Хромосомы лизосомы митохондрии. Органоиды клетки (органеллы)
Масса мозга по отношению к массе тела составляет около 2%, но в то же время он потребляет из общего бюджета организма 12-17% глюкозы и до 20% кислорода, причем ни то, ни другое не запасается впрок, а используется немедленно Окисление глюкозы происходит в митохондриях, которые выполняют функцию энергетических станций клетки. Чем напряженней деятельность клетки, тем больше в ней митохондрий В нервных клетках они довольно равномерно распределены в цитоплазме, однако могут там перемещаться и изменять свою форму.
Диаметр митохондрий колеблется от 0,4 до 1 мкм, они имеют две мембраны, наружную и внутреннюю, каждая из которых немного тоньше, чем клеточная мембрана. У внутренней мембраны есть многочисленные, похожие на полочки выросты или кристы. Благодаря таким кристам существенно увеличивается рабочая поверхность митохондрий. Внутри митохондрий содержится жидкость, в которой в виде плотных гранул накапливаются кальций и магний. В кристах и внутреннем пространстве митохондрий содержатся дыхательные ферменты, с помощью которых окисляются продукты гликолиза - анаэробного расщепления глюкозы, метаболиты жирных кислот, аминокислоты. Освободившаяся энергия этих соединений запасается в молекулах аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), образующейся в митохондриях посредством фосфорилирования молекул адено-зиндифосфорной кислоты (АДФ).
Митохондрии имеют собственные ДНК и РНК, а также рибосомы, на которых синтезируются некоторые белки. Это обстоятельство даёт основание назвать митохондрии полуавтономными органеллами. Продолжительность их жизни невелика и примерно половина имеющихся в клетке митохондрий обновляется через каждые 10-12 дней: на смену выработавшим свои ресурсы и разрушившимся митохондриям образуются новые.
Лизосомы представляют собой ограниченные собственной мембраной пузырьки диаметром 250-500 нм, внутри которых содержатся различные протеолитические, т.е. расщепляющие белки, ферменты. С помощью этих ферментов крупные белковые молекулы делятся на мелкие или даже на аминокислоты. Ферменты лизосом синтезируются на рибосомах ЭР, затем в транспортных.пузырьках попадают в аппарат Гольджи, где к ним нередко присоединяется углеводный компонент, этим превращающий их в гликолипиды. Далее ферменты упаковываются в мембрану аппарата Гольджи и отпочковываются от него, тем самым, превращаясь в лизосому. Гидролитические ферменты лизосом избавляют клетку от изношенных или разрушающихся цитоплазматических структур, от избытка сделавшихся ненужными мембран. Изношенные или повреждённые органеллы сливаются с лизосомами и перевариваются лизосомальными ферментами.
О том, насколько важна такая деятельность, можно судить по проявлениям болезней, приводящих к чрезмерному накоплению в цитоплазме каких-либо веществ только потому, что они перестают разрушаться из-за дефицита всего лишь одного из лизосомальных ферментов. Например, при наследственной болезни Тея-Сакса есть дефицит гексозаминидазы - фермента, расщепляющего галактозиды в нервных клетках. Вследствие этого все лизосомы оказываются плотно набитыми этими нерасщеплёнными веществами, а у таких больных возникают серьёзные неврологические расстройства. Ферменты лизосом способны расщеплять вещества не только внутреннего, эндогенного происхождения, но и соединения, которые проникают в клетку снаружи путём фагоцитоза или пиноцитоза.
1. Сходное строение клеток растений и животных - доказательство
А) их родства
Б) общности происхождения организмов всех царств
В) происхождения растений от животных
Г) усложнения организмов в процессе эволюции
Д) единства органического мира
Е) многообразия организмов
Ответ
2. Какие функции выполняет комплекс Гольджи?
А) синтезирует органические вещества из неорганических
Б) расщепляет биополимеры до мономеров
В) накапливает белки, липиды, углеводы, синтезируемые в клетке
Г) обеспечивает упаковку и вынос веществ из клетки
Д) окисляет органические вещества до неорганических
Е) участвует в образовании лизосом
Ответ
3. Установите соответствие между признаком организма и группой, для которой он характерен: 1-прокариоты, 2-вирусы.
