За что отвечает митохондрия в растительной клетке

Митохондрии: строение и функции

Митохондрии – двомембранний органоид эукариотической клетки. Они являются важными частями наших клеток, поскольку принимают пищу и производят энергию, которую могут использовать клетки.

Животные и растения состоят из многих сложных клеток, которые называются эукариотические клетки. Внутри этих клеток расположены структуры, выполняющие особые функции для клетки, – органеллы. Органеллы, отвечающие за выработку энергии для клетки, – это и эсть митохондрии.

Различные типы клеток имеют разное количество митохондрий. Некоторые простые клетки содержат только один-два митохондрии. Однако сложные животные клетки, которым нужно много энергии, например, мышечные, могут иметь тысячи митохондрий.

Основная функция митохондрий – производить энергию для клетки. Клетки используют специальную молекулу для получения энергии под названием АТФ (аденозинтрифосфат). АТФ для клетки производится внутри митохондрий.

То есть энергетическая функция митохондрий интегрируется с окисления органических соединений, что происходит в матриксе, благодаря чему митохондрии называют дыхательным центром клеток; синтеза АТФ, что осуществляется на кристах, благодаря чему митохондрии называют энергетическими станциями клеток.

Митохондрии вырабатывают энергию в процессе клеточного дыхания. Митохондрии принимают молекулы пищи в виде углеводов и сочетают их с кислородом для получения АТФ. Они используют ферменты для получения правильной химической реакции.

Кроме выработки энергии, митохондрии выполняют и другие функции для клетки, включая клеточный метаболизм, выработки тепла, контроль концентрации кальция и выработки некоторых стероидных гормонов. А о других гормонах можно узнать благодаря онлайн уроку за 8 класс по биологии на тему «Принципы регуляции. Эндокринная система».

Митохондрии имеют четкую структуру, которая помогает им производить энергию.

Внешняя мембрана. Защищенная гладкой внешней мембраной, которая имеет форму от круглой палочки до длинного стержня.

Внутренняя мембрана. В отличие от других органелл в клетке, митохондрии также имеют внутреннюю мембрану. Она имеет множество складок и выполняет ряд функций, чтобы помочь сделать энергию.

Кристи. Это складки на внутренней мембране. Наличие всех этих складок способствует увеличению площади поверхности внутренней мембраны.

Матрикс. Это пространство внутри внутренней мембраны. Большинство белков митохондрий находятся в матриксе. Матрикс также содержит рибосомы и ДНК, которые являются уникальными для митохондрий.

Белок синтезирующей системы. В митохондрий есть своя белоксинтезирующая система – ДНК, РНК и рибосомы. Генетический аппарат имеет вид кольцевой молекулы – нуклеотида, точно как у бактерий. Часть необходимых белков митохондрии синтезируют сами, а часть получают из цитоплазмы, поскольку эти белки кодируются ядерными генами.

Интересные факты о митохондриях:

Они могут быстро менять форму и перемещаться по клетке, когда это нужно.

Когда клетке требуется больше энергии, митохондрии могут размножаться, увеличиваясь, а затем делясь. Если клетке нужно меньше энергии, некоторые митохондрии погибнут или станут неактивными.

Митохондрии очень похожи на некоторые бактерии. По этой причине некоторые ученые считают, что сначала они были бактериями, которые поглощались более сложными клетками.

Различные митохондрии вырабатывают различные белки. Некоторые митохондрии могут производить сотни различных белков, которые используются для различных функций.

Кроме энергии в виде АТФ, они также производят небольшие количества углекислого газа.

Нужно выполнить домашнее задание по биологии в учебнике или рабочей тетради? Ищите все готовое в разделе «ГДЗ и решебниики по биологии за 8 класс».

Источник

Какую роль в нашей жизни играют митохондрии, и что только что обнаружили ученые

Митохондрия когда-то была бактерией, но примерно 2 500 миллионов лет назад ее проглотил предок эукариотической (то есть содержащей ядро) клетки, и с тех пор они живут с нами. Точнее — в нас. Так гласит теория симбиогенеза. Ее подтверждают многие особенности строения митохондрий: например, у них две мембраны разного состава (снаружи — клеточная, а под ней еще одна — бактериальная). А если забраться под них, то внутри можно найти характерные для бактерий рибосомы (они меньше, чем эукариотические) и свернутую в кольцо ДНК. Впрочем, никто не знает точно, как именно и зачем бактерия-будущая митохондрия оказалась внутри клетки. Возможно, такое сожительство было чем-то выгодно для обеих.

