Аденозинтрифосфорная кислота 1 страница
БЕЛКИ
Белки – высокомолекулярные полимерные органические вещества, определяющие структуру и жизнедеятельность клетки и организма в целом. Структурной единицей их биополимерной молекулы является аминокислота. В образовании белков принимают участие 20 аминокислот. В состав молекулы каждого белка входят определенные аминокислоты в свойственном этому белку количественном соотношении и порядке расположения в полипептидной цепи. Аминокислота имеет следующую формулу:
H2N – CH – COOH
│
R
В состав аминокислот входят NH2 – аминогруппа, обладающая основными свойствами и СООН – карбоксильная группа с кислотными свойствами. Аминокислоты отличаются друг от друга своими радикалами – R. аминокислоты представляют собой амфотерные соединения, соединяющиеся друг с другом в молекуле белка с помощью пептидных связей.
Существуют первичная, вторичная, третичная и четвертичная структуры белка. Порядок, количество и качество аминокислот, входящих в состав молекулы белка, определяют его первичную структуру (например, инсулин). Белки первичной структуры могут с помощью водородных связей соединяться в спираль и образовывать вторичную структуру (например, кератин). полипептидные цепи, скручиваясь определенным образом в компактную структуру, образуют глобулу (шар), представляющую собой третичную структуру белка. Большинство белков имеет третичную структуру. Аминокислоты активны только на поверхности глобулы. Белки с глобулярной структурой объединяются и формируют четвертичную структуру (например, гемоглобин). Замена одной аминокислоты приводит к изменению свойств белка.
При воздействии высокой температуры, кислот и других факторов сложные белковые молекулы разрушаются. Это явление называется денатурацией. При улучшении условий денатурированный белок способен восстанавливать свою структуру, если не разрушается его первичная структура. Этот процесс называется ренатурацией.
Белки отличаются видовой специфичностью. Для каждого вида животных характерен набор определенных белков. В одном и том же организме каждая ткань содержит свои белки – это тканевая специфичность. Организмы характеризуются также индивидуальной специфичностью белков.
Различают белки простые и сложные. Простые состоят только из аминокислот (альбумины, глобулины, фибриноген, миозин и др.). в состав сложных белков, кроме аминокислот, входят и другие органические соединения, например, жиры и углеводы, образуя липопротеиды, гликопротеиды и др.
Белки выполняют следующие функции:
· ферментативную (например, амилаза расщепляет углеводы);
· структурную (например, входят в состав мембран клетки);
· рецепторную (например, родопсин способствует лучшему зрению);
· транспортную (например, гемоглобин переносит кислород или углекислый газ);
· защитную (например, иммуноглобулины участвуют в формировании иммунитета);
· двигательную (например, актин и миозин участвуют в сокращении мышечных волокон);
· гормональную (например, инсулин превращает глюкозу в гликоген);
· энергетическую (при расщеплении 1 г белка выделяется 4,2 ккал энергии).
ЖИРЫ
Жиры – органические соединения, которые наряду с белками и углеводами обязательно присутствуют в клетках. Их относят к большой группе органических жироподобных соединений – классу липидов.
Жиры представляют собой соединения трёхатомного спирта глицерина и высокомолекулярных жирных кислот (насыщенных, например, стеариновой, пальмитиновой, и ненасыщенных, таких, как олеиновая, линолевая и другие). Соотношением насыщенных и ненасыщенных жирных кислот определяются физические и химические свойства жиров. Жиры нерастворимы в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях, например, в эфире.
Функции липидов в клетке разнообразны:
· структурная (принимают участие в построении клеточной мембраны);
· энергетическая (при распаде в организме 1 г жира выделяется 9,2 ккал энергии – в 2,5 раза больше, чем при распаде того же количества углеводов);
· защитная (от потери тепла, механических повреждений);
· жир – источник эндогенной воды (при окислении 10 г жира выделяется 11 г воды);
· регуляция обмена веществ (данную функцию выполняют стероидные гормоны – кортикостерон и пр.).
