Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Тема 10. Мітохондрії І пластиди – системи енергозабезпечення клітин

Скачати 418.06 Kb.

Тема 10. Мітохондрії І пластиди – системи енергозабезпечення клітин




Скачати 418.06 Kb.
Сторінка2/3
Дата конвертації25.03.2017
Розмір418.06 Kb.
1   2   3

Руховий апарат бактерій


джгутики, або флагели, принципово відмінні від джгутиків еукаріотичних клітин. Вони складаються з трьох основних частин: зовнішня довга хвиляста нитка (власне джгутик), гачок, базальне тільце. Джгутикова нитка побудована з білків флагелінів, які не здібні до руху. Вони можуть спонтанно полімерізуватися в спіральні закручені нитки з постійним кроком.

Поблизу клітинної поверхні флагелла, переходить до ширшої ділянки, т.наз. гачку. Він має довжину близько 45 нм і складається з іншого білка.

Бактерійне базальне тільце складається із стрижня, пов'язаного з гачком, і 4-х кілець – дисків. Два верхні кільця диска, що є у грамнегативних бактерій, локалізовані в клітинній стінці: одне кільце (L) занурене в ліпосахаридну мембрану, а друге (P) – в муреїновий шар.

Клітинна стінка - досить твердий шар, що оточує клітину. Вона розташовується за межами цитоплазматичної мембрани (також відомої в деяких випадках, як клітинна мембрана) та забезпечує додаткову підтримку і захист.

Грам-негати́вні бакте́рії - бактерії, що не зберігають барвник крістал-віолет під час процедури фарбування за Грамом. Грам-позитивні бактерії зберігають синій колір після промивки спиртом, тоді як грам-негативні втрачають його.

Два інші кільця – білковий комплекс «S»-статор і «M»-ротор, локалізовані в плазматичній мембрані. До цього комплексу з боку плазматичної мембрани примикає кільцевий ряд моторних білків А і B. У базальних тільцях грампозитивних бактерій є тільки два нижні кільця, пов'язані з плазматичною мембраною.

Рух джгутиків у бактерій відбувається за рахунок обертання базального тільця (а саме «S»- і «М»- дисків) навколо своєї осі в площині плазматичної мембрани. Рух бактерійних джгутиків не залежить від АТФ, а здійснюється завдяки трансмембранному градієнту іонів водню на поверхні плазматичної мембрани. При цьому відбувається обертання М-диска. У оточенні М-диска моторні білки здібні до перенесення іонів водню з периплазматичного простору в цитоплазму (за один оборот переноситься до 1000 іонів водню). При цьому відбувається обертання джгутика з величезною швидкістю, від 5–100 об/сек., що дає можливість бактерійній клітині переміщатися на 25–100 мкм в секунду.

2. Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Загальна цитологія»

Тема 5. ОРГАНЕЛИ ЦИТОПЛАЗМИ

Органелами називають структури, що постійно зустрічаються в клітинах, що мають характерну будову й виконують специфічну функцію. Розрізняють органели мембранні та немембранні, загального значення і спеціальні. Органели загального значення присутні у всіх клітинах, спеціальні органели зустрічаються у визначених тканинах, наприклад міофібріли у м'язовій тканині.

До мембранних органел відносять: ендоплазматичну сітку (reticulum епdорlаsтаtісит), комплекс Гольджи (сотрlехus goldgiensis), мітохондрії (тіtochondrion), лізосоми (lisosoma), пероксісоми (реrохуsота).

Немембранні органели – це рибосоми (rіЬоsота), центріолі (сепtriоlит), мікротрубочки (тісrotubulus), мікрофібрили (тісrofibrilla), мікрофіламенти (microfilamentum).

Мембранні органели:

1. Ендоплазматична сітка (рис. 10) являє собою систему трубочок і сплощених цистерн. Ендоплазматичну сітку, до зовнішньої поверхні якої прикріплені рибосоми, називають гранулярною ендоплазматичною сіткою (rеtісиlит епdорlаsтаtісит), яка не містить рибосом – агранулярною ендоплазматичною сіткою, (rеtісиlит епdорlаsтаtісит попgrапиlоsus).





