|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Реферат Биологическая роль, структура и выделение митохондрий из печени крыс. Митохондрии рефератРеферат - Биологическая роль, структура и выделение митохондрий из печени крыс.Биологическая роль, структура и выделение митохондрий из печени крыс. Содержание 1. Введение 1.1. История вопроса 1.2. Перспективы исследований 2. Биологическая роль митохондрий 3. Ультраструктура митохондрий 3.1. Общие принципы организации 3.2. Особенности строения мембраны митохондрий 4. Описание общих принципов различных методов выделения митохондрий 4.1. Гомогенизация материала 4.1.1. Механическая 4.1.2. На основе кавитации газов 4.1.3. Ультразвук 4.2. Разделение субклеточных компонентов 4.2.1. Центрифугирование 4.2.2. Разделение в двухфазной системе, содержащей два полимера 4.2.3. Электрофорез 4.2.4. Ферменты — маркеры митохондрий 5. Методики 6. Заключение 7. Список литературы ВведениеИстория вопроса. Кёлликер одним из первых описал характерным образом ориентированные гранулы в саркоплазме поперечно-полосатой мышцы. Ему принадлежит так же честь первого выделения митохондрий из клеточных структур. В 1888 году он выделил эти гранулы из мышцы насекомых и показал, что они обладают мембраной и набухают в воде. Началом новой эры в цитологическом изучении митохондрий явилась работа Бенсли и Хэрра, которые предприняли попытку выделить митохондрий из взвеси разрушенных клеток печени, применив метод дифференциального центрифугирования. Из-за отсутствия подходящей среды для суспендирования и несовершенства метода центрифугирования Бенсли не удалось получить интактные митохондрий, но именно новаторская работа Бенсли определила слияние цитологических исследований митохондрий с исследованиями дыхания. Перспективы исследований. В настоящее время основная задача изучения митохондрий на молекулярном уровне сводится к выделению ферментативных компонентов окислительных циклов, определения их молекулярной структуры и механизма действия, анализу их участия в полиферментных системах в митохондриях и картированию их локализации на структурах митохондрий. То обстоятельство, что ферменты дыхательной цепи составляют более 25 % белка митохондриальных мембран заставляют рассматривать эти ферменты не только как функциональные, но и как структурные элементы митохондрии. Биологическая роль митохондрий. На протяжении ста с лишним лет, т. е. со времени первых работ Кёлликера (1850), наблюдавшего гранулы в саркоплазме поперечнополосатых мышц, велись кропотливые морфологические исследования, которые постепенно подготавливали почву для всестороннего изучения природы митохондрий. Но только в 1949 г. Кеннеди и Ленинджер установили, что в митохондриях протекает цикл окислительного фосфорилирования, т.е. что митохондрий служат местом генерирования энергии. С этого момента начинается новая эра в изучении митохондрий — эра, в которой блистательные открытия следуют одно за другим. В короткий срок были открыты осмотическая, сократительная, регуляторная и генетическая функции митохондрий и найдены многие из тех молекулярных структур, которые служат первичным субстратом 'этих функций. Было показано также, что митохондрий обеспечивают интеграцию многочисленных процессов клеточного обмена. Эти исследования еще не, завершены, но они могут служить примером плодотворности нового подхода к изучению живого, того подхода, который отличает молекулярную биологию. В развитии молекулярной биологии за последнее время наметился новый этап. До сих пор это были исследования главным образом, на уровне однородных молекул белков и нуклеиновых кислот, исследования, посвященные их структуре, функции и биосинтезу. Теперь же исследователь не довольствуется этим и переходит к изучению специфически организованных надмолекулярных комплексов, каковыми являются клеточные органеллы. Некоторые функции этих органелл также могут быть истолкованы на уровне индивидуальных молекул, например молекул отдельных ферментов. Но главная особенность клеточных органелл — это интеграция ферментативных процессов. Так, благодаря наличию в составе митохондрий различных белков, липидов, нуклеиновых кислот и углеводов, соединению их между собой и упорядоченному размещению в пространстве в виде трехслойных мембран эти образования приобретают свойства, которые исчезают при их расчленении на отдельные молекулы. Свойства эти: