Dove si forma il lisosoma e qual è la funzione dei mitocondri. Struttura cellulare

In un ampio gruppo di funghi - basidiomiceti, ascomiceti, zigomiceti - il principale componente fibroso della parete cellulare è la chitina. La chitina è costituita da residui di polisaccaridi lineari - N-acetilglucosamina. La parete fungina comprende, oltre alla chitina, sostanze della matrice, glicoproteine ​​e varie proteine ​​sintetizzate nel citoplasma e secrete verso l'esterno dalla cellula. Queste proteine ​​contengono quasi l'intero insieme di enzimi coinvolti nella degradazione extracellulare dei biopolimeri e nella digestione extracellulare. La componente fibrosa delle membrane cellulari del lievito è rappresentata da un altro polisaccaride: il poliglucano.

La struttura portante della parete cellulare di batteri e cianobatteri è il polimero omogeneo glucopeptide mureina. La struttura rigida che circonda la cellula batterica è una molecola gigante: la sacca di mureina. La parete batterica può costituire fino al 20 - 30% della massa secca del batterio. Nella rete della mureina sono intrecciate sostanze associate: acidi teicoici, polisaccaridi, polipeptidi e proteine.

Le pareti dei batteri gram-negativi contengono una rete di mureina a strato singolo, che comprende il 12% della massa secca. I componenti associati - lipoproteine ​​​​e lipopolisaccaridi complessi - formano una membrana esterna complessa. La membrana esterna garantisce l'integrità strutturale della cellula e funge da barriera che limita il libero accesso di varie sostanze alla membrana plasmatica. Può anche contenere recettori per i batteriofagi. Contiene proteine ​​porine, che sono coinvolte nel trasporto di molte sostanze a basso peso molecolare.

I precursori della parete batterica sono sintetizzati all'interno della cellula e le pareti sono assemblate all'esterno della membrana plasmatica. I componenti della parete batterica hanno specificità antigenica per questi virus. Gli enzimi coinvolti nella degradazione extracellulare e nel metabolismo delle molecole organiche sono localizzati nella parete batterica dei batteri eterotrofi.

22. Il citoplasma è una parte di una cellula vivente (protoplasto) senza membrana plasmatica e nucleo. Il citoplasma comprende: la matrice citoplasmatica, il citoscheletro, gli organelli e le inclusioni. Nel 1830 J. Purkinje propose il termine “protoplasma” per designare il contenuto vivente della cellula nel suo insieme. Inoltre, R. Kölliker (1862) introdusse il termine “citoplasma” per riferirsi al materiale che circonda il nucleo. J. von Hanstein (1880) introdusse il termine “protoplasto” per designare la parte della cellula priva di membrane, linfa cellulare e inclusioni. Attualmente, un protoplasto è una cellula vivente priva di membrana.

La porzione periferica specializzata del citoplasma nelle cellule animali è chiamata ectoplasma. Non ci sono praticamente organelli qui. I sistemi enzimatici di trasporto transmembrana e glicolisi sono concentrati nell'ectoplasma; questa parte del citoplasma ha una maggiore viscosità. Gli strati profondi di una cellula animale sono chiamati endoplasma. Qui si trovano il nucleo e la maggior parte degli organelli cellulari; questa parte del citoplasma ha una viscosità ridotta.

La composizione chimica del citoplasma cambia continuamente sotto l'influenza delle reazioni metaboliche che si verificano in esso. Il contenuto di acqua nel citoplasma varia dal 70 al 90%, proteine ​​- da 10 a 20, lipidi - 2-3, carboidrati - 1-2, sali minerali - 1%.