Рис.10. Ендоплазматична сітка:

1трубочки агранулярної сітки; 2 – цистерни гранулярної сітки; 3 – зовнішня ядерна мембрана, покрита рибосомами; 4 – поровий комплекс; 5 – внутрішня ядерна мембрана
Однією з основних функцій ендоплазматичної сітки є транспорт речовин. Крім того, для гранулярної ендоплазматичної сітки характерний синтез білків, для агранулярної – синтез і розщеплення глікогену, метаболізм ліпідів (зокрема, синтез стероїдних гормонів).

Біоси́нтез (або просто синтез) білкі́в - процес, за допомогою якого клітини будують білки. Термін іноді використовується для посилання виключно на процес трансляції, але частіше означає багатокроковий процес, що включає біосинтез амінокислот, транскрипцію, процесинг (включаючи сплайсинг), трансляцію та посттрансляційну модифікацію білків.

Я́дерна мембра́на (або нуклеолема) - подвійна мембрана клітинного ядра, котра огортає генетичний матеріал клітин еукаріотичних організмів та відмежовує його від цитоплазми.

Стероїди - речовини тваринного чи рослинного походження з високою біологічною активністю. Стероїди утворюються у природі з ізопреноїдних попередників. Особливістю будови стероїдів є наявність конденсованої тетрациклічної системи гонана.

У печінці вона бере участь у знешкодженні снотворних речовин, канцерогенів та інших речовин.
2. Мітохондрії (рис. 11) у світловому мікроскопі мають вигляд коротких паличок і ниток. При розгляді в електронному мікроскопі помітно їх внутрішню й зовнішню мітохондріальні мембрани, між якими знаходиться міжмембранний простір. Площа внутрішньої мембрани збільшена за рахунок утворених нею крист, що мають форму складок, а іноді трубочок. Простір, обмежений внутрішньою мембраною, заповнений мітохондріальним матриксом. Останній містить гранули, які зв'язують двовалентні катіони, зокрема Са . На кристах внутрішньої мембрани знаходяться мітохондріальні субодиниці або елементарні частки, що являють собою комплекси ферментів фосфорилування (синтезу АТФ) за рахунок енергії, що звільняється в мітохондріях у результаті процесів окиснювання.

Головна функція мітохондрій – забезпечення клітини енергією. Мітохондрії беруть участь у синтезі ряду білків. Містять необхідні компоненти для їх синтезу: мітохондріальну ДНК, дрібні рибосоми, транспортні й інформаційні РНК і ферменти. Однак більшість ферментів мітохондрій синтезується під контролем ДНК ядра. Тривалість існування мітохондрій невелика (насамперед, для серцевого м'яза – 6 днів). Нестача мітохондрій поповнюється за рахунок їхнього розподілу.








Рис. 11. Мітохондрія:



I – загальна схема будови; II – схема будови крист;

1зовнішня мембрана;

Зовнішня мембрана - зовнішній шар мембрани грам-негативних бактерій, хлоропластів та мітохондрій. Друга мембрана називається внутрішньою або, у випадку бактерій, цитоплазматичною. Зовнішня мембрана використовується щоб підтримувати форму органели, що міститься в її межах, та служить бар'єром проти певних небезпечних факторів для бактерій.

2 – внутрішня мембрана; 3 – кристи;

4 – матрикс; 5 – складка внутрішньої мембрани;

6 – грибоподібні тільця

3. Комплекс Гольджи (рис.12) на препаратах, оброблених азотнокислим сріблом, має вигляд сітки темних ниток, що переплітаються. На електронних мікрофотографіях можна бачити, що комплекс Гольджи складається з таких компонентів: 1)сплощених мішечків, або цистерн, 2)транспортних пухирців, які приносять білковий секрет з ендоплазматичної сітки, 3)секрету, що конденсується вакуолею, 4)секреторних гранул. Функції комплексу Гольджи: упакування, конденсація та виведення білкових секретів, участь у синтезі вуглеводів і приєднанні їх до поліпептидних ланцюжків у процесі синтезу глікопротеїнів, формування лізосом та оновленні мембран (рис. 13).