Недавно ученые взяли дрожжи (эукариот) и кишечную палочку (прокариот) и заставили первых проглотить вторую. Правда, для этого пришлось сделать так, чтобы они не могли выжить друг без друга. Бактерий лишили гена, отвечающего за производство витаминов, а дрожжам удалили митохондрии, чтобы они не могли получать энергию. Гибридные клетки, образовавшиеся после поглощения бактерий, были вполне жизнеспособны. Однако это лишь модель, и мы все еще не знаем, каким путем двигалась эволюция на самом деле.

Куда ты подевала гены?

За то время, что эукариотическая клетка и митохондрия живут вместе, они окончательно лишились своей автономности. И если без энергии, поставляемой митохондриями, клетка существовать может (хотя полностью безмитохондриальных эукариот все равно мало), то бывшая бактерия превратилась в полностью зависимое от хозяина существо. В геноме наших, человеческих митохондрий, осталось всего 37 генов, остальные же либо потерялись за ненадобностью, либо перекочевали в ядро. Как именно гены перемещались по клетке, точно никто не знает, мы можем только догадываться.

Не ты ли меня старишь?

Теорий старения люди успели придумать несколько сотен, из них множество так или иначе связаны с митохондриями. Одни полагают, что митохондрии изнашиваются с годами, поэтому клетки получают все меньше и меньше энергии. Другие, напротив, утверждают, что митохондрии в течение жизни работают слишком активно. При этом они потребляют слишком много кислорода, а он уже, в свою очередь, вызывает образование свободных радикалов и повреждения внутриклеточных молекул. Третьи же винят во всем апоптоз — мол, ее запускают белки из внутренней мембраны митохондрий. Этот способ умереть в нашу жизнь тоже привнесла предковая симбиотическая бактерия. У них есть собственные программы апоптоза и белки, похожие на наши. Со временем гены апоптоза переселились в наше ядро, а программа стала работать на уровне целой клетки.

Зачем тебе теломераза?

Теломераза — еще один белок, популярный среди исследователей старения. Ее основная функция — достраивать концы ДНК, которые укорачиваются при каждом делении клетки. У человека теломераза активна только в стволовых клетках, поэтому многие винят именно ее в том, что с возрастом ткани обновляются хуже. Однако не так давно теломеразу обнаружили и в митохондриях: причем не отдельные молекулы, а 20% всей теломеразы клетки. Что она там делает — большая загадка, ведь митохондриальная ДНК свернута в кольцо, концов не имеет и потому теломеразе там заняться, казалось бы, нечем. Тем не менее, под действием теломеразы митохондрии расходуют кислород экономнее и меньше повреждаются. А мыши, у которых теломеразы в митохондриях много, лучше восстанавливаются после инфаркта.

Уставший ребенок и отцовская митохондрия

До этого дня официально считалось, что митохондрии наследуются только по материнской линии. Это связано с тем, что при оплодотворении яйцеклетка превращается в зародыш целиком, вместе со всеми органеллами, а сперматозоид привносит только генетический материал и одну из центриолей (часть клеточного скелета, образующую полюс делящейся клетки). Вместе с митохондриями зародыш наследует и мутации в их ДНК — отсюда ряд генетических заболеваний, передающихся только от матери, например, синдром Лея (проявляющийся в основном в нервной системе) или диабет и глухота. Однако, стало известно несколько случаев наследования митохондрий от отца.

Все началось с ребенка, который попал в генетическую клинику с подозрением на митохондриальное заболевание. Он страдал хронической усталостью, слабостью и мышечными болями. Эти симптомы нередко указывают на то, что митохондрии в мышцах не производят достаточно энергии. Однако его мать ничего подобным не болела. В процессе секвенирования митохондриальной ДНК выяснилось, что в клетках ребенка одновременно живут два типа митохондрий, материнские и отцовские. Это явление называют гетероплазмией, и его удалось обнаружить еще в нескольких семьях.