А) клеточное строение тела
Б) наличие собственного обмена веществ
В) встраивание собственной ДНК в ДНК клетки хозяина
Г) состоит из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки
Д) размножение делением надвое
Е) способность к обратной транскрипции
Ответ
А1 Б1 В2 Г2 Д1 Е2
4. К автотрофам относят
А) споровые растения
Б) плесневые грибы
В) одноклеточные водоросли
Г) хемотрофные бактерии
Д) вирусы
Е) большинство простейших
Ответ
5. Установите последовательность процессов, происходящих в ходе мейоза
А) расположение пар гомологичных хромосом в экваториальной плоскости
Б) конъюгация, кроссинговер гомологичных хромосом
В) расположение в плоскости экватора и расхождение сестринских хромосом
Г) образование четырёх гаплоидных ядер
Д) расхождение гомологичных хромосом
Ответ
5а. Какие признаки характеризуют мейоз?
А) наличие двух следующих одно за другим делений
Б) образование двух клеток с одинаковой наследственной информацией
В) расхождение гомологичных хромосом в разные клетки
Г) образование диплоидных дочерних клеток
Д) отсутствие интерфазы перед первым делением
Е) конъюгация и кроссинговер хромосом
Ответ
6. Установите соответствие между характеристикой гаметогенеза и его видом: 1-овогенез, 2-сперматогенез
А) образуется одна крупная половая клетка
Б) образуются направительные клетки
В) формируется много мелких гамет
Г) питательные вещества запасаются в одной из четырех клеток
Д) образуются подвижные гаметы
Ответ
А1 Б1 В2 Г1 Д2
7. Установите последовательность процессов, происходящих в клетке с хромосомами в интерфазе и последующем митозе
А) расположение хромосом в экваториальной плоскости
Б) репликация ДНК и образование двухроматидных хромосом
В) спирализация хромосом
Г) расхождение сестринских хромосом к полюсам клетки
Ответ
7+. Какие структуры клетки претерпевают наибольшие изменения в процессе митоза?
А) ядро
Б) цитоплазма
В) рибосомы
Г) лизосомы
Д) клеточный центр
Е) хромосомы
Ответ
8. Установите соответствие между строением органоида и его видом: 1-клеточный центр, 2-рибосома
А) состоит из двух перпендикулярно расположенных цилиндров
Б) состоит из двух субъединиц
В) образован микротрубочками
Г) содержит белки, обеспечивающие движение хромосом
Д) содержит белки и нуклеиновую кислоту
Ответ
А1 Б2 В1 Г1 Д2
9. Установите последовательность процессов, происходящих при фагоцитозе
А) поступление мономеров в цитоплазму
Б) захват клеточной мембраной питательных веществ
В) гидролиз полимеров до мономеров
Г) образование фагоцитозного пузырька внутри клетки
Д) слияние фагоцитозного пузырька с лизосомой
Ответ
Ответ
12. Основные положения клеточной теории позволяют сделать выводы о
А) влиянии среды на приспособленность
Б) родстве организмов
Г) развитии организмов от простого к сложному
Е) возможности самозарождения жизни из неживой материи
Ответ
12+. Основные положения клеточной теории позволяют сделать выводы о
А) биогенной миграции атомов
Б) родстве организмов
В) происхождении растений и животных от общего предка
Г) появлении жизни на Земле около 4,5 млрд. лет назад
Д) сходном строении клеток всех организмов
Е) взаимосвязи живой и неживой природы
Ответ
12++. Какие положения содержит клеточная теория?
А) Новые клетки образуются в результате деления материнской клетки
Б) В половых клетках содержится гаплоидный набор хромосом
В) Клетки сходны по химическому составу
Г) Клетка – единица развития всех организмов
Д) Клетки тканей всех растений и животных одинаковы по строению
Е) Все клетки содержат молекулы ДНК
Ответ
13. Сходство клеток грибов и животных состоит в том, что они имеют
А) оболочку из хитиноподобного вещества
Б) гликоген в качестве запасного углевода
В) оформленное ядро
Г) вакуоли с клеточным соком
Д) митохондрии
Е) пластиды
А) образуют ткани и органы
Б) участвуют в процессе оплодотворения
В) всегда гаплоидны
Г) имеют диплоидный набор хромосом
Д) образуются в процессе мейоза
Е) делятся путем митоза
Ответ
А1 Б2 В2 Г1 Д2 Е1
17. Чем митохондрии отличаются от лизосом?
А) имеют наружную и внутреннюю мембраны
Б) имеют многочисленные выросты – кристы
В) участвуют в процессах освобождения энергии
Г) в них пировиноградная кислота окисляется до углекислого газа и воды
Д) в них биополимеры расщепляются до мономеров
Е) участвуют в обмене веществ
Ответ
Масса мозга по отношению к массе тела составляет около 2%, но в то же время он потребляет из общего бюджета организма 12-17% глюкозы и до 20% кислорода, причём ни то, ни другое не запасается впрок, а используется немедленно. Окисление глюкозы происходит в митохондриях, которые выполняют функцию энергетических станций клетки. Чем напряжённей деятельность клетки, тем больше в ней митохондрий. В нервных клетках они довольно равномерно распределены в цитоплазме, однако могут там перемещаться и изменять свою форму.
