Краткое содержание: Параграф § 14 / Биология 10 класс

Полуавтономные органоиды: Митохондрии и Пластиды

Митохондрии и пластиды, включая хлоропласты, являются полуавтономными органоидами эукариотических клеток. Они обладают собственными молекулами ДНК и способны к ограниченному самовоспроизведению, что делает их относительно независимыми от клеточного ядра.

Митохондрии: «Энергетические станции»

Митохондрии — это продолговатые органоиды размером от 0,5 до 10 мкм. Их строение включает две мембраны:

• Наружная мембрана — гладкая.
• Внутренняя мембрана — образует складки, называемые кристами, которые значительно увеличивают её площадь. В составе этой мембраны много транспортных белков, обеспечивающих избирательную проницаемость, а также дыхательные ферменты, участвующие в окислительном фосфорилировании.

Пространство внутри митохондрии заполнено матриксом, где находятся кольцевые молекулы ДНК, РНК, рибосомы и большое количество ферментов, необходимых для процессов клеточного дыхания. Основная функция митохондрий — это окончательное окисление веществ кислородом воздуха, в результате которого высвобождается энергия, используемая для синтеза молекул АТФ (аденозинтрифосфата). Митохондриальная ДНК несёт информацию лишь о небольшом количестве белков (около 30 видов); остальные белки поступают из цитоплазмы, что подчёркивает их взаимосвязь с ядром и остальной клеткой.

Пластиды: Хлоропласты, Хромопласты и Лейкопласты

Пластиды — органоиды, характерные для растительных клеток (и некоторых одноклеточных животных-гетеротрофов). Они также являются двумембранными полуавтономными органоидами.

• Хлоропласты — более крупные, чем митохондрии (около 3–10 мкм), содержат пигмент хлорофилл, который придаёт им зелёный цвет. Их внутреннее строение включает:
• Внутренняя мембрана — образует дисковидные мешочки, называемые тилакоидами.
• Граны — стопки тилакоидов.
• Строма — внутренняя полужидкая матрица, содержащая фотосинтезирующий пигмент (хлорофилл), фермент АТФ-синтетазу, кольцевые ДНК, РНК, рибосомы, а также крахмальные зёрна, белки и липидные капли.
• Функция хлоропластов — осуществление фотосинтеза, где на мембранах тилакоидов происходит световая фаза, а в строме — темновая фаза.
• Хромопласты — содержат оранжевые, жёлтые и красные пигменты каротиноиды. Они не способны к фотосинтезу и служат для окраски цветов и плодов. Могут образовываться из хлоропластов при разрушении хлорофилла.
• Лейкопласты — бесцветные пластиды округлой формы в неокрашенных частях растений. Они запасают питательные вещества (крахмал, масла) и могут превращаться в хлоропласты под действием света.

Пластиды способны к взаимным превращениям: лейкопласт \(\rightarrow\) хлоропласт \(\rightarrow\) хромопласт.

Гипотеза Симбиогенеза

Полуавтономность митохондрий и хлоропластов, их прокариотическое происхождение (наличие кольцевой ДНК, собственных рибосом, чувствительность к некоторым антибиотикам), а также способ размножения (деление) стали основой гипотезы симбиогенеза. Согласно этой теории, митохондрии и хлоропласты были изначально свободноживущими прокариотами (бактериями), которые были поглощены (эндоцитоз) предками эукариотических клеток.

• Митохондрии произошли от аэробных бактерий (гетеротрофов), что обеспечило клетке более эффективное аэробное дыхание и повышение «производительности» синтеза АТФ.
• Хлоропласты произошли от цианобактерий (автотрофов), что дало клеткам способность к фотосинтезу.

Эти взаимовыгодные отношения (симбиоз) привели к появлению эукариотических клеток с новыми возможностями.