В каждой клетке человека митохондрий очень много. Их могут быть сотни и тысячи. Если они все генетически идентичны, то никакой конкуренции между ними нет. Но при оплодотворении какая-то часть из этих тысяч митохондрий сперматозоида все же оказывается внутри яйцеклетки. И здесь начинается настоящая битва. К сожалению, мы до сих пор не знаем, как именно материнским митохондриям человека удается одержать верх над отцовскими. У большинства живых организмов это тоже так, но победы куются разными способами. В одних клетках отцовские митохондрии поглощаются пищеварительными вакуолями, в других — разрушаются путем аутофагии.

Можно ли от тебя избавиться?

Митохондриальные генетические проблемы доставляют не меньше проблем, чем ядерные. Тем не менее, их мы уже почти научились чинить — с помощью технологии «ребенка от трех родителей»

Так вот вы какие, мидихлорианы.

Думаю, механизм уничтожения митохондрий вполне даже прогнозируемый: в процессе деления во время беременности очень многие клетки хер знает сколько раз делятся, и подвергаются апатозу. А раз так, что и чужие белки запросто могут вызывать иммунную реакцию, и попросту «метить» на уничтожение клетку для иммунитета матери, который мало того что не привык к чужим протеинам, так ещё и копирует свои «подписи» вредоносных белков в организм ребёнка, обучая бороться с чужими.

Уверен, скоро создадут особое питание именно для младенцев, которое подходит им куда лучше молока матери. Вот только это случится в странах третьего мира, где эксперименты над людьми разрешены. А в «цивилизованных» странах потребуют 100500 лет исследований, прежде чем что-то разрешить, и разумеется миллиардных взяток.

да пребудет с вами сила

Интересно, существует ли какой-нибудь многоклеточный организм из клеток без митохондрий? И возможно ли проникновение митохондрий в такой организм с последующим «подселением» в его клетки? То есть не на уровне «дрожжи (эукариот) и кишечная палочка (прокариот)», а на уровне «условная медуза» и прокариот. Грубо говоря, может ли быть так, что существуют организмы без митохондрий, которые митохондрии могут заразить собой (как бактерия)? Или хотя бы возможно ли существование таких организмов в прошлом?

Вот не надо митохондрии злить, а то, помнится, в Parasite Eve это херово закончилось.

«Хе Дзянкуй»-Хэ Цзянькуй

Категорически не приемлемо

Очень познавательно, я вообще не знала,что митохондрии участвуют в оплодотворении.

Российские ученые создали полимерные наночастицы, уничтожающие раковые клетки

«Мы сравнили воздействие на клетки свободных молекул противоопухолевого цитокина TRAIL DR5-B и наших наночастиц, нагруженных этим же белком. Оказалось, что наночастицы превосходят свободный DR5-B во всех протестированных моделях. Можно говорить о том, что соединение белка с наночастицами усилило его способность убивать опухолевые клетки», – рассказал один из авторов исследования, заведующий кафедрой РХТУ Андрей Кусков.

Кусков и его коллеги пришли к такому выводу в ходе экспериментов с новым типом полимерных наночастиц. Их поверхность была устроена таким образом, что к ней могли присоединяться молекулы белка TRAIL DR5-B. Это вещество может соединяться с определенными рецепторами на оболочке раковых клеток и запускать в них апоптоз – биологическую программу самоуничтожения.

В прошлом, как отмечают исследователи, ученые уже пытались «спрятать» это соединение и его аналоги в различные жировые наноструктуры, однако подобная упаковка не повышала эффективности его действия и не защищала белок от быстрого вывода через почки животных или пациентов.

Кусков и его коллеги решили эту проблему с помощью полимерных наночастиц, состоящих из веществ, по структуре и свойствам похожих на ключевые компоненты мембраны живых клеток. Поверхность этих наноструктур ученые изменили таким образом, что модифицированные молекулы TRAIL DR5-B активно соединялись с ней даже при комнатной температуре и в нейтральной химической среде.

