Эндоплазматический ретикулум, строение и функции

Эндоплазматическая сеть, или эндоплазматический ретикулум (ЭПР), представляет собой систему мембранных канальцев, пронизывающих цитоплазму и тесно контактирующих с другими органоидами клетки. По ЭПР осуществляется внутриклеточный транспорт веществ, а также она является местом синтеза некоторых органических соединений.

На поверхности некоторых мембран ЭПР могут находиться рибосомы, которые осуществляют синтез белков. Такой ЭПР называется шероховатым, или гранулярным.

Гладкий эндоплазматический ретикулум (агранулярный ЭПР)

11. Аппарат Гольджи, строение и функции.
АГ- стопка уплощенных мембранных мешочков-цистерн, которые на одном конце стопки непрерывно образуются, а на другом - отшнуровываются в виде пузырьков. Стопки могут существовать в виде дискретных диктиосом. Функции: в цистернах происходит химическая модификация поступающих клеточных продуктов, в пузырьках - транспорт веществ. Участвует в процессе секреции, синтеза, формировании лизосом, вакуолей, оболочки.

12. Структура, организация лизосом, сферосом, рибосом, микротрубочек, микрофиламентов, микротелец.
Лизосомы (0,2 - 18 мкм) - сферические одномембранные пузырьки с гомогенным содержимым, богатым гидролитическими ферментами. Выполняют функции, связанные с распадом структур и молекул (гидролизируют белки, нуклеиновые кислоты), участвуют в аутофагии, автолизе, эндо- и экзоцитозе.
Сферосомы синтезируют жирные масла.
Рибосомы (17-23 нм) - очень мелкие безмембранные органеллы, состоящие из 2 субчастиц - большой и малой. Содержат белок и РНК приблизительно в равных долях. Находятся в цитоплазме, ядрышке, на поверхности шероховатого ЭПР, в митохондриях и хлоропластах.
Микротрубочки (24 нм) - очень тонкие, длинные цилиндрические органеллы, растущие с одного конца путем добавления белка тубулина. Участвуют в перемещении органелл, ориентации микроибрилл, входят в состав цитоскелета.
Микрофиламенты (5-7 нм) - тончайшие нити белка актина. Формируют цитоскелет, участвуют в эндо- и экзоцитозе.
Микротельца (0,2-1,5 нм) - органеллы несколько неправильной сферической формы, окруженные одинарной мембраной. Содержимое зернистое, с кристаллоидом или нитевидными скоплениями. Обеспечивают превращение жиров в углеводы (глиоксисомы). Содержат фермент каталазу, расщепляющий пероксид водорода (пероксисомы).

13. Строение и функции митохондрий. Происхождение митохондрий.
Митохондрия (до 10 мкм) окружена оболочкой из двух мембран; внутренняя мембрана образует складки - кристы. Матрикс содержит небольшое количество рибосом, 1 кольцевую молекулу ДНК и фосфатные гранулы.
Функции: при анаэробном дыхании в кристах происходит окислительное фосфорилирование и перенос электронов, а в матриксе работают ферменты, участвующие в цикле Кребса и в окислении жирных кислот; осуществляют процессы освобождения энергии и образование АТФ.
Теории первой группы предполагают, что геном органелл происходит от ядерного генома: часть ядерного генома оказалась механически отделена мембранами от основной части и постепенно приобрела способность к независимому функционированию.
Теории второй группы предполагают симбиотические события и геномный материал органелл внеклеточного происхождения: вначале факультативные прокариотические симбионты, с течением времени потеряли часть своих генов и стали зависимы от ядерного генома, став, таким образом, облигатными симбионтами. Постепенно за ними закрепилась и определенная функция внутриклеточного метаболизма.

14. Пластиды. Типы пластид. Взаимопревращение пластид.
Пластиды - наиболее крупные органеллы, свойственные только растительным клеткам. Образуются из пропластид меристематических клеток. Обладают генетической автономией, т.к. имеют собственные ДНК, РНК, рибосомы. Содержат пигменты - хлорофиллы, каротиноиды и их производные.
- Хлоропласты - зелёные пластиды, обеспечивающие фотосинтез, синтез АТФ, липидов, белков. Внутренние выросты - тилакоиды - собранные в стопки, формируют граны, на поверхности которых протекают световые реакции фотосинтеза.
- Хромопласты - пластиды, окрашенные в желтый - красный цвет благодаря наличию каротиноидов (каротина, ксантофила).
- Лейкопласты - бесцветные пластиды, состоящие из белково-липидной стромы. Характерны для клеток меристемы, запасающей ткани и эпидермы. амилопласты - синтезируют вторичный крахмал; протеопласты - образуют запасные белки; олеопласты - накапливают жирные масла.
Превращения: лейкопласты - в хлоропласты (позеленение клубней картофеля на свету); хромопласты – в хлоропласты (позеленение освещённой части корнеплода моркови); хлоропласты - в лейкопласты и хромопласты (созревание плодов помидора).
- Хроматофоры - пластиды водорослей. Содержат, помимо хлорофиллов a, b, c, d, дополнительные специфические пигменты (фикоциан, фикоэритрины и др.).