Диаметр митохондрий колеблется от 0,4 до 1 мкм, они имеют две мембраны, наружную и внутреннюю, каждая из которых немного тоньше, чем клеточная мембрана. У внутренней мембраны есть многочисленные, похожие на полочки выросты или кристы. Благодаря таким кристам существенно увеличивается рабочая поверхность митохондрий. Внутри митохондрий содержится жидкость, в которой в виде плотных гранул накапливаются кальций и магний. В кристах и внутреннем пространстве митохондрий содержатся дыхательные ферменты, с помощью которых окисляются продукты гликолиза - анаэробного расщепления глюкозы, метаболиты жирных кислот, аминокислоты. Освободившаяся энергия этих соединений запасается в молекулах аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), образующейся в митохондриях посредством фосфорилирования молекул аденозиндифосфорной кислоты (АДФ).
Митохондрии имеют собственные ДНК и РНК, а также рибосомы, на которых синтезируются некоторые белки. Это обстоятельство даёт основание назвать митохондрии полуавтономными органеллами. Продолжительность их жизни невелика и примерно половина имеющихся в клетке митохондрий обновляется через каждые 10-12 дней: на смену выработавшим свои ресурсы и разрушившимся митохондриям образуются новые.
Лизосомы представляют собой ограниченные собственной мембраной пузырьки диаметром 250-500 нм, внутри которых содержатся различные протеолитические, т.е. расщепляющие белки, ферменты. С помощью этих ферментов крупные белковые молекулы делятся на мелкие или даже на аминокислоты. Ферменты лизосом синтезируются на рибосомах ЭР, затем в транспортных пузырьках попадают в аппарат Гольджи, где к ним нередко присоединяется углеводный компонент, этим превращающий их в гликолипиды. Далее ферменты упаковываются в мембрану аппарата Гольджи и отпочковываются от него, тем самым превращаясь в лизосому. Гидролитические ферменты лизосом избавляют клетку от изношенных или разрушающихся цитоплазматических структур, от избытка сделавшихся ненужными мембран. Изношенные или повреждённые органеллы сливаются с лизосомами и перевариваются лизосомальными ферментами.
О том, насколько важна такая деятельность, можно судить по проявлениям болезней, приводящих к чрезмерному накоплению в цитоплазме каких-либо веществ только потому, что они перестают разрушаться из-за дефицита всего лишь одного из лизосомальных ферментов. Например, при наследственной болезни Тея-Сакса есть дефицит гексозаминидазы - фермента, расщепляющего галактозиды в нервных клетках. Вследствие этого все лизосомы оказываются плотно набитыми этими нерасщеплёнными веществами, а у таких больных возникают серьёзные неврологические расстройства. Ферменты лизосом способны расщеплять вещества не только внутреннего, эндогенного происхождения, но и соединения, которые проникают в клетку снаружи путём фагоцитоза или пиноцитоза.
Цитоскелет
Форму клетки определяет сеть фибриллярных, т.е. волокнистых белков, которые могут относиться к одному из трёх типов: 1) микротрубочки; 2) нейрофиламенты; 3) микрофиламенты (Рис. 1.6). Фибриллярные белки собираются из повторяющихся одинаковых звеньев - мономеров. Если обозначить мономер буквой М, то структуру фибриллярного белка можно упрощённо представить как М-М-М-М-М... Так микротрубочки собираются из молекул тубулина, микрофиламенты - из молекул актина, причём сборка-разборка происходит по мере необходимости. В нервных клетках многие, но не все, фибриллярные белки ориентированы вдоль отростков - аксонов или дендритов.
Микротрубочки - самые толстые элементы цитоскелета, они имеют форму полых цилиндров диаметром 25-28 нм. Каждый цилиндр образуется из 13 субъединиц - протофиламентов, каждый протофиламент собран из молекул тубулина. Расположение микротрубочек в клетке в значительной степени определяет её форму. Микротрубочки служат своего рода стационарными рельсами, по которым перемещаются некоторые органеллы: секреторные пузырьки, митохондрии, лизосомы. Скорость такого перемещения в аксоне может превышать 15 мм/час, этот вид аксонного транспорта называется быстрым.