Работу наночастиц ученые проверили на нескольких культурах клеток рака толстой кишки и молочной железы. Последующие наблюдения показали, что эти наноструктуры активно уничтожали все типы опухолевых культур и при этом они не затрагивали жизнедеятельность здоровых клеток человека.

В дополнение к этому Кусков и его коллеги обнаружили, что созданные ими наночастицы воздействовали и на клетки, которые обычно остаются неуязвимыми для TRAIL DR5-B. Как предполагают ученые, это произошло из-за того, что наночастицы позволяют достичь необычно высокой концентрации данного белка на поверхности клеток, что заставляет их самоуничтожиться.

Эффективность действия этих наночастиц, как отмечают ученые, можно дополнительно усилить, если поместить в их полую сердцевину еще один набор молекул, который будет усиливать действие TRAIL DR5-B или других белков, присоединенных к оболочке наноструктур. В ближайшее время специалисты планируют проверить это предположение в опытах на культурах клеток и модельных животных.

Он вам не саранча! Тяжелые будни серого кузнечика

Бывает, что в жизни мы сталкиваемся с непониманием, встречая незнакомцев по одежке, а книжки выбирая по обложке. То же самое случается и с животным миром. Нет, сегодняшний пост не про мимикрию — о ней вы можете почитать здесь. Сегодня мы поговорим об одном из самых недооцененных и страдающих от предрассудков насекомых — сером кузнечике.

Я думаю, многие в детстве занимались ловлей насекомых в траве. Особенно любимыми целями для детей являются бабочки и кузнечики. И если бабочки привлекают своей яркой окраской, то охота на кузнечиков — своей сложностью и специальными навыками. Особенно «почетно» было добыть кузнечика прямо во время прыжка.

Да еще и градация сложности присутствовала: мелкие серые и зеленые прыгунчики, которые редко летают и предпочитают упрыгивать в рассыпную — легкая добыча, громкие, но осторожные сверчки — средней сложности, а большие и, к тому же, кусачие огромные зеленые монстры, умеющие летать и отлично прячущиеся от детских глаз — повод для гордости почти такой же почетный, как стрекоза-император.

И зеленый, и серый кузнечики — весьма крупные (в среднем +-4см) и шумные членистоногие. Но взрослых больше интересует практическая сторона. Так, кузнечики, как правило, не являются вредителями, а саранча наоборот — будучи крупным, аналогично кузнечику насекомым, является экономически опасным вредителем, особенно в периоды массового размножения (раз в 8 — 10 лет). В этот период саранча уничтожает до 100% урожая и вообще всю зелень на своем пути. Так что, особенно на юге страны, саранча — не желанный гость.

Однако, насколько хорошо люди помнят внешность саранчи, настолько же плохо знают отличия её от кузнечика. Ясности порой, не вносит и доступ в интернет.

Для простоты опознания приведем три признака, увидеть и заметить которые может каждый: длина крыльев, усики и наличие яйцеклада. Можно долго распинаться про форму седла (спинной пластинки), положение ног и сегментацию, но для этого насекомое придется поймать, а заодно провести хотя бы месяц за изучением видовых различий.

Самое главное отличие — яйцеклад и хорошо развитые анальные придатки (шиповидные церки). Некоторые ошибочно полагают, что «сабля» — признак саранчи (видимо, срабатывает ассоциация с опасностью или степными племенами кочевников-разорителей). Но нет, сабля и церки — это то, что отличает самок длинноусых прямокрылых, в частности, настоящих кузнечиков от других разновидностей.

Как и все кузнечики, серые любят петь. Однако в отличие от зеленого и певчего кузнечика, голос у них не слишком приятный и достаточно негромкий. Порой, проходя мимо высокой травы, Вы можете услышать тихое и ненавязчивое «Скр-скр, Скр-скр». Это и есть «голос» серого кузнечика — шуршание стридуляционного аппарата надкрыльев.

Стридуляция — особенное свойство ряда насекомых, позволяющее им издавать характерные звуки. Стридуляционный аппарат кузнечиков состоит из видоизмененных задних частей надкрыльев самцов. Левое надкрыло всегда лежит поверх правого. На левом надкрыле расположена стридуляционная жилка с зазубринами, скребущая правое надкрыло с зеркальцем — «окошком», затянутым мембраной, играющей роль резонатора. Строение этого аппарата является одним из видовых признаков.