Lo ialoplasma è la sostanza principale del citoplasma. Lo ialoplasma è la parte idrosolubile del citoplasma. Contiene circa il 90% di acqua, nella quale sono disciolte macromolecole e complessi molecolari. La consistenza dell'ialoplasma si avvicina al gel (gelatina). I gel sono soluzioni colloidali strutturate con un mezzo liquido disperso. Le particelle del mezzo disperso sono interconnesse in una rete lasca (rete microtrabecolare), che contiene il mezzo disperso nelle sue cellule, privando il sistema nel suo complesso di fluidità. L'ialoplasma si riferisce ai gel tissotropici che, sotto l'influenza di condizioni esterne o fattori interni, possono cambiare il loro stato di aggregazione e passare in una fase meno viscosa, più liquida, in un sol (soluzione). Le transizioni gel-sol sono uno stato normale di una cellula fisiologicamente attiva; Queste transizioni sono associate al movimento del citoplasma, al movimento ameboide delle cellule e al cambiamento della loro forma.

Funzioni dell'ialoplasma: luogo di deposito delle molecole biologiche; ambiente in cui possono verificarsi le reazioni biochimiche; luogo di conservazione delle inclusioni; trasporto di sostanze; mantenimento di un ambiente intracellulare costante (pH, regime salino, ecc.).

Domanda 1. Dove si forma il lisosoma?

I lisosomi sono strutture di membrana contenenti molti enzimi attivi coinvolti nella scomposizione di composti ad alto peso molecolare: proteine, lipidi, carboidrati. I lisosomi si formano nel complesso del Golgi, dove gli enzimi entrano e si accumulano.

Domanda 2. Qual è la funzione dei mitocondri?

I mitocondri sono strutture cellulari ricoperte da una doppia membrana. Sulla membrana interna, che presenta numerose sporgenze, è presente un numero enorme di enzimi coinvolti nella sintesi dell'ATP. Pertanto, la funzione principale dei mitocondri è fornire energia alla cellula attraverso la sintesi di ATP.

Domanda 3. Quali tipi di plastidi conosci?

Esistono tre tipi di plastidi: leucoplasti, cromoplasti e cloroplasti.

I leucoplasti sono plastidi incolori che si trovano negli organi vegetali inaccessibili alla luce solare (ad esempio nei rizomi, nei tuberi). Alla luce si forma la clorofilla.

I cromoplasti sono plastidi contenenti pigmenti gialli, arancioni, rossi e viola. Si trovano principalmente nei frutti e nei petali dei fiori, il che conferisce a questi organi vegetali un colore corrispondentemente brillante.

I cloroplasti sono plastidi verdi contenenti clorofilla e coinvolti nella fotosintesi.

Domanda 4. In che modo ogni tipo di plastide differisce dall'altro?

Plastidi tipi diversi differiscono l'uno dall'altro per la presenza o l'assenza di alcuni pigmenti. I leucoplasti non hanno pigmenti, i cloroplasti contengono pigmenti verdi e i cromoplasti contengono pigmenti rossi, arancioni, gialli e viola.

Domanda 5. Perché i grani del cloroplasto sono disposti secondo uno schema a scacchiera?

I grani dei cloroplasti sono disposti a scacchiera in modo da non bloccarsi a vicenda dai raggi del sole. La luce solare dovrebbe illuminare bene ogni chicco, quindi la fotosintesi procederà più intensamente.

Domanda 6. Cosa succede se un lisosoma in una delle cellule collassa improvvisamente?

Quando la membrana che circonda il lisosoma si rompe improvvisamente, gli enzimi in essa contenuti entrano nel citoplasma e distruggono gradualmente l'intera cellula.

Domanda 7. Quali sono le somiglianze tra mitocondri e plastidi?Materiale dal sito

Innanzitutto, la somiglianza tra mitocondri e plastidi è che hanno una struttura a doppia membrana.

In secondo luogo, questi organelli contengono le proprie molecole di DNA, quindi sono in grado di riprodursi in modo indipendente, indipendentemente dalla divisione cellulare.

In terzo luogo, si può notare che in entrambi viene sintetizzato ATP (nei mitocondri - durante la scomposizione di proteine, lipidi e carboidrati, e nei cloroplasti - a causa della conversione dell'energia solare in energia chimica).