векторный характер действия митохондриальных ферментов (в отличие от скалярного, т. е. не зависящего от направления, действия растворимых ферментов), способность к непосредственному преобразованию энергии окисления в осмотическую и механическую энергию, способность к автономному синтезу белков и т. д. Каждое из этих свойств определяется не простой суммой реакций, катализируемых отдельными ферментами, а обусловлено взаимодействием точно ориентированных ферментных и неферментных макромолекул. Само собой разумеется, что глубокое исследование и познание природы клеточных органелл возможно лишь путем расчленения их на отдельные молекулы с последующей реконструкцией. Ультраструктура митохондрии Общие принципы организации. Внутренне пространство митохондрии окружено двумя непрерывными системами мембран, каждая из которых представляет собой замкнутый мешок; эти мешки расположены так, что всю митохондрию можно представить себе, как мешок внутри мешка. Просвет внутреннего мешка не сообщается с пространством между двумя мембранами. Наружная мембрана гладкая, а внутренняя образует многочисленные впячивания, которые в самом простом случае имеют форму перегородок, но могут принимать крайне сложные очертания. Палад назвал эти впячивания митохондриальными кристами. Другой характерный компонент структуры митохондрии — это матрикс, который заполняет просвет, окруженный внутренней мембраной. Известно, что он содержит много белка и некоторое количество липидов; по-видимому, он обладает определенной организацией и более или менее жесткой структурой. Наконец, митохондрии, фиксированные осмием часто содержат в матриксе ряд мелких гранул. Число, диаметр и плотность этих внутримитохондриальных гранул изменяются в зависимости от состояния обмена веществ в тканях. Особенности строения мембраны митохондрии. Так как наибольшее практическое значение представляют внутренние мембраны митохондрии, содержащие дыхательные ансамбли, имеет смысл более детально познакомиться с ультраструктурой митохондриальной мембраны. При детальном анализе было выявлено, что митохондриальные мембраны содержат 35 -40 % липидов, преимущественно фосфатидов, и 60 — 65 % белка. Небольшие различия, которые иногда наблюдаются обусловлены различными условиями получения при использовании различных физических и химических способов разрушения структуры митохондрии. Митохондрии печени крысы содержат значительные количества фосфатидилэтаноламина, фосфатидилхолина, инозитфосфатидов, кардиолипина и фосфатидилсерина; содержание плазмалогена и сфингомиелина невелико, иногда они вовсе отсутствуют. Характерное содержание и количественное содержание липидов в митохондриальной мембране, вероятно обусловлены необходимостью поддержания термодинамически устойчивого двойного слоя липидов, образующего остов мембраны, который служит опорой для дыхательных ансамблей. По-видимому, большое значение имеет тот факт, что практически все липиды митохондриальной мембраны экстрагируются смесью хлороформ — метанол. Это указывает на наличие лишь незначительного числа ковалентных связей между липидами и белковыми элементами или даже на полное их отсутствие; этот факт свидетельствует о высокой степени стабилизации липидов и белков мембранных структурах. Крейн показал, что цитохром с соединяется с фосфатидилэтаноламином, образуя устойчивый комплекс. Возможно, что именно такое взаимодействие липид — белок совместно с гидрофобными связями и обеспечивает такую стабилизацию мембранной структуры. Криддл и сотрудники выделили мономерную форму, которую они назвали структурным белком митохондриальной мембраны. При нейтральном рН структурный белок находится в полимерной форме и не растворим в воде. Мономерная форма имеет молекулярный вес около 22000, но тенденция к полимеризации нарушает точность седиментационных и электрофоретических исследований. Структурный белок способен соединяться с чистыми цитохромами а, Ь, и ее образованием растворимых в воде комплексов в молярном отношении 1:1, причем условия этого взаимодействия для каждого случая различны. Предполагается, что в таких комплексах образуются преимущественно гидрофобные связи. Далее, оказалось, что структурный белок соединяется с фосфолипидами. Таким образом, структурный белок способен к взаимодействию с двумя другими основными молекулярными элементами мембраны — с переносчиками электронов и с