Диета у серого кузнечика тоже не особо соответствует ожиданиям — основу его рациона составляют… другие насекомые. И если саранча в первую очередь ест растительную пищу, и только изредка закусывает мясцом, то серый кузнечик предпочитает сначала охотиться на тлей, гусениц и проволочников, а потом уже переключается на гарнир в виде сочных почек и побегов.

Тем более становится обидно за путаницу и истребление серых кузнечиков — хищничествуя, они сокращают популяцию вредителей, включая особо опасных совок и огневок, саранчу, трипсов, проволочников (личинок щелкунов), тлей и прочих мелких насекомых, а также паутинных клещей.

Серый кузнечик — отличный регулятор численности многих популяций членистоногих. Кроме того, он является очень питательным кормом для хищников покрупнее — ящериц, птиц и даже кошки не отказывают себе в удовольствии поймать и скушать жирного кузнечика. И хотя в годы массового размножения кузнечики могут сбиваться в стаи и наносить вред культурным растениям, масштаб ущерба и численность стай все же не соответствуют и малой доле таковых у саранчи.

Однако сейчас серые кузнечики в последнее время покидают места своего естественного обитания, и в некоторых регионах он занесен в список видов, находящихся под угрозой исчезновения. Большую роль в этом сыграли и средневековые лекари и алхимики нового времени. Латинское название вида — verrucivorus — означает «бородавочный». Дело в том, что в древности люди верили в целебные свойства кузнечиков. Одни выдавливали из несчастных бурые капли пищеварительной жидкости изо рта и наносили на угри и свищи, другие закрепляли кузнечика над бородавкой или ранкой, дожидались, пока несчастное насекомое ее съест. Иногда после этого на место болячки выдавливали внутренности из брюшка, а иногда готовили целые притирки из сушеных насекомых. Да, пищеварительные соки имели некоторое антисептическое действие (как и человеческая слюна), но по эффективности и безопасности сильно уступали даже уксусным припаркам, не говоря уже о современных средствах.

Да и в пищу их употребляли задолго до распространения в Европе мифов об азиатской кухне. Знаменитое выражение «медом и акридами» как раз и пошло от специфической монастырской диеты, включавшей жареных или печенных в меду кузнечиков (само греческое слово «акрида» обозначало много насекомых, но ассоциировалось в основном с кузнечиками).

Кроме того, большой вклад в сокращение численности внесло и подсечно-огневое земледелие — кузнечики откладывают яйца неглубоко во влажную почву. Да и массовая распашка земель в XX веке вкупе с тоннами применяемых пестицидов широкого действия изрядно сократили популяции многих насекомых. Порой целясь на саранчу, человек выносит популяцию и кузнечика не сильно запариваясь об этической стороне вопроса. Помимо этого, есть ряд специфических для кузнечиковых болезней, изрядно прореживающих численность молодых особей. Да и в целом при обильном потомстве до взрослого возраста доживает едва ли 20%. Ну не будем о грустном, ведь в большинстве своём вид пока еще широко распространён!

Что ж, сегодня вы узнали немного больше, и надеюсь, научились отличать кузнечиков от саранчи. Быть может, узнаете их при встрече и сохраните еще пару особей.
Всего хорошего и не болейте!

Zhang, Hong-Li; Huang, Yuan; Lin, Li-Liang; Wang, Xiao-Yang; Zheng, Zhe-Min (2013). «The phylogeny of the Orthoptera (Insecta) as deduced from mitogenomic gene sequences». Zoological Studies. 52: 37.

«Grasshopper | Description, Features, & Species». Encyclopedia Britannica. Retrieved 29 September 2021.

Brock, Sebastian. «St John the Baptist’s diet – according to some early Eastern Christian sources». St John’s College, Oxford. Archived from the original on 24 September 2015. Retrieved 4 May 2015.

Смирнова Т. П. «Прямокрылые (Orthoptera) естественных и антропогенных биоценозов Беларуси». Минск, 1996

Источник

Строение и функции митохондрий. Сходства и различия с хлоропластом

Митохондрии — это микроскопические мембранные органоиды, которые обеспечивают клетку энергией. Поэтому их называют энергетическими станциями (аккумулятором) клеток.