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• rapporto sui lisosomi
• MITOCONDRI.PLASTIDI BREVE SOMMARIO
• quali tipi di plastidi

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Riepilogo dettagliato della lezione.

1. Qual è la struttura e le funzioni dell'ATP?

L'adenosina trifosfato (ATP) è un nucleotide costituito dalla base azotata adenina, dal carboidrato ribosio e da tre residui di acido fosforico.

L’ATP è una fonte universale di energia per tutte le reazioni che avvengono nella cellula.

2. Quali tipi di plastidi conosci?

3. Quali metodi di movimento cellulare conosci?

1. Movimento ameboide.

2. Movimenti che utilizzano flagelli e ciglia.

3. Movimento utilizzando i muscoli.

4. In quale forma la cellula immagazzina i nutrienti?

Sotto forma di lipidi e glicogeno.

Domande

1. Qual è la funzione dei mitocondri?

La funzione dei mitocondri è la sintesi di ATP.

2. Quali tipi di plastidi conosci?

A seconda del loro colore, i plastidi si dividono in leucoplasti, cloroplasti e cromoplasti.

3. In cosa differisce ciascun tipo di plastide dall'altro?

I leucoplasti sono plastidi non colorati che solitamente svolgono una funzione di conservazione. L'amido si accumula nei leucoplasti dei tuberi di patata. I leucoplasti delle piante superiori possono trasformarsi in cloroplasti o cromoplasti.

I cromoplasti sono plastidi colorati di giallo, rosso o colore arancione. Il colore dei cromoplasti è associato all'accumulo di carotenoidi in essi contenuti. I cromoplasti determinano il colore delle foglie autunnali, dei petali dei fiori, delle radici e dei frutti maturi.

I cloroplasti sono plastidi che trasportano pigmenti fotosintetici - clorofille. Hanno un colore verde nelle piante superiori, nelle carofite e nelle alghe verdi.

4. Perché i grana nel cloroplasto sono disposti a scacchiera?

Le granae sono disposte a scacchiera in modo che la luce del sole possa raggiungere ciascuna di esse.

5. Quali sono le somiglianze tra mitocondri e plastidi?

Come i mitocondri, i plastidi contengono le proprie molecole di DNA. Pertanto, sono anche in grado di riprodursi in modo indipendente, indipendentemente dalla separazione cellulare.

6. Quali sono le funzioni del centro cellulare?

Il centro della cellula svolge un ruolo fondamentale nella formazione dello scheletro interno della cellula: il citoscheletro. Numerosi microtubuli escono dall'area del centro cellulare, mantenendo la forma della cellula e svolgendo il ruolo di una sorta di binari per il movimento degli organelli attraverso il citoplasma.

Il ruolo del centro cellulare è importante durante la divisione cellulare, quando i centrioli divergono verso i poli della cellula in divisione e formano un fuso di divisione.

7. Fornisci esempi di inclusioni cellulari.

Queste possono essere piccole gocce di granuli di grasso, amido o glicogeno, meno spesso - granuli proteici, cristalli di sale.

Compiti

Confronto tra struttura e funzioni di mitocondri e plastidi. Quali sono le loro somiglianze e differenze?

Analogie:

● Organelli a doppia membrana. La membrana esterna è liscia, mentre quella interna forma numerose invaginazioni che servono ad aumentare la superficie. Tra le membrane c'è uno spazio intermembrana.

● Hanno le proprie molecole circolari di DNA, tutti i tipi di RNA e ribosomi.

● Capace di crescita e riproduzione per divisione.

● Effettuano la sintesi dell'ATP.

Differenze:

● Le invaginazioni della membrana interna dei mitocondri (creste) sembrano pieghe o creste, e le invaginazioni della membrana interna dei cloroplasti formano strutture chiuse a forma di disco (tilacoidi) raccolte in pile (granas).