УГЛЕВОДЫ
Углеводы – большая группа органических соединений, входящих в состав живых клеток. Термин «углеводы» был предложен отечественным ученым К.Шмидтом в 1844 году. В нем отражены представления от группе веществ, молекула которых отвечает общей формуле Сn(Н2О)n – углерод и вода.
Углеводы принято делить на три группы: моносахариды (глюкоза, фруктоза, манноза), олигосахариды (включают от 2 до 10 остатков моносахаридов: сахароза, лактоза) и полисахариды (высокомолекулярные соединения – гликоген, крахмал и др.).
Функции углеводов:
· моносахариды, первичные продукты фотосинтеза, служат исходными элементами для построения разнообразных органических веществ;
· углеводы – основной источник энергии для организма, так как при их разложении с использованием кислорода выделяется больше энергии, чем при окислении жира в том же объеме кислорода;
· защитная – слизь, выделяемая различными железами, содержит много углеводов и их производных; она предохраняет стенки полых органов (бронхи, желудок, кишечник) от механических повреждений; обладая антисептическими свойствами, слизь защищает организм от проникновения болезнетворных бактерий;
· структурная и опорная функции: сложные полисахариды и их производные входят в состав плазматической мембраны, оболочек растительных и бактериальных клеток, наружного скелета членистоногих.
Лекция 4. Нуклеиновые кислоты.
Впервые нуклеиновые кислоты были обнаружены швейцарским биохимиком И.Ф. Мишером в 1868 г. в лейкоцитах гноя и сперматозоидах лосося. Термин «нуклеиновые кислоты» предложен в 1889 г. Нуклеиновые кислоты, или полинуклеотиды, – это фосфорсодержащие биополимеры, имеющие универсальное распространение в живой природе. К ним относятся дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК) кислоты.
Дезоксирибонуклеиновая кислота
Молекулы ДНК – самые крупные биополимеры, их мономером является нуклеотид. Он состоит из остатков трех веществ: азотистого основания, углевода дезоксирибозы и фосфорной кислоты. Известны 4 нуклеотида, участвующие в образовании молекулы ДНК. Они отличаются друг от друга азотистыми основаниями.
Два азотистых основания являются производными пиримидина – тимин и цитозин. Аденин и гуанин относят к производным пурина. В названии каждого нуклеотида отражено наименование азотистого основания. Различают следующие нуклеотиды: цитидиловый (Ц), тимидиловый (Т), адениловый (А) и гуаниловый (Г).
Соединение нуклеотидов в нити ДНК происходит через углевод одного нуклеотида и остаток фосфорной кислоты соседнего. Согласно модели ДНК, предложенной Дж. Уотсоном и Ф. Криком (1953), молекула ДНК представляет собой две спирально обвивающие друг друга нити. Обе нити закручены вокруг общей оси. Диаметр спирали 2 нм, длина шага 3,4 нм. В каждый виток спирали входит 10 пар нуклеотидов. Две нити молекулы удерживаются рядом водородными связями, которые возникают между их комплементарными (взаимодополняемыми) азотистыми основаниями. Аденин комплементарен тимину, а гуанин – цитозину. Между аденином и тимином возникают 2 водородные связи, между гуанином и цитозином – 3.
ДНК в клетках находится в ядре, где она вместе с белками образует линейные структуры – хромосомы. ДНК имеется также в митохондриях и пластидах, где их молекулы образуют кольцевые структуры. В клетках доядерных организмов также присутствует кольцевая ДНК.
Важнейшее свойство ДНК заключается в том, что она способна к самокопированию (матричному синтезу). Это происходит в определенном периоде жизненного цикла клетки, называемом синтетическим. ДНК способна к удвоению (редупликации), при этом происходит раскручивание спирали и сборка новой молекулы по принципу комплементарности. Водородные связи, соединяющие комплементарные основания двойной спирали ДНК, последовательно разрушаются. Каждая из старых нитей служит матрицей для образования новой нити. В результате образуются 2 молекулы. Процесс катализируется специальными ферментами. Во время самокопирования ДНК разрыв водородных связей приводит к разъединению комплементарных полинуклеотидных нитей. Затем на каждой из них, как на матрице, достраивается дочерняя нить из находящихся в окружающей среде нуклеотидов при строгом соблюдении принципа комплементарности: к аденину присоединяется тимин, к гуанину – цитозин. В результате самовоспроизведения из одной молекулы ДНК образуются две с идентичной последовательностью оснований. Способ репродукции ДНК, при котором одна из нитей целиком переходит от материнской молекулы к дочерней, тогда как другая вновь синтезируется, называется полуконсервативным, то есть сохраняющим половину молекулы – одну из комплементарных нитей.