15. Вакуоли. Химический состав клеточного сока. Образование вакуолей.
Вакуоль - пространство в цитоплазме, отграниченное от неё тонопластом и заполненное клетоным соком. Функции вакуолей - накопление запасных, экскреторных веществ, воды, что обусловливает осмотическое давление и поддержание тургора клеток.
Клеточный сок вакуолей вырабатывается цитоплазмой. Он более вязкий, чем вода, не имеет никакой внутренней структуры (оптически пуст). На 90% клеточный сок состоит из воды, в которой растворены разнообразные минеральные и органические соединения - углеводы (сахара, полисахариды, слизи, камеди), органические кислоты (лимонная, яблочная, щавлевая, янтарная...) и их соли, аминокислоты, протеины пигменты (антоциан, антохлор, флавоноиды), гликозиды, танины, алкалоиды, витамины, сапонины и др.
Образование: молодые клетки оычно имеют густую цитоплазму без вакуолей, но по мере их роста между слоями ЭПС появляется множество мелких полостей; в их образовании участвуют диктиосомы, пузырьки Гольджи, цистерны и агранулярные пузырьки ЭПР; во взрослой клетке вакуоли сливаются в одну центральную вакуоль, оттесняющую протопласт к оболочке.

16. Оболочка растительной клетки. Химический состав и молекулярная организация оболочки. Образование клеточной оболочки.
Оболочка растительной клетки ограничивает и защищает протопласт, участвует в поглощении, проведении и секреции веществ. В делящейся клетке сначала образуется клеточная пластинка, превращающаяся в срединную пластинку, а затем формируется первичная оболочка. Она тонкая, эластичная, состоит из пектиновых веществ, целлюлозы и гемицеллюлоз. По мере роста клетки оболочка утолщается путём наслоения и образования вторичной оболочки. В результате клеточная оболочка состоит из первичной и вторичной оболочек. Опорно-структурными единицами вторичной оболочки являются молекулы целлюлозы, объединенные в цепочки - мицеллы. Пучки мицелл образуют микрофибриллы, собранные в волокнистые фибриллы. Пространства между мицеллами заполняет пластический матрикс из пектатов и гемицеллюлоз.

17. Рост клеточной оболочки. Первичная и вторичная оболочка. Поры оболочки. Перфорации. Мацерация.
Первичная оболочка тонкая, эластичная, состоит из пектиновых веществ, целлюлозы и гемицеллюлоз. По мере роста клетки оболочка утолщается путём наслоения и образования вторичной оболочки. Она может оставаться целлюлозной эластичной или претерпевать химические изменения, терять элластичность, приобретать дополнительные свойства. Первичные оболочки клеток утолщаются обычно неравномерно и всегда имеются тонкие, не утолщенные участки клеточной оболочки - поры или сквозные отверстия - перфорации. Простые поры состоят из порового отверстия и порового канала: прямые, косые, щелевидные, разветвлённые поры. Более сложное строение имеют окаймленные и полуокаймленные поры проводящих тканей.
Мацерация - разрушение межклеточного вещества, ведущее к разъединению клеток. Естественным путём она происходит при переходе протопектина в пектин в процессе созревания сочных плодов.