● I mitocondri contengono enzimi coinvolti nel processo di respirazione cellulare. La membrana interna dei cloroplasti contiene pigmenti fotosintetici ed enzimi coinvolti nella conversione dell'energia luminosa.

● La funzione principale dei mitocondri è la sintesi di ATP. La funzione principale dei cloroplasti è quella di effettuare la fotosintesi.

Mitocondri(vedi Fig. 1) sono presenti in tutte le cellule eucariotiche. Partecipano ai processi di respirazione cellulare e immagazzinano energia sotto forma di legami macroergici della molecola ATP, cioè in una forma accessibile per la maggior parte dei processi associati al dispendio energetico nella cellula.

I mitocondri sotto forma di granuli nelle cellule muscolari furono osservati per la prima volta nel 1850 da R. Kölliker (embriologo e istologo svizzero). Più tardi, nel 1898, L. Michaelis (un biochimico e chimico organico tedesco) dimostrò che svolgono un ruolo importante nella respirazione.

Riso. 1. Mitocondri

Il numero di mitocondri nelle cellule non è costante; dipende dal tipo di organismo e dal tipo di cellula. Le cellule il cui fabbisogno energetico è elevato contengono molti mitocondri (ce ne possono essere circa 1000 in una cellula del fegato), mentre le cellule meno attive hanno molti meno mitocondri. Anche le dimensioni e la forma dei mitocondri variano enormemente. Possono essere a spirale, rotondi, allungati e ramificati. La loro lunghezza varia da 1,5 µm a 10 µm e la loro larghezza da 0,25 a 1 µm. Le cellule più attive hanno mitocondri più grandi.

I mitocondri sono in grado di cambiare forma e alcuni possono spostarsi in aree più attive della cellula. Questo movimento favorisce l'accumulo di mitocondri in quelle parti della cellula dove il fabbisogno di ATP è maggiore.

Ogni mitocondrio è circondato da un guscio costituito da due membrane (vedi Fig. 2). La membrana esterna è separata da quella interna breve distanza(6-10 nm) - spazio intermembrana. La membrana interna forma numerose pieghe a pettine - cristas. Le cristae aumentano significativamente la superficie della membrana interna. Sulle creste avvengono i processi di respirazione cellulare necessari per la sintesi dell'ATP. I mitocondri sono organelli semiautonomi contenenti componenti necessari per la sintesi delle proprie proteine. La membrana interna circonda una matrice liquida contenente proteine, enzimi, RNA, molecole circolari di DNA e ribosomi.

Riso. 2. Struttura dei mitocondri

Malattie mitocondrialiè un gruppo di malattie ereditarie associate a difetti nel funzionamento dei mitocondri e, di conseguenza, a disturbi delle funzioni energetiche nelle cellule eucariotiche, in particolare nell'uomo.

Le malattie mitocondriali vengono trasmesse ai bambini di entrambi i sessi attraverso la linea femminile, poiché metà del genoma nucleare viene trasmessa allo zigote dallo sperma e la seconda metà del genoma nucleare e dei mitocondri dall'ovulo.

Gli effetti di tali malattie sono molto vari. A causa della diversa distribuzione dei mitocondri difettosi nei diversi organi, può portare a malattie del fegato in una persona e malattie del cervello in un’altra, e la malattia può peggiorare nel tempo. Un piccolo numero di mitocondri difettosi nel corpo può solo portare all’incapacità di una persona di sopportare un’attività fisica adeguata alla sua età.

In generale, le malattie mitocondriali diventano più gravi quando i mitocondri difettosi sono localizzati nel cervello, nei muscoli e nelle cellule del fegato, poiché questi organi richiedono grandi quantità energia per svolgere le sue funzioni.

Il trattamento per le malattie mitocondriali è attualmente in fase di sviluppo, ma la profilassi sintomatica con vitamine è un’opzione terapeutica comune.