Редупликация позволяет сохранить постоянство структуры ДНК. Если под воздействием различных факторов в процессе репликации в молекуле ДНК происходят изменения в числе или порядке следования нуклеотидов, возникают мутации.
Основная функция ДНК – хранение наследственной информации, заключенной в последовательности нуклеотидов, образующих ее молекулу, и передача этой информации дочерним клеткам. Возможность передачи наследственной информации от клетки к клетке обеспечивается способностью хромосом к разделению на хроматиды с последующей редупликацией молекулы ДНК.
В ДНК заключена вся информация о структуре и деятельности клеток, о признаках каждой клетки и организма в целом. Эта информация называется генетической. В молекуле ДНК закодирована генетическая информация о последовательности аминокислот в молекуле белка. Участок ДНК, несущий информацию об одной полипептидной цепи, называется ген. Передача и реализация информации осуществляется в клетке при участии рибонуклеиновых кислот.
Рибонуклеиновая кислота
Рибонуклеиновые кислоты бывают нескольких видов. Есть рибосомальная, транспортная и информационная РНК. Нуклеотид РНК состоит из одного из азотистых оснований (аденина, гуанина, цитозина или урацила), углевода рибозы и остатка фосфорной кислоты. Молекулы РНК – одноцепочковые.
Рибосомальная РНК (р-РНК) в соединении с белком входит в состав рибосом. р-РНК составляет 80% от всей РНК в клетке. На рибосомах осуществляется синтез белка.
Информационная РНК (и-РНК) составляет от 1 до 10% от всей РНК в клетке. По строению и-РНК комплементарна участку молекулы ДНК, несущему информацию о синтезе определенного белка. Длина и-РНК зависит от длины участка ДНК, с которого считывалась информация. и-РНК переносит информацию о синтезе белка из ядра в цитоплазму.
Транспортная РНК (т-РНК) составляет около 10% всей РНК. Она имеет короткую цепь нуклеотидов и находится в цитоплазме. т-РНК присоединяет определенные аминокислоты и доставляет их к рибосомам – месту синтеза белка. т-РНК имеет форму трилистника. На одном конце находится триплет нуклеотидов (антикодон), кодирующий определенную аминокислоту. На другом конце имеется триплет нуклеотидов, к которому присоединяется аминокислота.
При комплементарности триплета т-РНК (антикодона) и триплета и-РНК (кодона), аминокислота занимает определенное место в молекуле белка.
РНК находится в ядрышке, цитоплазме, рибосомах, митохондриях и пластидах. В природе есть еще один вид РНК – вирусная. У одних вирусов она выполняет функцию хранения и передачи наследственной информации. У других вирусов данную функцию выполняет вирусная ДНК.
Сравнительная ценность для клетки ДНК и белков неодинакова. На матрице ДНК может быть синтезировано множество молекул РНК, которые, в свою очередь, становятся матрицами для синтеза множества белков. В то же время удвоение в клеточном ядре молекул ДНК служит сигналом подготовки клетки к делению. В случае агрессивных внешних воздействий (радиация, химические вещества) множество белковых молекул в клетках могут погибнуть. Однако сама клетка не погибнет, если останутся неповрежденными молекулы ДНК. Если же повреждается ДНК и утрачивается способность к редупликации, то клетка обречена на гибель. Поэтому во всех живых клетках существуют ферментные системы репарации, защищающие ДНК путем ремонта и тем самым восстанавливающие ее функции. Для белков таких систем нет. Ферменты репарации также кодируются самой ДНК.