Рис.12. Різні форми омплексу Гольджі





Рис. 1З. Схема секреторного шляху та оновлення мембран



І – гранулярна ендоплазматична сітка; 1.1 – область, де відбувається синтез білків, які виводяться з клітини; 1.2 – область, де відбувається синтез білків, які оновлюють мембрани; 1.3 – область, де відбувається глікозілірування;

2 – транспортні міхури, де відбувається відтворення дісульфідних містків;

3 – комплекс Гольджи, де відбувається збільшення ліпідів; 4 – просекреторна гранула, де відбувається протеолітична доробка; 5 – секреторна гранула, де відбувається концентрація секрету; 6 – плазма лема; 7 – екзоцитоз;

8вбудовування в мембрану; 9 – зборка елементів мембрани.
4. Лізосоми – органели внутрішньоклітинного ферментативного розщеплення як екзогенних речовин (що потрапили в клітини в результаті ендоцитоза), так і ендогенних – видалення органел і включень у ході нормального відновлення або у відповідь на змінену функціональну активність. Розрізняють чотири основні форми лізосом: первинні лізосоми, вторинні лізосоми (фаголізосоми, або гетерофагосоми), аутофагосоми й залишкові тільця. Первинні лізосоми – це маленькі, округлі, оточені мембраною тільця. Вони являють собою запасну форму або резерв гідролітичних ферментів і ще не беруть участь у перетравленні. Фаголізосоми утворюються від злиття первинної лізосоми з фагосомою. При цьому починається гідролітичне розщеплення вмісту останньої. Аутофагосоми призначені для видалення компонентів самої клітини. Органела, що підлягає видаленню, оточується мембраною (можливо, ендоплазматичної сітки) і з’єднується з аутофагічною вакуолею. Залишкові тільця заповнені гранулами неперетравленого матеріалу. Вони здатні зливатися, утворювати пігмент ліпофусцин.

5. Пероксісоми нагадують лізосоми, але не містять гідролітичних ферментів, характерних для лізосом. У них присутні оксидази амінокислот і каталаза, що руйнує перекис. Каталаза пероксисом може відігравати захисну роль, руйнуючи перекис водню, токсичний для клітин.

Гідроге́н перокси́д, пере́кис во́дню - бінарна сполука гідрогену з оксигеном складу Н2О2. В молекулі наявний ковалентний зв'язок між атомами оксигену.



Немембранні органели

6. Рибосома (рис. 14) – гранула рибонуклеопротеїна діаметром 15—20 нм, що складається з двох субодиниць - великої і малої. Синтез рРНК здійснюється на петлях хромосом ядерцевих організаторів (в області ядерця).

Ядерцеві організатори (англ. Nucleolus organizer region, NOR) - ділянки хромосом, що утворюють всередині клітини так зване ядерце. Ці ділянки формують ядерце після поділу ядра. Відкриті Барбарою Мак-Клінток у 1934 році при вивченні кукурудзи.

Зборка рибосом здійснюється в області каріотеки. Функція рибосом –
синтез білка. Звичайно білок синтезується не на одній, а одночасно на групі рибосом (полісома), зв'язаних молекулою інформаційної РНК (іРНК). Рибосоми й полісоми можуть бути вільними в цитоплазмі та виробляти білки для потреби самої клітини або бути фіксованими на мембранах ендоплазматичної сітки й синтезувати секрети - білки, що виділяються з клітини.






Рис. 14. Рибосома:

І – мала субодиниця; II – велика субодиниця; III –об'єднання субодиниць

7. Центріолі (рис. 15) розташовуються в клітині парами (диплосома). Вони являють собою циліндрики довжиною 500 нм і діаметром 150 нм, що лежать під прямим кутом один до другого. Стінка циліндрика складається з дев'яти триплетів мікротрубочок (а, b, с). Формула центріолі 9X3 0, тому що в центрі циліндрика трубочки відсутні.

Центріолі служать центрами формування мікротрубочок веретена розподілу й мікротрубочок апаратів руху клітини – війок та джгутиків (рис. 16). Останні являють собою вирости цитоплазми, у центрі яких знаходиться система мікротрубочок, що складається із двох центральних ниток і дев’яти дуплетів на периферії. Формула війок або джгутика така: 9х2 2. У основі війки або джгутика лежить базальне тільце, має вигляд видозміненої центріолі.