Движущей силой быстрого транспорта является специальный белок кинезин, который одним концом молекулы соединяется с транспортируемой органеллой, а другим - с микротрубочкой, по которой скользит, используя для перемещения энергию АТФ. Молекулы АТФ связаны с микротрубочками, а кинезин обладает активностью АТФ-азы - фермента, расщепляющего АТФ.
Нейрофиламенты образованы скрученными попарно нитями мономеров. Две такие скрутки обвиваются вокруг друг друга, образуя протофиламент. Скрутка из двух протофиламентов представляет собой протофибриллу, а три спирально скрученные протофибриллы - нейрофиламент, своего рода канат, имеющий диаметр около 10 нм. Нейрофиламенты встречаются в клетке чаще других фибриллярных белков, их упругая витая конструкция создаёт основной каркас цитоскелета.
Они хорошо удерживают нитрат серебра, с помощью которого Гольджи, а затем Рамон-иКахал окрашивали нервную ткань, исследовали её и закладывали основу нейронной теории. При некоторых дегенеративных поражениях мозга, как, например, при болезни Альцгеймера - самой частой причине старческого слабоумия, существенно изменяется форма нейрофиламентов, они собираются в характерные, альцгеймеровские клубки.
Микрофиламенты относятся к самым тонким элементам цитоскелета, их диаметр составляет лишь 3-5 нм. Они образуются из шаровидных молекул актина, собранных наподобие двойной нитки бус. Каждый мономер актина содержит молекулу АТФ, энергия которой обеспечивает сокращения микрофиламентов. Такие сокращения могут изменить форму клетки, её аксона или дендритов.
Резюме
Элементарная единица всех живых организмов - клетка ограничена от окружающей среды плазматической мембраной, которая образована липидами и несколькими разновидностями белков, определяющими индивидуальность клетки Прохождение через клеточную мембрану различных веществ осуществляется несколькими механизмами транспорта. Ядро клетки содержит генетическую информацию, закодированную последовательностью четырёх нуклеотидов ДНК. Эта информация используется для образования необходимых клетке белков при участии иРНК. Синтез белков происходит на рибосомах, дальнейшие преобразования белковых молекул осуществляются в ЭР. В аппарате Гольджи образуются секреторные гранулы, предназначенные для передачи информации другим клеткам. Митохондрии обеспечивают деятельность клетки необходимым количеством энергии, лизосомы осуществляют удаление ненужных компонентов клетки. Белки цитоскелета создают форму клетки, участвуют в механизмах внутриклеточного транспорта.
Митохондрии – это постоянные мембранные орга-неллы 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;
2) хранят наследственный материал в виде митохон-дриальной ДНК.
Побочные функции – участие в синтезе стероидных гормонов, некоторых аминокислот (например, глюта-миновой).
Строение митохондрий
Митохондрия имеет две мембраны: наружную (гладкую) и внутреннюю (образующую выросты – листовидные (кристы) и трубчатые (тубулы)).
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, рибосомы, набор т-РНК, ферменты редупликации, транскрипции, трансляции наследственной информации.
Митохондрии размножаются путем перешнуровки, митохондриям свойственна относительная автономность внутри клетки.
Лизосомы – это пузырьки диаметром 200–400 мкм. (обычно). Имеют одномембранную оболочку, которая снаружи иногда бывает покрыта волокнистым белковым слоем. Основная функция – внутриклеточное переваривание различных химических соединений и клеточных структур.
Выделяют первичные (неактивные) и вторичные лизосомы (в них протекает процесс переваривания). Вторичные лизосомы образуются из первичных. Они подразделяются на гетеролизосомы и аутолизо-сомы.
В гетеролизосомах (или фаголизосомах) протекает процесс переваривания материала, который поступает в клетку извне путем активного транспорта (пино-цитоза и фагоцитоза).
В аутолизосомах (или цитолизосомах) подвергаются разрушению собственные клеточные структуры, которые завершили свою жизнь.
Вторичные лизосомы, которые уже перестали переваривать материал, называются остаточными тельцами. В них нет гидролаз, содержится непереваренный материал.
При нарушении целостности мембраны лизосом или при заболевании клетки гидролазы поступают внутрь клетки из лизосом и осуществляют ее самопереваривание (автолиз). Этот же процесс лежит в основе процесса естественной гибели всех клеток (апо-птоза).
Микротельца
Микротельца составляют сборную группу органелл. Они представляют собой пузырьки диаметром 100–150 нм, отграниченные одной мембраной. Содержат мелкозернистый матрикс и нередко белковые включения.