Белки и нуклеиновые кислоты выполняют разные функции, однако свойства этих основных компонентов – субстрата живой материи поразительно дополняют друг друга, и их раздельное существование в биологических системах невозможно.
АДЕНОЗИНТРИФОСФОРНАЯ КИСЛОТА
Особым нуклеотидом, образованным азотистым основанием аденином, углеводом рибозой и тремя остатками фосфорной кислоты, является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). АТФ – универсальный источник энергии, необходимой для биологических процессов, протекающих в клетке. Молекула АТФ очень неустойчива и способна отщеплять одну или две молекулы фосфата с выделением большого количества энергии, расходуемой на обеспечение всех жизненных функций клетки – биосинтеза, трансмембранного переноса, движения, генерации электрического импульса и др. Связи в молекуле АТФ называются макроэргическими.
Отщепление концевого фосфата от молекулы АТФ сопровождается выделением 40 кДж энергии. Синтез АТФ происходит в митохондриях.
Таким образом, клетки животных, растений и микроорганизмов схожи по химическому составу, что свидетельствует о единстве органического мира. Основой всего живого являются нуклеиновые кислоты и белки.
Лекция 5. Клетка и ее строение.
Клетка – основная структурная, функциональная и генетическая единица организации живого, элементарная живая система. Клетка может существовать как отдельный организм (бактерии, простейшие, грибы или водоросли) или в составе тканей многоклеточных организмов.
Термин «клетка» был предложен английским исследователем Робертом Гуком в 1665 г. впервые используя микроскоп для изучения срезов пробки, он заметил множество мелких образований, похожих на ячейки пчелиных сот. Гук дал им название «ячейки» или клетки.
Накопление научных сведений о живых клетках происходило очень медленно и только в первой половине XIX века были сформулированы основы клеточной теории (1838-58 гг.). Их авторами были немецкие ученые – ботаник Матиас Шлейден, физиолог Теодор Шванн и патолог Рудольф Вирхов.
Современную клеточную теорию можно свести к следующим основным положениям:
1. Все живые организмы состоят из клеток; клетка – единица строения, функционирования, размножения и индивидуального развития живых организмов; вне клетки нет жизни;
2. Клетки всех организмов сходны по строению и химическому составу;
3. На современном этапе развития живого клетки не могут образовываться из неклеточного вещества, они появляются только из ранее существовавших клеток путем деления;
4. Клеточное строение всех ныне живущих организмов - свидетельство единства их происхождения.
По современным представлениям клетка – это возникшая в результате эволюции открытая биологическая система, ограниченная полупроницаемой мембраной, состоящая из ядра и цитоплазмы, способная к саморегуляции и самовоспроизведению. Клетки исключительно разнообразны по форме, строению и функциям. Размеры их варьируют от 0,5 микрометров (малый лимфоцит) до 200 микрометров (яйцеклетка).
На Земле существует две группы организмов. Первая представлена вирусами и фагами, не имеющими клеточного строения. Организмы второй, более многочисленной группы, группы имеют клеточное строение. В последней группе выделяют два типа организации клеток: прокариотический (бактерии и сине-зеленые водоросли) и эукариотический (все остальные).
Прокариотические организмы
К прокариотическим или доядерным организмам относят бактерии и сине-зеленые водоросли. Их генетический аппарат представлен ДНК единственной кольцевой хромосомы, находится в цитоплазме и не отграничен от нее оболочкой. Этот аналог ядра называется нуклеоидом.
Прокариотические клетки защищены клеточной оболочкой, наружная часть которой образована гликопептидом муреином. Внутренняя часть клеточной стенки представлена плазматической мембраной, выпячивания которой в цитоплазму образуют мезосомы, участвующие в построении клеточных перегородок, репродукции, и являются местом прикрепления ДНК. В цитоплазме органелл мало, но присутствуют многочисленные мелкие рибосомы. Микротрубочки отсутствуют, движения цитоплазмы не происходит.
Дыхание у бактерий осуществляется в мезосомах, у сине-зеленых водорослей – в цитоплазматических мембранах. Хлоропластов и других клеточных органелл, окруженных мембраной, нет. Размножаются прокариоты путем бинарного деления, очень быстро. Например, кишечная палочка каждые 20 минут удваивает свою численность.
