение. Их наружная мембрана гладкая, а внутренняя имеет складки и выросты – кристы существенно увеличивают внутреннюю мембранную поверхность.
На внутренней мембране располагаются дыхательные ферменты, обеспечивающие процесс окислительного фосфорилирования, в результате которого синтезируются молекулы АТФ. Митохондрии – это «энергетические станции» клетки. В процессе дыхания в них происходит окончательное окисление веществ кислородом воздуха.
Наличие в митохондриях ДНК, РНК и рибосом обеспечивает синтез собственных митохондриальных белков, передачу наследственной информации в процессе деления.
2. Какую роль играет складчатая структура внутренней мембраны митохондрий?
Внутренняя мембрана состоит из множества складок именуемых кристы, которые значительно увеличивают поверхность мембраны и разбивают внутреннее пространство митохондрии на компартметы. Между собой кристы соединяться особыми перемычками белковой природы, которые помогают поддерживать их форму. Эти же перемычки обеспечивают связь внешний и внутренней мембраны в местах расположения транспортёра внешней мембраны митохондрии, который ответственен за транспорт белков из цитоплазмы через внешнюю мембрану.
3. Опишите строение хлоропластов. Какую функцию они выполняют в клетке? Какие процессы протекают в хлоропластах?
Это также двумембранные полуавтономные органоиды клетки, несколько крупнее митохондрий. Их размеры составляют около 3–10 мкм, в среднем 5 мкм, поэтому хлоропласты, так же как и митохондрии, хорошо видны в световой микроскоп. Они зелёного цвета, который придаёт им пигмент хлорофилл. Форма хлоропластов высших растений продолговатая, двояковыпуклая, но у водорослей (хлоропласты водорослей – хроматофоры) она может быть разнообразной: чашевидной (у хламидомонады), спиралевидной (у спирогиры), полукольцевой.
Наружная мембрана хлоропластов гладкая. Внутренняя мембрана хлоропластов образует выросты – ламеллы, которые сохраняют с ней связь. Внутри хлоропласт заполнен стромой – полужидким содержимым, аналогичным матриксу митохондрий. В строму погружены мембранные структуры – тилакоиды (дисковидные мешочки с тилакоидным пространством внутри). Они образуют как бы внутренние компартменты хлоропластов и уложены в виде стопок, называемых гранами. Каждая грана похожа на стопку монет. Граны соединены между собой ламеллами.
В хлоропластах протекает процесс фотосинтеза. В строме также имеются кольцевая молекула ДНК, РНК, рибосомы, ферменты, осуществляющие синтез белков, глюкозы и других органических веществ.
4. В растительных клетках встречаются три вида пластид. Назовите их. Расшифруйте схему, изображающую взаимный переход одних видов пластид в другие:
2 — й вид ‹–› 1 — й вид 3 — й вид.
Три вида пластид: лейкопласты, хлоропласты, хромопласты.
Лейкопласты, если подвергаются воздействию солнечного света, начинают производить хлорофилл и превращаются в хлоропласты (этот процесс необратим). Хлоропласты, в свою очередь, при старении превращаются в хромопласты и в них накапливаются каротиноиды. Но могут происходить и обратные процессы, когда хромопласты превращаются в хлоропласты, это можно увидеть при микроскопировании корнеплода моркови. Получается такая схема: хромопласт‹–›хлоропласт‹–›лейкопласт
5. С какими из известных вам организмов обнаруживают сходство полуавтономные органоиды клетки? Что вы можете предположить об их происхождении?
Митохондрии – полуавтономные органоиды, т.к. зависят от функционирования клетки. Сами не могут существовать, но в то же время способны к самостоятельному делению, так же синтезируют собственные белки и ферменты.
Считается, что митохондрии возникли при попадании в клетку — хозяина аэробных прокариотических организмов, что привело к образованию специфического симбиотического комплекса. Так, митохондриальная ДНК имеет такое же строение, как и ДНК современных бактерий, а синтез белков и в митохондриях, и в бактериях ингибируется одинаковыми антибиотиками.
