Эксперт

Сергей

Задать вопрос

Мы готовы помочь Вам.

Их основная функция связана с окислением органических соединений и использованием освобождающейся при этом энергии для синтеза молекул АТФ. По своему строению они представляют собой цилиндрические органеллы, встречающиеся в эукариотической клетке в количестве от нескольких сот до нескольких тысяч. Размеры митохондрий различны у разных организмов, так же как и форма. 

Митохондрии окружены двойной мембраной. Наружная мембрана отделяет митохондрию от цитоплазмы, в ней большое количество каналообразующего белка – порина, в результате чего она оказывается свободно проницаема для достаточно крупных молекул. Внутренняя мембрана окружает жидкий матрикс, в котором находятся ДНК, РНК, белки, рибосомы. Характерной чертой внутренней митохондриальной мембраны является образование многочисленных впячиваний (крист), за счет которых площадь внутренних мембран увеличивается. Состав внутренней мембраны позволяет ей быть абсолютно непроницаемой для протонов водорода. В матриксе митохондрий находятся ферментные системы окисления пирувата и жирных кислот, а так же ферменты цикла трикарбоновых кислот (цикла Кребса). ДНК митохондрий существует в виде замкнутой двуспиральной молекулы.

Задание 1. Ультраструктурная организация митохондрий 

Рассмотреть микрофотографии (рис. 5-6, 5-9, с. 46-47,  Атлас по биологии клетки, 1978) и зарисовать внутреннее строение митохондрии. Обозначить на рисунке наружную мембрану, матрикс, внутреннюю мембрану, кристы.

Пластиды. Одним из основных отличий растительной клетки от животной является наличие пластид. К ним относятся лейкопласты (бесцветные) и хромопласты (окрашенные) пластиды. К лейкопластам относят, например, амилопласты, элайопласты, а к хромопластам — хлоропласты, каротиноидопласты. Пластиды осуществляют функции: фотосинтеза (хлоропласта), синтеза крахмала (лейкопласты) и каротиноидов — каротина и ксантофилла (каротиноидопласты, красные хромопласты). Между  разновидностями пластид возможен ряд взаимных превращений.

Генетическая система хлоропластов представлена циклическими молекулами ДНК достаточно большой длины – 120 — 180 т. п. н. (тысяч пар нуклеотидов). При этом в отличие от ядерной ДНК хлоропластов не образует комплексов с гистонами. В хлоропластах выявлены все типы РНК и рибосомы, участвующие в синтезе хлоропластных белков.

Наиболее сложное строение, приспособленное для осуществления фотосинтеза, имеют хлоропласты. Больше всего хлоропластов в клетках листа и периферической зоны молодого стебля.

В строму хлоропласта погружены короткие тилакоиды в виде дисков. Они собраны стопками, расположенными перпендикулярно поверхности пластиды. Группы этих дисков называют гранами. Граны соединены между собой тилакоидами стромы, представленными многочисленными анастомозирующими уплощенными двойными мембранами или трубочками. Нередко встречаются хлоропласты, не имеющие гран. Пигменты ассоциированы с мембранами тилакоидов, больше всего их в гранах.

В строме хлоропласта встречаются зерна ассимиляционного крахмала и липиды в виде глобул, чернеющих после фиксации осмиевой кислотой. Их называют осмиофильными глобулами.

Лейкопласты — бесцветные пластиды. Они встречаются  в клетках эпидермиса и запасающих тканей. В лейкопластах происходит полимеризация веществ, поступающих из цитоплазмы, и образуются высокомолекулярные соединения, откладывающиеся в запас.

Лейкопласты имеют слабо развитую систему тилакоидов, которые могут быть по-разному ориентированы по отношению к оболочке пластиды.