I plastidi sono caratteristici esclusivamente delle cellule vegetali. Ogni plastide è costituito da un guscio costituito da due membrane. All'interno del plastidio si può osservare un complesso sistema di membrane e una sostanza più o meno omogenea: lo stroma. I plastidi sono organelli semiautonomi, poiché contengono un apparato per la sintesi proteica e possono parzialmente approvvigionarsi di proteine.

I plastidi vengono solitamente classificati in base ai pigmenti che contengono. Esistono tre tipi di plastidi.

1. Cloroplasti(vedi Fig. 3) sono plastidi in cui avviene la fotosintesi. Contengono clorofilla e carotenoidi. Tipicamente i cloroplasti hanno la forma di un disco con un diametro di 4-5 micron. Una cellula del mesofillo (al centro della foglia) può contenere 40-50 cloroplasti e millimetro quadrato foglio - circa 500.000.

Riso. 3. Cloroplasti

La struttura interna del cloroplasto è complessa (vedi Fig. 4). Lo stroma è penetrato da un sistema sviluppato di membrane sotto forma di vescicole: i tilacoidi. I tilacoidi formano un unico sistema. Di norma, vengono raccolti in pile: cereali, che ricordano colonne di monete. I tilacoidi dei singoli grana sono interconnessi da stroma tilacoidi o lamelle. Clorofille e carotenoidi sono incorporati nelle membrane dei tilacoidi. Lo stroma dei cloroplasti contiene molecole circolari di DNA, RNA, ribosomi, proteine ​​e goccioline lipidiche. I depositi primari del polisaccaride di riserva, l'amido, si trovano sotto forma di granuli di amido.

Riso. 4. Struttura del cloroplasto

I grani di amido sono strutture di stoccaggio temporaneo per i prodotti della fotosintesi. Possono scomparire dai cloroplasti se la pianta viene messa al buio per 24 ore. Appariranno di nuovo dopo 2-3 ore se porti la pianta alla luce.

Come sapete, la fotosintesi è divisa in due fasi: luce e buio (vedi Fig. 5). La fase luminosa si verifica sulla membrana tilacoide e la fase oscura si verifica nello stroma del cloroplasto.

Riso. 5. Fotosintesi

2. Cromoplasti- plastidi pigmentati (vedi Fig. 6). Non contengono clorofilla, ma contengono carotenoidi, che colorano i frutti, i fiori, alcune radici e le foglie vecchie di rosso, giallo e arancione.

I cromoplasti possono essere formati da cloroplasti, che allo stesso tempo perdono la clorofilla e le strutture della membrana interna e iniziano a sintetizzare i carotenoidi. Ciò accade quando il frutto matura.

Riso. 6. Cromoplasti

3. Leucoplasti- plastidi non pigmentati (vedi Fig. 7). Alcuni di essi possono accumulare amido, ad esempio gli amiloplasti, altri possono sintetizzare e accumulare proteine ​​o lipidi.

Alla luce, i leucoplasti possono trasformarsi in cloroplasti. Questo, ad esempio, accade con un tubero di patata, che contiene molti leucoplasti che accumulano amido. Se porti un tubero di patata alla luce, diventerà verde.

Riso. 7. Leucoplasto

Carotenoidi- Questo è un gruppo diffuso e numeroso di pigmenti. Questi includono sostanze che colorano il giallo, l'arancione e il rosso. I carotenoidi si trovano nei fiori delle piante, in alcune radici e nei frutti in maturazione.

I carotenoidi sono sintetizzati non solo dalle piante superiori, ma anche dalle alghe, da alcuni batteri, dai funghi filamentosi e dai lieviti.

I carotenoidi sono presenti nel corpo di alcuni artropodi, pesci, uccelli e mammiferi, ma non sono sintetizzati all'interno del corpo, ma vengono forniti con il cibo. Ad esempio, il colore rosa dei fenicotteri è dovuto al fatto che mangiano piccoli crostacei rossi, che contengono carotenoidi.