Рис. 15. Клітинний центр:




1 – триплети мікротрубочок; 2 – радіальні спиці; 3центральна структура; 4 – сателіт; 5 – лізосома; 6 – діктіосоми комплексу Гольджи; 7 – оточений міхур; 8 – цистерна гранулярної ендоплазматичної сітки; 9 – цистерни і трубочки агранулярної ендоплазматичної сітки; 10 – мітохондрія; 11 – залишкове тільце; 12 – мікротрубочки; 13 – каріотека

Рис. 16. Війка:



І – загальна структура; 1 – корінець; 2 – базальне тільце; 3 – плазмолема поверхні клітини; 4 – мікроворсинки, що оточують війку; 5 – центральна капсула; 6 – дуплети переферійних мікро трубочок; 7 – центральна пара мікротрубочок; 8 – плазмалема на поверхні війки; 9 – «ручки»; 10 – радіальна спиця;

11 – нексин; 12 – субодиниця А; 13 – субодиниця В; 14 – субодиниця С; 15 – центральний циліндр

8. Мікротрубочки (діаметром 25нм) і мікрофибрили (діаметром 10 нм) пов'язані з підтримкою та зміною форми клітини, утворюють її цитоскелет. Мікротрубочки побудовані з білка тубуліна. Мікротрубочки беруть участь у транспорті речовин у середині клітини. Із мембраною мікротрубочки одним зі своїх кінців зв'язані білковими молекулами, здатні за відповідних умов змінювати свою просторову конфігурацію (конформація білка). У зв'язку з наявністю конфірмованих зовнішніх ланцюгів вони забезпечують основні потоки активного внутрішньоклітинного транспорту.

Білки мікрофібріл у різних тканинах різні. В епітеліях це кератини, у фібробластах – виментин, у м'язах – десмін і скелетин.



9. Мікрофіламенти (рис.18) мають товщину 6 нм, складаються зі скорочувальних білків, головним чином актину. Крім безпосередньо актину в побудові мікрофіламентів можуть брати участь й інші пептиди – тропоніни й тропоміозин. Філаменти актину здатні утворювати комплекси з полімерними молекулами білка міозину.

Поліме́ри (грец. πολύ- - багато (poli); μέρος - частина (meres) - «складається з багатьох частин») - природні та штучні високомолекулярні сполуки, молекули яких складаються з великої кількості повторюваних однакових або різних за будовою атомних угруповань, з'єднаних між собою хімічними або координаційними зв'язками в довгі лінійні або розгалужені ланцюги.

Для полімеризації міозину необхідні іони кальцію. Створення актіно-міозинового комплексу лежить в основі скорочення. Мікрофіламентів звичайно багато в області цитоплазми, яка належить до поверхневого комплексу. Будучи з'єднаними з плазмалемою, вони здатні змінювати її конфігурацію, що лежить в основі утворення виростів при піноцитозі й фагоцитозі, а також переміщенні вільних клітин.



Об'єкти вивчення

Мікропрепарати для вивчення і замальовки
Препарат № 8. Комплекс Гольджи в нервових клітинах спинно­мозкового вузла
Фарбування за методом Калачева-Насонова. При малому збільшенні мікроскопа на периферії зрізу вибрати велику клітину округлої форми, у цитоплазмі якої добре помітні звиті темні нитки (у центрі препарату вони звичайно не зафарбовані). При великому збільшенні можна побачити велике бліде ядро з добре помітним ядерцем і темні нитки комплексу Гольджи, що оточують ядро у вигляді клубка або кошичка, а іноді й розкидані по всій цитоплазмі, зеленуватого кольору.

Замалювати й позначити: 1) ядро; 2) комплекс Гольджи у цитоплазмі; 3) плазмолему.



Препарат № 9. Мітохондрії в епітелії кишечника аскариди
Фарбування за методом Альтмана. На малому збільшенні мікроскопа видно шар клітин призматичної форми, що лежать на тонкій базальній мембрані, інтенсивно пофарбованої в коричнювато-червоний колір.

Базальна мембрана, основна мембрана - тонкий шар волокон, що залягає під епітелієм (вистеляє порожнини і поверхні тіла) чи ендотелієм (вистеляє внутрішні поверхні кровоносних судин).