Эукариотические организмы
К ним относятся царства растений, грибов и животных.
Эукариотические клетки крупнее прокариотических и состоят из трёх компонентов: поверхностного аппарата, цитоплазмы и ядра.
Поверхностный аппарат клетки
Основная часть поверхностного аппарата клетки – плазматическая мембрана (плазмалемма). Клеточные мембраны – важнейший компонент живого содержимого клетки – построены по общему принципу. Согласно жидкостно-мозаичной модели, предложенной в 1972 г. Николсоном и Сингером, в состав мембран входит бимолекулярный слой липидов, в который включены молекулы белков.
Липиды – это водонерастворимые вещества, молекулы которых имеют 2 полюса. Один конец молекулы обладает гидрофильными свойствами, его называют полярным. Другой полюс гидрофобный, или неполярный. В мембране молекулы липидов двух параллельных слоев обращены друг к другу неполярными концами, а их полярные полюса остаются снаружи, образуя гидрофильные поверхности.
Кроме липидов, в состав плазмалеммы входят белки. Их можно разделить на 3 группы: периферические, погруженные (полуинтегральные) и пронизывающие (интегральные). Большинство белков мембраны являются ферментами. Полуинтегральные белки образуют на мембране биохимический «конвейер», на котором в определенной последовательности осуществляется превращение веществ.
Положение погруженных белков в мембране стабилизируется периферическими белками. Интегральные белки обеспечивают передачу информации в двух направлениях: через мембрану в сторону клетки и обратно. Интегральные белки бывают двух типов: переносчики и каналообразующие. Последние выстилают пору, заполненную водой. Через нее осуществляется прохождение ряда растворенных неорганических веществ с одной стороны мембраны на другую.
Плазмалемма ограничивает клетку снаружи, выполняя роль механического барьера. Через нее осуществляется транспорт веществ внутрь клетки и наружу. Мембрана обладает свойством полупроницаемости. Молекулы проходят через нее с различной скоростью – чем больше размер молекул, тем меньше скорость прохождения их через мембрану.
На внешней поверхности плазматической мембраны в животной клетке белковые и липидные молекулы связаны с углеводными цепями, образуя гликокаликс. Углеводные цепи выполняют роль рецепторов. Благодаря им осуществляется межклеточное узнавание. Клетка приобретает способность специфически реагировать на воздействия извне.
Под плазмалеммой со стороны цитоплазмы имеются кортикальный слой и внутриклеточные фибриллярные структуры, обеспечивающие механическую устойчивость мембраны.
У растительных клеток кнаружи от мембраны расположена плотная структура – клеточная стенка, состоящая из полисахаридов (целлюлозы). Компоненты клеточной стенки синтезируются самой клеткой, выделяются из цитоплазмы и собираются вне клетки, вблизи плазматической мембраны, образуя сложные комплексы. Клеточная стенка у растений выполняет защитную функцию, образует внешний каркас, обеспечивает тургорные свойства клеток. Она регулирует поступление воды в клетку. Вследствие этого возникает внутреннее давление, препятствующее дальнейшему поступлению воды.
Цитоплазма
Цитоплазма – это внутреннее содержимое клетки, состоящее из основного вещества (гиалоплазмы), органелл и включений.
Гиалоплазма заполняет пространство между клеточными органеллами. Она содержит около 90% воды и различные белки, аминокислоты, нуклеотиды, жирные кислоты, ионы неорганических соединений, другие вещества. Крупные белковые молекулы образуют коллоидный раствор, который может переходить из золя (невязкое состояние) в гель (вязкий). В гиалоплазме протекают ферментативные реакции, метаболические процессы (гликолиз), синтез аминокислот и жирных кислот. На рибосомах, свободно лежащих в цитоплазме, происходит синтез белков.
Гиалоплазма содержит множество белковых филаментов (нитей), пронизывающих цитоплазму и образующих цитоскелет. Цитоскелет определяет форму клеток и обеспечивает движение цитоплазмы (циклоз).