Митохондрии отсутствуют в клетках простейших организмов, бактерий, энтамеб, которые живут без использования кислорода. Некоторые зеленые водоросли, трипаносомы содержат одну большую митохондрию, а клетки сердечной мышцы, мозга имеют от 100 до 1000 данных органелл.

Особенности строения

Митохондрии относятся к двухмембранным органеллам, имеют внешнюю и внутреннюю оболочки, межмембранное пространство между ними и матрикс.

Внешняя мембрана. Она гладкая, не имеет складок, отграничивает внутреннее содержимое от цитоплазмы. Ширина ее равна 7нм, в составе находятся липиды и белки. Важную роль выполняет порин — белок, образующий каналы во внешней мембране. Они обеспечивают ионный и молекулярный обмен.

Межмембранное пространство. Величина межмембранного пространства около 20нм. Вещество, заполняющее его по составу сходно с цитоплазмой, за исключением крупных молекул, которые могут сюда проникнуть только путем активного транспорта.

Внутренняя мембрана. Построена в основном из белка, только треть отводится на липидные вещества. Большое количество белков являются транспортными, так как внутренняя мембрана лишена свободно проходимых пор. Она формирует много выростов – крист, которые выглядят, как приплюснутые гребни. Окисление органических соединений до CO₂ в митохондриях происходит на мембранах крист. Этот процесс кислородзависимый и осуществляется под действием АТФ-синтетазы. Высвобожденная энергия сохраняется в виде молекул АТФ и используется по мере необходимости.

Матрикс – внутренняя среда митохондрий, имеет зернистую однородную структуру. В электронном микроскопе можно увидеть гранулы и нити в клубках, которые свободно лежат между кристами. В матриксе находится полуавтономная система синтеза белка – здесь расположены ДНК, все виды РНК, рибосомы. Но все же большая часть белков поставляется с ядра, поэтому митохондрии называют полуавтономными органеллами.

Расположение в клетке и деление

Хондриом – это группа митохондрий, которые сосредоточены в одной клетке. Они по-разному располагаются в цитоплазме, что зависит от специализации клеток. Размещение в цитоплазме также зависит от окружающих ее органелл и включений. В клетках растений они занимают периферию, так как к оболочке митохондрии отодвигаются центральной вакуолью. В клетках почечного эпителия мембрана образует выпячивания, между которыми находятся митохондрии.

В стволовых клетках, где энергия используется равномерно всеми органоидами, митохондрии размещены хаотично. В специализированных клетках они, в основном, сосредоточены в местах наибольшего потребления энергии. К примеру, в поперечно-полосатой мускулатуре они расположены возле миофибрилл. В сперматозоидах они спирально охватывают ось жгутика, так как для приведения его в движение и перемещения сперматозоида нужно много энергии. Простейшие, которые передвигаются при помощи ресничек, также содержат большое количество митохондрий у их основания.

Деление. Митохондрии способны к самостоятельному размножению, имея собственный геном. Органеллы делятся с помощью перетяжки или перегородок. Формирование новых митохондрий в разных клетках отличается периодичностью, например, в печеночной ткани они сменяются каждые 10 дней.

Функции в клетке

Молекулярная биология – это наука, изучающая роль митохондрий в метаболизме. В них также идет превращение пирувата в ацетил-коэнзим А, бета-окисление жирных кислот.

Сходство митохондрий и хлоропластов

Признаки сходства также заключаются в способности самостоятельно синтезировать белок. Эти органеллы имеют свое ДНК, РНК, рибосомы.

И митохондрии и хлоропласты могут делиться с помощью перетяжки.

Объединяет их также возможность продуцировать энергию, митохондрии более специализированы в этой функции, но хлоропласты во время фотосинтезирующих процессов тоже образуют молекулы АТФ. Так, растительные клетки имеют меньше митохондрий, чем животные, потому что частично функции за них выполняют хлоропласты.

Опишем кратко сходства и различия:

Различаются данные органоиды своими функциями: митохондрии предназначены для синтеза энергии, здесь осуществляется клеточное дыхание, хлоропласты нужны растительным клеткам для фотосинтеза.

Источник