Хромопласты — пластиды желто-оранжевого цвета. Их окраска обусловлена каротиноидами, из которых наиболее распространены различные модификации оранжево-красного каротина и желтого ксантофилла. Хромопласты могут развиваться из лейкопластов, накапливающих каротиноиды, откладывающиеся в строме пластиды в виде отдельных зерен. В клетках околоплодников и в листьях многих древесных растений осенью хромопласты образуются из хлоропластов, в которых разрушается хлорофилл, маскировавший окраску каротиноидов. Этот процесс идет одновременно с дегенерацией тилакоидов и накоплением липидов и каротиноидов. Хромопласты либо сохраняют форму хлоропластов, либо приобретают причудливые очертания вследствие кристаллизации каротина. Мелкие кристаллы каротина окружены стромой с остатками мембран, крупные — иногда свободно лежат в цитоплазме.

Задание 2. Ультраструктурная организация хлоропласта. 

Рассмотреть микрофотографии (рис.5-27, 5-28, 5-30, с. 56-58, Атлас по биологии клетки, 1978; рис. 114, с. 200, Ченцов, 1988) и зарисовать внутреннее строение хлоропласта. Обозначить на рисунке наружную мембрану, строму, внутреннюю мембрану, зерна крахмала, граны, тилакоиды гран.

Задание 3. Обнаружение ассимиляционного крахмала в клетках листа элодеи (Elodea canadensis Mich.) 

 При хороших условиях освещения в хлоропластах происходит активный фотосинтез и образуется большое количество ассимиляционного крахмала, который можно выявить с помощью йодной реакции. Для этого свежий лист элодеи, предварительно выдержанный на свету, кладут в раствор йода в водном растворе йодида калия, накрывают покровным стеклом и рассматривают при большом увеличении микроскопа. Так как этот реактив убивает клетку, хлоропласты выглядят несколько разбухшими по сравнению с пластидами живой клетки. Внутри хлоропластов можно заметить зерна ассимиляционного крахмала (рис. 12), которые от йода приобретают темно-синий или темно-фиолетовый цвет, а белковая строма, окружающая крахмал, становится бурой.

Рис. 12. Ассимиляционный крахмал в клетках листа элодеи: 1 — хлоропласты с ассимиляционным крахмалом; 2 — хлоропласты; 3 — оболочка клетки.

Задание 4. Ультраструктурная организация хромопласта. 

Рассмотреть микрофотографии (рис. 120, с. 208, Ченцов, 1988) и зарисовать внутреннее строение хромопласта. Обозначить на рисунке наружную мембрану, строму, внутреннюю мембрану, зерна крахмала, кристаллы каротина.

Задание 5. Хромопласты в клетках околоплодников зрелых плодов и корнеплодах моркови. 

Для изучения пригодны ягоды ландыша, плоды рябины, шиповника, кизильника, томатов, паслена и других растений (рис.13).

Рис.13. Хромопласты в клетках кизильника черноплодного. 1 – оболочка клетки; 4 – цитоплазма; 5 – вакуоль; 6  — хромопласты; 8 – ядро; 9 – ядрышко.

Небольшой кусочек мякоти зрелого плода переносят препаровальной иглой в каплю воды на предметное стекло, слегка размешивают, чтобы на  препарате не было комков, накрывают покровным стеклом и рассматривают при малом и большом увеличении микроскопа.

Созревание плодов обычно сопровождается разъединением клеток вследствие растворения находящихся между ними пектиновых веществ. Этот процесс называют мацерацией. Мацерированные клетки околоплодников имеют округлые, овальные или слегка угловатые очертания. Клетки очень тонкостенные, поэтому при приготовлении препарата покровное стекло надо опускать осторожно, чтобы на оболочках не образовались складки. Клетки богаты клеточным соком, однако границы между цитоплазмой и вакуолями, как правило, не видны.

В цитоплазму погружены многочисленные желтые пластиды — хромопласты. Если в клетке видно ядро, то пластиды преимущественно локализуются вокруг него (рис. 13).