Органеллы
Органеллы – постоянные компоненты клетки, имеющие определенное строение и выполняющие специфические функции. Их можно разделить на 2 группы: мембранные и немембранные. Мембранные органеллы могут иметь одну или две мембраны. К одномембранным относят органеллы вакуолярной системы: эндоплазматичексий ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы, пероксисомы и другие вакуоли. К двумембранным органеллам относят митохондрии и пластиды. Немембранными органеллами считают рибосомы, клеточный центр, микротрубочки и микрофиламенты.
Эндоплазматический ретикулум – это система цистерн и каналов, стенка которых образована мембраной. Он пронизывает цитоплазму в разных направлениях и делит ее на изолированные отсеки (компартменты). Благодаря этому в клетке осуществляются специфические биохимические реакции. Ретикулум выполняет также синтетическую и транспортную функции.
Если на поверхности эндоплазматической мембраны есть рибосомы, ее называют шероховатой, если рибосом нет – гладкой. На рибосомах осуществляется синтез белков. Белки проходят через мембрану в цистерны эндоплазматического ретикулума, где приобретают третичную структуру, и транспортируются по каналам к месту потребления. На гладком ретикулуме происходит синтез липидов и стероидов.
Эндоплазматический ретикулум – основное место биосинтеза и построения мембран цитоплазмы. Отчленяющиеся от него пузырьки представляют исходный материал для других одномембранных органелл: аппарата Гольджи, лизосом и вакуолей.
Аппарат Гольджи обычно расположен около клеточного ядра. Наиболее крупные органеллы находятся в секреторных клетках.
Основным элементом аппарата является мембрана, образующая уплощенные цистерны – диски. Они располагаются друг над другом. Каждая стопка Гольджи (у растений называемая диктиосомой) содержит от 4 до 6 цистерн. Края цистерн переходят в трубочки, от которых отчленяются пузырьки, транспортирующие заключенное в них вещество к месту его потребления. Отчленение пузырьков происходит на одном из полюсов аппарата. Со временем это приводит к исчезновению цистерны. На противоположном полюсе аппарата осуществляется сборка новых дисков-цистерн. Они формируются из пузырьков, отпочковывающихся от гладкого эндоплазматического ретикулума. Содержимое этих пузырьков становится содержимым аппарата Гольджи, в котором подвергается дальнейшей переработке.
Функции аппарата Гольджи разнообразны: секреторная, синтетическая, строительная и накопительная. В его цистернах происходит синтез полисахаридов, осуществляется их взаимосвязь с белками, приводящая к образованию мукопротеидов. С помощью пузырьков Гольджи готовые секреты выводятся за пределы клетки. Аппарат Гольджи образует муцин – важный компонент слизи; участвует в секреции воска, растительного клея; иногда принимает участие в транспорте липидов. В нем происходит укрупнение белковых молекул. Он участвует в построении плазмалеммы и мембран вакуолей. В аппарате Гольджи формируются лизосомы.
Лизосомы – пузырьки больших или меньших размеров, заполненные гидролитическими ферментами (протеазами, нуклеазами, липазами и др.). лизосомы в клетках не представляют собой самостоятельных структур. Они образуются за счет активности эндоплазматического ретикулума и аппарата Гольджи и напоминают секреторные вакуоли. Основная функция лизосом – внутриклеточное расщепление и переваривание веществ, поступивших в клетку или находящихся в ней, и удаление их из клетки.
Выделяют первичные и вторичные лизосомы. Первичные представляют собой пузырьки, отграниченные от цитоплазмы одинарной мембраной. Ферменты, находящиеся в лизосомах, синтезируются на шероховатом эндоплазматическом ретикулуме и транспортируются к аппарату Гольджи. В его цистернах вещества подвергаются дальнейшим превращениям. Пузырьки с набором ферментов, отделившиеся от цистерн аппарата Гольджи, называют первичными лизосомами. Они участвуют во внутриклеточном пищеварении и иногда в секреции ферментов, выделяющихся из клетки наружу (например, при резорбции костной ткани).