фосфолипидами. Склонность цитохромов, флавопротеидов и структурного белка к существованию в мономерной и полимерной формах указывает на выраженную тенденцию этих молекул к образованию очень устойчивых макромолекулярных ансамблей, имеющих пластинчатую структуру. Так как для будущих исследований наибольший интерес представляет цитохром с, то следует уделить особое внимание именно этому ферменту. Этот цитохром отличается от остальных тем, что он легко экстрагируется из митохондрий в растворимой форме с помощью кислот и нейтральных растворов солей. Молекулярный вес кристаллического фермента 12000, изоэлектрическая точка при высоком рН; в молекулу входит одна железопорфириновая группа, которая представлена производным протопорфирина и соединена (ковалентно) с двумя цистеиновыми остатками пептидной цепи, посредством двух тиоэфирных связей. При рН 7,0 атомы железа в положениях 5 и 6, очевидно, координированы с остатками гистидина; при нейтральных значениях рН цитохром с не имеет тенденции реагировать с кислородом. Известно, что третичная структура цитохрома с резко изменяется, как функция состояния окисления — восстановления. Цитохром с восстанавливается тиолами, аскорбатом, хинолами, и восстановленными цитохромами b и с1, а восстановленный цитохром с окисляется феррицианидом, некоторыми красителями и цитохромом а. Было показано, что в водных растворах цитохром с способен к полимеризации; удалось получить его димер и очистить так же тример и тетрамер. Вторичная и третичная структура цитохрома с изучается методом рентгеноструктурного анализа. Цитохром с легко соединяется с липидами, в частности с фосфатидилэтаноламином он образует комплекс, названный липоцитохромом с. Описание общих принципов различных методов выделения митохондрий. Митохондрии и после выделения сохраняют свой вид, не смотря на то, что мембраны их несколько повреждаются и контуры сглаживаются. В сущности, в наше время их выделяют тем же самым способом, которым пользовался еще Варбург. Прежде всего ткани гомогенизируют, используя для этого изотонический или гипертонический раствор сахарозы (сахароза способствует сохранности митохондрий, стабилизируя митохондриальную мембрану). Затем методом дифференциального центрифугирования отделяют ядра и неразрушенные клетки, а полученную надосадочную жидкость вновь центрифугируют при более высоких скоростях. Митохондрий оседают при этом на дно, образуя плотный буроватый осадок. Промыв этот осадок несколько раз можно получить довольно чистую митохондриальную фракцию. Таким путем очищенные фракции митохондрий были выделены из самых различных клеток животного и растительного происхождения и даже из некоторых простейших. В более ранних исследованиях митохондрий, как правило, получали из печени животных, так как её клетки очень легко разрушить, а так же потому, что она богата митохондриальной фракцией. После того, как было обнаружено, что бактериальная протеиназа разрушает клетку, не повреждая митохондрий, был разработан простой и быстрый метод получения мышечных митохондрий. Сахароза способствует сохранности митохондрий, стабилизируя митохондриальную мембрану. Гомогенизация материала. Методы гомогенизации: • Разрушение клеток (гомогенизатор Даунса 5-12 мл + плотно прилегающий пестик). Гипотонический шок + гомогенизатор. • Метод основанный на кавитации газов ( клеточная суспензия обогащенная газообразным азотом на 15-30 минут выдерживается при давлении до 65 атм., при быстром понижении давления до атмосферного, вследствие выделения азота происходит разрушение клеток. Органеллы остаются интактными). • Ультразвук. Состав среды в которой разрушают клетки определяется применяемым методом гомогенизации. Для разрушения тканей используют изоосмотический раствор сахарозы из расчета 100 мл на 10 г сырого веса ткани, при этом нестрашно если раствора сахарозы будет немного больше, особенно при центрифугировании в роторе с большим объемом. Гипотоническая среда способствует разрушению клеток, но, если обработка длится слишком долго, при этом может происходить разрушение клеточных органелл. Остальные параметры среды трудно обобщить и каждый мембранный препарат требует индивидуального подхода. Разделение субклеточных компонентов. • Центрифугирование. Основан на различиях по скорости седиментации (определяется весом, размером и формой частиц). Вещество, используемое для приготовления градиента