6. В клетках разных органов у серой крысы суммарный объём митохондрий по отношению к общему объёму клетки составляет: в печени – 18,4%, в поджелудочной железе – 7,9%, в сердце – 35,8%. Объясните причину такой разницы в содержании митохондрий в клетках.
Митохондрии вырабатывают энергию для работы органа. Сердце должно постоянно перекачивать кровь, без энергия крыса погибнет. Печень участвует в очистке крови, в накоплении сахара и регулирует его уровень в крови. Поджелудочная железа лишь вырабатывает ферменты и гормоны, большое количество энергии ей не нужно.
7. Аппарат Гольджи наиболее развит в железистых клетках (поджелудочная железа, гипофиз, слюнные железы). Митохондрий в этих же клетках значительно меньше. Объясните эти факты с точки зрения функций, выполняемых органоидами.
Аппарат Гольджи отвечает за транспорт веществ (белков например), в этих клетках он нужен, чтобы быстрее переносить вещества, а митохондрии хранят наследственный материал
4. Основные клеточные формы
4.5. Строение и функции полуавтономных структур клетки: митохондрий и пластид
Митохондрии (от гр. mitos – «нить», chondrion – «зернышко, крупинка») – это постоянные мембранные органеллы округлой или палочковидной (нередко ветвящейся) формы. Толщин – 0,5 мкм, длина – 5–7 мкм. Количество митохондрий в большинстве животных клеток – 150—1500; в женских яйцеклетках – до нескольких сотен тысяч, в сперматозоидах – одна спиральная митохондрия, закрученная вокруг осевой части жгутика.
Основные функции митохондрий:
1) играют роль энергетических станций клеткок. В них протекают процессы окислительного фосфорилирования (ферментативного окисления различных веществ с последующим накоплением энергии в виде молекул аденозинтрифосфата – АТФ);
2) хранят наследственный материал в виде митохондриаль-ной ДНК. Митохондрии для своей работы нуждаются в белках, закодированных в генах ядерной ДНК, так как собственная митохондриальная ДНК может обеспечить митохондрии лишь несколькими белками.
Побочные функции – участие в синтезе стероидных гормонов, некоторых аминокислот (например, глютаминовой). Строение митохондрий
Митохондрия имеет две мембраны: наружную (гладкую) и внутреннюю (образующую выросты – листовидные (кристы) и трубчатые (тубулы)). Мембраны различаются по химическому составу, набору ферментов и функциям.
У митохондрий внутренним содержимым является матрике – коллоидное вещество, в котором с помощью электронного микроскопа были обнаружены зерна диаметром 20–30 нм (они накапливают ионы кальция и магния, запасы питательных веществ, например, гликогена).
В матриксе размещается аппарат биосинтеза белка органеллы: 2–6 копий кольцевой ДНК, лишенной гистоновых белков (как у прокариот), рибосомы, набор т-РНК, ферменты редупликации, транскрипции, трансляции наследственной информации. Этот аппарат в целом очень похож на таковой у прокариот (по количеству, структуре и размерам рибосом, организации собственного наследственного аппарата и др.), что служит подтверждением симбиотической концепции происхождения эукариотической клетки.
В осуществлении энергетической функции митохондрий активно участвуют как матрикс, так и поверхность внутренней мембраны, на которой расположена цепь переноса электронов (цитохро-мы) и АТФ-синтаза, катализирующая сопряженное с окислением фосфорилирование АДФ, что превращает его в АТФ.
Митохондрии размножаются путем перешнуровки, поэтому при делении клеток они более или менее равномерно распределяются между дочерними клетками. Так, между митохондриями клеток последовательных генераций осуществляется преемственность.
Таким образом, митохондриям свойственна относительная автономность внутри клетки (в отличие от других органоидов). Они возникают при делении материнских митохондрий, обладают собственной ДНК, которая отличается от ядерной системой синтеза белка и аккумулирования энергии.
Это полуавтономные структуры (могут существовать относительно автономно от ядерной ДНК клетки), которые присутствуют в растительных клетках. Они образуются из пропластид, которые имеются у зародыша растения. Отграничены двумя мембранами.