Первичные лизосомы могут сливаться с фагоцитарными и пиноцитарными вакуолями, образуя вторичные лизосомы. В них происходит переваривание веществ, поступивших в клетку путем эндоцитоза и усвоение их. Вторичные лизосомы – это пищеварительные вакуоли, ферменты которых доставлены с помощью мелких первичных лизосом. У простейших во вторичных лизосомах происходит переваривание частиц пищи, проникших в клетку. Вторичные лизосомы могут выполнять защитную функцию, когда, например, лейкоциты захватывают и переваривают попавшие в организм бактерии.
Есть еще аутолизосомы, ферменты которых разрушают отработанные органеллы самой клетки. Известно более 25 генетических заболеваний, связанных с патологией лизосом.
Вакуоли содержатся только в растительных клетках. Они могут быть мелкими и крупными. Центральные вакуоли отделены от цитоплазмы одинарной мембраной – тонопластом. Центральные вакуоли образуются из мелких пузырьков, отщепляющихся от эндоплазматического ретикулума. полость вакуоли заполнена клеточным соком – водным раствором неорганических солей, сахаров, органических кислот и других веществ.
Центральная вакуоль выполняет функцию поддержания тургорного давления в клетке. В вакуолях запасается вода для фотосинтеза, питательные вещества и продукты метаболизма, предназначенные для выведения из клетки. В них откладываются пигменты, определяющие окраску.
Все рассмотренные органеллы образуют вакуолярную систему клетки, отдельные элементы которой могут переходить друг в друга при перестройке и изменении функции мембран.
Пероксисомы – мельчайшие пузырьки, содержащие набор ферментов. Своё название они получили от пероксида водорода – промежуточного продукта в цепи биохимических реакций, протекающих в клетке. Ферменты пероксисом (каталаза и др.) нейтрализуют токсичный пероксид водорода, вызывая его распад с выделением воды и кислорода. Эти органеллы участвуют в обменных реакциях – в метаболизме липидов, холестерина и др.
При генетическом нарушении у людей, когда в клетках печени и почек новорожденного отсутствуют пероксисомы (болезнь Цевельгера), ребенок живет всего несколько месяцев.
Митохондрии имеются во всех эукариотических клетках. Основная функция митохондрий связана с окислением органических соединений и использованием энергии, освобождающейся при распаде этих соединений, для синтеза молекул АТФ.
Число, размеры и форма митохондрий в клетке различны и непостоянны. Они могут иметь вытянутую, округлую, спиральную и палочковидную форму. В клетках, нуждающихся в большом количестве энергии, митохондрий много. Например, в одной печеночной клетке их может быть около 1000.
Локализация митохондрий различна. Обычно они скапливаются вблизи тех участков цитоплазмы, где велика потребность в энергии АТФ. Например, в скелетных мышцах митохондрии находятся вблизи миофибрилл.
Каждая митохондрия окружена двумя мембранами. Наружная митохондриальная мембрана, отделяющая ее от гиалоплазмы, гладкая. Наружную мембрану от внутренней отделяет межмембранное пространство. Внутренняя мембрана, ограничивающая матрикс митохондрий, образует многочисленные складки (кристы). Чем больше крист присутствует в митохондрии, тем интенсивнее протекают окислительно-восстановительные процессы. Например, митохондрии миокарда содержат втрое больше крист, чем митохондрии клеток печени.
В матриксе митохондрий находятся различные ферменты, кольцевая молекула ДНК, рибосомы, РНК. На митохондриальных рибосомах синтезируются белки, специфические для органеллы. Митохондрии относят к полуавтономным органеллам. На внутренней мембране присутствуют белки, катализирующие окислительно-восстановительные реакции в дыхательной цепи, ферменты, участвующие в синтезе АТФ, и специфические транспортные белки. Наружная мембрана содержит ферменты, участвующие в синтезе митохондриальных липидов.
Митохондрии размножаются поперечным делением или фрагментацией на более короткие.
Пластиды – двумембранные органеллы растительных клеток. Различают 3 вида пластид: хлоро-, хромо- и лейкопласты.