На апікальних кінцях клітин мікроворсинки утворять щіткову облямівку, яка відрізняється від базальної мембрани тим, що вона ширша й менш інтенсивно пофарбована. При великому збільшенні в частинах клітин, розташованих ближче до базальної мембрани, помітні ядра у вигляді світлих пухирців, що лежать приблизно на одному рівні. Кожне ядро містить 1-2 темно-червоних ядерця. У цитоплазмі кожної клітини над ядром помітні чорні крапельки жиру, а над ними – скупчення червонуватих зерняток і коротких паличок – мітохондрій. Крім того, окремі мітохондрії розкидані по всій цитоплазмі.

Замалювати й позначити: 1) ядро; 2) ядерце; 3) краплі жиру; 4) мітохондрії.



Препарат № 10. Клітинний центр. Центріолі в заплідненій яйцеклітині аскариди

Фарбування залізним гематоксиліном. При малому збільшенні знайти клітину на стадії метафази (рис. 19). При великому збільшенні помітно у вигляді темних крапок центріолі, які відійшли до полюсів клітини. Навколо кожної центріолі проглядається полярна променистість. Між центріолями розташовується мітотичне веретено, у центрі якого на однаковій відстані від полюсів локалізовані дві хромосоми.

Замалювати й позначити: 1) центріоль; 2) полярну променистість; 3) мітотичне веретено; 4) хромосоми; 5) плазмолему.






Рис. 19. Мітоз. Яйцеклітина аскариди. Метафаза, (збільшення –15,об.40):

1– хромосоми; 2 – центріолі; 3 – сяйво кругом центріолей; 4 – веретено; 5 – оболонка
яйцеклітини

Препарат № 11. Хондріосоми. Печінкові клітини жаби (рис. 20)

Препарат розглядається для вивчення будови одного з клітинних органоїдів – хондріосом.

Відрізають шматочок печінки жаби, фіксують сумішшю Шампи, зрізи зафарбовують кислим фуксином за Альтманом або залізним гематоксиліном. Спочатку розглядають препарат при малому збільшенні. Головну масу клітин складають багатокутні печінкові клітини, які тісно прилягають одна до одної й утворюють тяжі – так звані печінкові балки. У кожній клітині чітко помітне одне або два круглих ядра. Між тяжами знаходяться широкі кровоносні капіляри, порожні або наповнені овальними червоними кров'яними клітинами (еритроцитами) з добре помітними ядрами. Печінкові клітини слід розглядати під імерсійним об'єктивом. У цитоплазмі різко виступають хондріосоми, які являють собою зерна, палички й нитки різної величини з чіткими рівними контурами (червоні після фарбування за Альтманом або чорні після фарбування залізним гематоксиліном). Хондріосоми можуть бути прямими або вигнутими. Вони й покладені в клітинах без особливого видимого порядку: іноді поодинці, іноді утворити неправильні скупчення.

Різні форми хондріосом можуть переходити одна в іншу. При різних функціональних станах клітини зерна можуть злипатися між собою й утворювати палички й нитки; з іншого боку, нитки й палички можуть розпадатися на зерна.

Частина зерен, помітних у клітинах, являє собою поперечні розрізи ниткоподібних і паличкоподібних хондріосом.



Рис.20. Хондріосоми в клітинах печінки жаби (збільшення – 10, імесрсія):

1 – ядро; 2 – хондріосоми


Препарат № 12. Хондріосоми. Клітини нирки жаби (рис. 21)

У різних секторах, навіть того самого органа, хондріосоми можуть мати різну форму, їх кількість і розташування можуть значно варіюватися. У цьому можна переконатися, вивчаючи хондріосоми в різних відділах сечового канальця нирки жаби. Нирку жаби фіксують за Шампі, зрізи офарблюють залізним гематоксиліном або кислим фуксином за Альтманом. При малому збільшенні на препараті помітні ниркові канальці, перерізані в різних напрямках. Вони утворюють кола або овали з порівняно невеликим просвітом. У


різних місцях лежать клубочки Пумпянського, що являють собою
скупчення кровоносних капілярів. Слід зазначити, що в нирці земноводних
немає характерного для нирки ссавців тварин поділу на коркову й мозкову
частини. За будовою та формою клітин у кожному нирковому канальці під
імерсійним об'єктивом можна розрізнити п'ять відділів. У першому й третьому відділах клітини низькі з пучком довгих війок. У другому відділі клітини кубічні та циліндричні зі зверненою в просвіт канальця опуклою внутрішньою поверхнею, покритою кутикулярною щітковою облямівкою. Клітини четвертого та п'ятого відділів кубічні, їх внутрішня поверхня не має ні війок, ні щіткової облямівки.