Per molti anni i carotenoidi sono stati utilizzati nelle attività umane pratiche. Sono utilizzati in agricoltura, industria alimentare e medicina. Quando si aggiunge beta carotene prodotto alimentare non solo satura il prodotto con un certo colore (giallo), ma lo fortifica anche (lo satura di vitamina A). In medicina, il carotene è usato per trattare la carenza di vitamina A.

Per quanto riguarda l'origine delle cellule eucariotiche, la maggior parte dei ricercatori aderisce ipotesi di simbiogenesi.

L'idea che una cellula eucariotica (una cellula animale e una cellula vegetale) sia un complesso simbiotico è stata proposta da Merezhkovsky (botanico, zoologo, filosofo, scrittore russo), confermata da Famintsyn (botanico russo), e l'ipotesi nella sua forma moderna presentato da Lynn Margulis (biologa americana). Il concetto è che gli organelli (come i mitocondri e i plastidi) che distinguono una cellula eucariotica da una cellula procariotica erano originariamente batteri a vita libera e furono rilevati da una grande cellula procariotica, che non li mangiò, ma li trasformò in simbionti. Successivamente, un altro gruppo di simbionti, batteri simili a flagelli, si è attaccato alla superficie della cellula ospite, aumentando notevolmente la mobilità dell'ospite e, di conseguenza, le possibilità di sopravvivenza.

Nonostante il fatto che questa ipotesi sembri piuttosto fantastica, tuttavia, nel mondo moderno c'è la conferma che ha il diritto di esistere: in alcuni ciliati, la clorella (alghe unicellulari) agisce come simbionte, e i ciliati digeriscono qualsiasi altra alga unicellulare che arriva nel suo corpo, ad eccezione della clorella.

Somiglianza di mitocondri e cloroplasti con cellule procariotiche libere (con batteri liberi)

1. I mitocondri e i cloroplasti hanno molecole di DNA circolari, caratteristiche di una cellula batterica.

2. I mitocondri e i cloroplasti hanno piccoli ribosomi, gli stessi delle cellule procariotiche.

3. Hanno un apparato per la sintesi proteica.

Molte cellule sono in grado di muoversi e i meccanismi delle reazioni motorie possono essere diversi.

Si distinguono i seguenti tipi di movimento: movimenti ameboidi (amebe e leucociti), movimenti ciliari (ciliati di pantofola), movimenti flagellari (spermatozoi), movimenti muscolari.

Il flagello di tutte le cellule eucariotiche è lungo circa 100 µm. Nella sezione trasversale (vedi Fig. 8) puoi vedere che ci sono 9 paia di microtubuli lungo la periferia del flagello e 2 microtubuli al centro.

Riso. 8. Sezione trasversale del flagello

Tutte le coppie di microtubuli sono interconnesse. La proteina che effettua questo legame cambia la sua conformazione a causa dell'energia rilasciata durante l'idrolisi dell'ATP. Ciò porta al fatto che coppie di microtubuli iniziano a muoversi l'uno rispetto all'altro, il flagello si piega e la cellula inizia a muoversi.

Lo stesso meccanismo di movimento delle ciglia, la cui lunghezza è di soli 10-15 micron. Il numero delle ciglia, a differenza dei flagelli, il cui numero è limitato sulla superficie cellulare, può essere molto elevato. Ad esempio, sulla superficie di una pantofola ciliata unicellulare ci sono fino a 15.000 ciglia, con l'aiuto delle quali può muoversi ad una velocità di 3 mm/s.

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Compiti a casa

1. Domande alla fine del paragrafo 17 (pag. 71) - Kamensky A.A., Kriksunov E.A., Pasechnik V.V. "Biologia generale", gradi 10-11 ()
2. Cosa determina il numero di mitocondri in una cellula?
3. Dimostra che gli antenati dei mitocondri un tempo erano creature a vita libera simili ai batteri.