Выделяют три группы пластид:
1) лейкопласты. Имеют округлую форму, не окрашены и содержат питательные вещества (крахмал);
2) хромопласты. Содержат молекулы красящих веществ и присутствуют в клетках окрашенных органов растений (плодах вишни, абрикоса, помидоров);
3) хлоропласты. Это пластиды зеленых частей растения (листьев, стеблей). По строению они во многом схожи с митохондриями животных клеток. Наружная мембрана гладкая, внутренняя имеет выросты – ламелосомы, которые заканчиваются утолщениями – тилакоидами, содержащие хлорофилл. В строме (жидкой части хлоропласта) содержатся кольцевая молекула ДНК, рибосомы, запасные питательные вещества (зерна крахмала, капли жира).
Задания части 2 ЕГЭ по теме «Строение эукариотической клетки»
1. Что такое центриоли и центромеры? Как они связаны между собой?
1) Центриоль – компонент клеточного центра, организующего веретено деления.
2) Центромера – первичная перетяжка, в которой две хроматиды связываются между собой.
3) Во время деления нить веретена деления связывает центромеру с центриолью.
2. Объясните, почему зрелые эритроциты не могут синтезировать белки.
В зрелых эритроцитах отсутствует ядро, следовательно, у них отсутсвует наследственная информация (информация о строении белков).
3. В чем проявляется сходство и различие хлоропластов и митохондрий?
1) Сходства:
а) Они имеют двойную мембрану, наружная мембрана гладкая, внутренняя с выростами.
б) Имеют кольцевую ДНК и прокариотические рибосомы, самостоятельно синтезируют белок.
в) Размножаются внутри клетки делением.
2) Различия:
а) хлоропласты содержат хлорофилл и находятся только в растительных клетках, а митохондрии содержатся и в растительных, и в животных клетках;
б) в хлоропластах происходит фотосинтез, а митохондрии осуществляют клеточное дыхание.
4. Замороженные яблоки при оттаивании выделяют сладковатый сок. С чем это связано?
При замораживании вода превращается в лед, расширяется и разрывает клетки, цитоплазма и клеточный сок вытекают.
5. Каково строение и функции цитоплазмы?
Цитоплазма – внутренняя полужидкая среда клетки. Функции:
1) Цитоплазма связывает между собой все компоненты клетки.
2) За счет микротрубочек («белковых нитей») выполняет функцию скелета клетки, обеспечивает передвижение её частей.
3) В цитоплазме происходят основные процессы обмена веществ, например, гликолиз.
7. Рассмотрите предложенную схему классификации немембранных органоидов клетки. Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный на схеме вопросительным знаком.
8. Найдите три ошибки в приведённом тексте «Структуры клеток». Укажите номера предложений, в которых допущены ошибки, исправьте их. (1) Цитология – это раздел биологии, изучающий живые клетки, их органеллы, строение, функционирование, процессы клеточного размножения, старения и смерти. (2) Все органеллы клетки можно разделить на три группы: одномембранные, двумембранные, трёхмембранные. (3) К двумембранным органеллам относятся митохондрии и пластиды. (4) Митохондрии можно увидеть в клетках бактерий, растений, животных, грибов. (5) У бактерий нет оформленного ядра, а генетический аппарат у них представлен кольцевой ДНК – нуклеоидом. (6) Цитоплазма, плазмолемма и рибосомы присутствуют в клетках представителей всех царств живых организмов. (7) Поверх плазмолеммы может присутствовать клеточная стенка, которая у растений в основном состоит из вещества белковой природы – клетчатки.
9. Хлоропласты и митохондрии – полуавтономные органоиды эукариотных клеток. В результате какого процесса в ходе эволюции сформировались митохондрии и хлоропласты в эукариотной клетке? Приведите соответствующее доказательство. В чем заключается полуавтономность митохондрий и хлоропластов?
1) митохондрии и хлоропласты в эукариотной клетке в ходе эволюции сформировались из древних прокариот в результате симбиогенеза;
2) сходство в строении с прокариотной клеткой: кольцевая молекула ДНК, мелкие рибосомы, наличие выростов внутренней мембраны;
3) митохондрии и хлоропласты способны к самостоятельному делению, к биосинтезу своих белков, но используют для этого ресурсы клетки, и находятся под контролем ядра