Рис. 21. Хондріосоми в клітинах нирки жаби. Поперечний зріз ниркового канальцю (збільшення - 10, імерсія):

1 – ядро; 2 – хондріосоми

Хондріосоми на препараті пофарбовані в чорний колір гематоксиліном

або в червоний колір кислим фуксином.

Чо́рний ко́лір - ахроматичний колір, точніше - відсутність світлового потоку від об'єкта. Відтінки чорного кольору іменуються сірим кольором.

Черво́ний - колір з мінімальною частотою, що сприймається людським оком. Діапазон червоних кольорів в спектрі з довжиною хвилі 630–760 нанометрів, межа сприйняття залежить від віку. Один з трьох «основних» кольорів в системі RGB, додатковий колір до нього - синьо-зелений.

Різні відділи ниркового канальця містять хондріосоми різної форми. Клітини першого, другого й третього відділів мають зернисті хондріосоми, клітини четвертого та п'ятого відділів містять хондріосоми у вигляді коротких паличок із закругленими кінцями. Останні розташовуються в клітині чітко орієнтовано: їх довгі осі лежать паралельно довгої осі клітини. Найбільша кількість хондріосом лежить у базальній частині клітини, верхня ж частина клітини, що безпосередньо примикає до просвіту сечового канальця, вільна від хондріосом. Таке розташування хондріосом, імовірно, має визначене функціональне значення. Вони розташовуються за перебігом речовин, які надходять у клітину, або, що виділяються з клітини.

Слід зазначити, що в зародка, коли нирка ще не функціонує, як видільний орган, хондріосоми мають вигляд зерен і розташовуються в клітині без особливого порядку. До початку функціонування нирки хондріосоми стають паличкоподібними й розташовуються в клітині правильними рядами. Це також показує, що правильне, орієнтоване розташування хондріосом у клітинах деяких відділів сечових канальців пов'язане з функцією цих клітин.
Контрольні запитання

Що таке органели? Розповісти про класифікацію органел.

Які органели беруть участь у синтезі й транспорті речовин?

Будова та функції ендоплазматичної сітки.

4. Розповісти про будову комплексу Гольджи і його функціональне значення.

5. Будова рибосом і їх участь у синтезі білка.

6. Які органели виконують у клітині функцію ферментативного
розщеплення ендогенних продуктів і речовин, які потрапили в клітину в
результаті ендоцитозу? Опишіть їх будову.


  1. Присутністю яких органел обумовлена в більшості випадків базофілія цитоплазми клітин? Від присутності якої речовини в цих органелах залежить базофілія?

  2. Розповісти про пероксисоми, їх будову та функцію.

  3. Яка будова та функції мітохондрій?

10. Розповісти про особливості мікро- і ультраструктури центріолей.

11. Поняття про цитоскелет. Будова й значення мікротрубочок,


мікрофібріл, мікрофіламентів.


Тема 6. ВКЛЮЧЕННЯ

Включення цитоплазми – необов'язкові компоненти клітини. Вони виникають і зникають у залежності від функціонального стану клітин.

Залежно від складу і способу використання клітини серед включень досить умовно розрізняють трофічні, пігментні й секреторні (рис. 22).

Включення



Секреторні


Трофічні Пігментні

Вуглеводні Білкові Жирові Меланін Ліпофусцин

(глікоген)

1   2   3


Скачати 418.06 Kb.

  • Тема 5. ОРГАНЕЛИ ЦИТОПЛАЗМИ
  • Немембранні органели 6. Рибосома
  • 8 . Мікротрубочки
  • Обєкти вивчення Мікропрепарати для вивчення і замальовки Препарат № 8. Комплекс Гольджи в нервових клітинах спинно­мозкового вузла
  • Препарат № 9. Мітохондрії в епітелії кишечника аскариди
  • Препарат № 11. Хондріосоми. Печінкові клітини жаби
  • Препарат № 12. Хондріосоми. Клітини нирки жаби