18. Утолщения клеточной оболочки. Вторичные химические изменения клеточной стенки. Образование межклетников.
Как правило, оболочки вегетативных клеток утолщаются во внутрь клетки, а оболочки спор и цветочной пыльцы нарастают снаружи в виде шипов, валиков и пр.
Одревеснение (лигнификация) - пропитывание оболочки лигнином; ведёт к отмиранию протопласта, понижает эластичность клеточных стенок, повышает твёрдость, прочность и стойкость, фиксирует форму.
Опробковение (суберинизация) - пропитывание клеточной оболочки жироподобным веществом - суберином. При этом клетки отмирают, теряют эластичность, становятся водо- и газонепроницаемыми, стойкими к гниению.
Кутинизация - процесс выделения жироподобного вещества - кутина во внешнюю стенку клеток эпидермы, а также образование наружного воскоподобного слоя - кутикулы. Кутинизированные клетки живые, оболочки слабо проницаемы для воды и газов, надежно защищают от перегрева, переохлаждения, проникновения микроорганизмов и др.
Минерализацию клеточной оболочки вызывают аморфные или кристаллические минеральные вещества, чаще всего кремнезём, иногда карбонаты.
Минерализованные оболочки становятся твёрдыми, жёсткими, но хрупкими и ломкими.
Ослизнение - прцесс, связанный с изомерными преобразованиями полисахаридов оболочки, приводящими к появлению слизи. Свойственно корневым волоскам, эпидерме семян, что способствует удержанию влаги, термозащите, закреплению в субстрате.
Камедетечение (гуммоз) - патологическое посттравматическое ослизнение клеток древесины или сердцевины, при котором оболочки и содержимое клеток превращаются в камеди, или гумми.
При частичной мацерации, когда срединная пластинка разрушается только по углам клеток, происходит образование межклетников.

19. Жидкие углеводы - моно-, ди-, полисахариды.?
Углеводы - органические соединения, в состав которых входят углерод, кислород и водород. Углеводы - в растениях - первичные продукты фотосинтеза и основные исходные продукты биосинтеза других веществ.
Глюкоза - углевод из группы моносахаридов; один из ключевых продуктов обмена веществ, обеспечивающий живые клетки энергией в процессах дыхания, гликолиза, брожения. Глюкоза: хорошо растворима в воде; имеет сладкий вкус; в значительных количествах содержится в плодах винограда и
в меде; входит в состав сахарозы, лактозы; образует крахмал, гликоген и целлюлозу.
Сахароза - дисахарид, образованный остатками глюкозы и фруктозы. Сахароза: важная транспортная форма углеводов в растениях; легко превращается в запасные крахмал и инулин; самый сладкий из всех
естественных употребляемых в пищу углеводов; является основной составляющей тростникового сахара и сахарной свеклы.
Мальтоза - дисахарид, образованный двумя остатками глюкозы. В живых организмах мальтоза образуется при расщеплении крахмала и гликогена ферментами амилазами.
Полисахариды - высокомолекулярные углеводы, образованные остатками моносахаридов или их производных. Полисахариды присутствуют во всех организмах, выполняют функции запасных, опорных, защитных веществ. Полисахариды участвуют в иммунных реакциях, обеспечивают сцепление
клеток в тканях растений и животных, составляют основную массу органического вещества в биосфере. Инулин - полисахарид, образованный остатками фруктозы. Инулин - запасной углевод многих (сложноцветных) растений. Инулин используется как заменитель крахмала и сахара при
сахарном диабете.

Маннаны - полисахариды, образованные остатками моносахарида маннозы. Маннаны - запасные и опорные углеводы бактерий, грибов, а также высших растений; маннаны входят в состав клеточных
стенок. Пектиновые вещества - полисахариды, образованные остатками
галактуровой кислоты. Пектиновые вещества:
- присутствуют во всех наземных растениях (в плодах) и в некоторых
водорослях;
- способствуют поддержанию в тканях тургора, повышают засухоустойчивость
растений, устойчивость овощей и плодов при хранении.

20. Твердые полисахариды - крахмал: виды, физико-химические свойства; форма запасания.
Образуется и откладывается в пластидах в виде бесцветных твердых зерен разнообразной формы. По способу образования различают два вида крахмала: первичный, или ассимиляционный, и вторичный. Первичный крахмал образуется при фотосинтезе в хлоропластах, существует кратковременно и под действием фермента диастазы гидролизуется до глюкозы, передвигающейся по всем частям растения. Вторичный крахмал синтезируется из продуктов гидролиза первичного крахмала. Его подразделяют на транзиторный, запасной и оберегаемый. Транзиторный. или переходной, крахмал образуется и расщепляется на путях передвижения растворов глюкозы. Оберегаемый крахмал накапливается в корневом чехлике, эндодерме, содействует росту и тропизму органов. Запасной крахмал откладывается в амилопластах запасающих тканей корней, корневищ, клубней, плодов, семян и в меньшей степени др. органов. Крахмальные зерна запасного крахмала формируются путем заложения образовательного центра и наслоения вокруг него плотных, темных — дневных слоев и обводненных, светлых — ночных слоев крахмала. Крахмальные зерна могут быть концентрическими (образовательный и геометрический центры совпадают) и эксцентрическими (образовательный центр смещен); простыми (с одним центром), сложными (с несколькими центрами и слоистостью вокруг них); полусложными (с несколькими центрами, имеющими собственные, а также общие слои) и сложно-полусложными (соединение простого и полусложного зерна).