У разных растений пластиды различаются размерами и формой. У ландыша (Convallaria majalis L.), паслена (Solatium dulcamara L.) и в некоторых клетках шиповника (Rosa) хромопласты по форме почти не отличаются от хлоропластов, из которых они образовались. У рябины (Sorbus aucuparia L.) они игольчатые. Наиболее причудливые очертания характерны для хромопластов черноплодного кизильника (Cotoneaster melanocarpus Fisch, exBlytt). У этих растений при формировании хромопласта происходит кристаллизация каротина и образовавшиеся кристаллы растягивают строму пластиды. В клетках томатов (Lycopersicon esculentum Mill.) наряду с пластидами, имеющими более или менее округлые очертания и содержащими небольшие кристаллы, встречаются и одиночные, видимо, не окруженные стромой довольно крупные кристаллы каротина.

Очень сильная кристаллизация каротина, который накапливается в лейкопластах, происходит в клетках корнеплодов моркови (Daucus carota L.), которые следует рассматривать на тонких поперечных или продольных срезах. Кристаллы обычно свободно лежат в цитоплазме клеток.

Задание 6. Ультраструктурная организация лейкопласта. 

Рассмотреть микрофотографии (рис. 118 , с. 203, Ченцов, 1988) и зарисовать внутреннее строение лейкопласта. Обозначить на рисунке наружную мембрану, строму, внутреннюю мембрану.

Задание 7. Лейкопласты в клетках кожици листа традесканции вирджинской (Tradescantia virginiana L.) 

С верхней или нижней стороны линейного листа традесканции сдирают кусочек кожицы, кладут его на предметное стекло в каплю сладкой воды (1- 2 чайных ложки сахарного песка на стакан воды), накрывают покровным стеклом и рассматривают при малом и большом увеличении микроскопа Клетки кожицы крупные, тонкостенные, обычно многоугольные, плотно соединенные между собой (рис. 14). 

Рис. 14. Клетки эпидермиса традесканции. 1 – клетки с лейкопластами; 2 – оболочка клеток; 3 – замыкающие клетки; 4 – хлоропласт; 5 – ядро; 6 – цитоплазма.

Почти во всех клетках хорошо заметны ядра. Ядро окружено цитоплазматическим ядерным кармашком, от него к постенному слою цитоплазмы отходят тяжи, толщина которых и число их в клетках варьируют. Вокруг ядра и в цитоплазматических тяжах, пересекающих клетку, находятся мелкие шаровидные тельца — лейкопласты. Показатели преломления света у лейкопластов, ядра и цитоплазмы примерно одинаковы, поэтому пластиды лучше рассматривать при почти закрытой диафрагме.

Задание 8. Микрофотография амилопласта. 

Рассмотреть микрофотографии (рис. 5-37, 5-38, с. 62-63, Атлас по биологии клетки, 1978) и зарисовать внутреннее строение амилопласта. Обозначить на рисунке наружную мембрану, крахмальные зерна, внутреннюю мембрану.

Немембранные структуры клетки

Рибосома (рис.15) представляет собой элементарную клеточную машину синтеза любых белков клетки. У всех растительных (да и животных) организмов они идентичны. Их размеры варьируют от 17 до 23 нм в диаметре, вследствие чего они не видны в световой микроскоп. В состав эукариотической рибосомы входят четыре молекулы РНК, различающиеся по длине: от 120 до 4700 нуклеотидов, которые связаны с белком. Число рибосом в клетке, как правило, чрезвычайно велико (до 10⁷ шт.). Рибосомы могут образовывать комплексы, называемые полирибосомами или полисомами. Клетки, активно синтезирующие белки, имеют, как правило, много полисом.

Рисунок 15. Внешний вид рибосомы, вид сверху и сбоку.

Задание 9. Микрофотография гранулярного эндоплазматического ретикулума 

Рассмотреть микрофотографии гранулярного эндоплазматического ретикулума (рис. 165, с. 281, Ченцов 2004) и зарисовать. Обозначить на рисунке эндоплазматический ретикулум, рибосомы.

Задание 9. Микрофотографии молодой растительной клетки

Рассмотреть микрофотографии (рис. 1-2, с.14, Атлас по биологии клетки,) и зарисовать. Обозначить на рисунке органеллы клетки и рибосомы.