должно быть легко растворимо в воде, физиологически безвредно и химически инертно; его раствор должен быть невязким, прозрачным в видимой и УФ-областях спектра, должен создавать низкое осмотическое давление. Обычно разделение субклеточных компонентов проводят в градиенте плотности сахарозы. Он удовлетворяет большинству указанных требований, но при высоких концентрациях он весьма вязок. Как правило разделение осуществляется за 3-4 часа или в течение ночи при 80.000 д или выше в роторе с подвесными стаканчиками. Обработка гомогената из печени крысы 10 мМ фосфатом калия увеличивает скорость седиментации митохондрий, не влияя на осаждение лизосом, что позволяет очищать последние в градиенте плотности перколла. • Разделение в двухфазной системе, содержащей два полимера. Полезным и быстрым способом выделения мембран является разделение их в водной двухфазной системе декстран — полиэтиленгликоль (ПЭГ), особенно если отсутствуют необходимые ультрацентрифуги и роторы. Метод, продуктивность которого может быть легко повышена, основан на использовании целого ряда свойств мембран, включая электрический заряд, плотность, массу и гидрофобность. Различие в этих свойствах обуславливает разное распределение компонентов смеси между верхней и нижней фазами и поверхностью раздела. По сродству к верхней фазе компоненты животной клетки располагаются в следующем порядке: эндоплазматический ретикулум / митохондрий / лизосомы / аппарат Гольджи / плазматические мембраны Успех в применении фазовых систем зависит от адекватности выбора их состава. Качество разделения зависит не только от конкретного полимера (пока число их ограничено — в основном используют декстран и ПЭГ), но и от других параметров: молекулярной массы полимера, концентрации солей, рН, химической модификации полимера. • Электрофорез. С помощью высоковольтного электрофореза в свободном потоке можно получить препараты субклеточных мембран и органелл высокой степени чистоты. Подлежащую разделению смесь компонентов подают тонкой струйкой в разделяющий буфер, который движется в электрическом поле; мембраны, несущие разный электрический заряд перемещаются в разделяющей ячейке со скоростью, определяемой их зарядом, при этом достигается 100 %-ное разрешение. Это мягкий способ выделения мембран с высоким препаративным выходом. Методику электрофореза в свободном потоке впервые применили для выделения лизосом и митохондрий из печени крысы. Таблица 1. Ферменты — маркеры митохондрий
В таблице 1 приведены ферментные маркеры, к которым относятся сравнительно стабильные ферменты, активность которых достаточно высока и ее удобно измерять. Обычно эти измерения проводят как можно быстрее после выделения; образец при этом хранят при 40С и не замораживают. Отмечено, что такой фермент, как цитохром с — редуктаза может оказаться лабильным и терять активность в замороженных препаратах мембран из печени. Для правильной оценки распределения фермента-маркера весьма существенным является пространственное расположение субстрат-связывающего сайта. МетодикиСубфракционирование мембран и компонентов матрикса митохондрий. Митохондрии выделяют из многочисленных источников стандартными методами. Субфракционирование их для получения внутренних и наружных мембран и компонентов матрикса проводят после замораживания — оттаивания препарата и / или обработки ультразвуком стандартного осадка митохондрий, суспендированных в среде, содержащей 1.2 М сахарозы и 2 мМ АТР (10 мг мембранного белка на 1 мл). При этом происходит разрушение митохондрий, а после центрифугирования в ступенчатом градиенте плотность сахарозы наружные мембраны концентрируются в полосе 0,45-1,12 М сахарозы, внутренние мембраны и компоненты матрикса собираются в осадке, под нижним слоем с концентрацией сахарозы 1,2 М, а промежуточная везикулярная фракция — между двумя предыдущими, в полосе 1,12-1,20М. Маркерами внутренних митохондриальных мембран служат ферменты — переносчики электронов. Наружная митохондриальная мембрана, которая при фрагментации образует везикулы, сходные по плотности и морфологии с везикулами из плазматической мембраны содержит моноаминооксидазу. Описан также метод выделения наружных митохондриальных мембран из печени крыс. Метод противоточного распределения митохондрий. Препараты митохондрий, выделенные из печени крысы, были исследованы Эрикссоном с помощью метода противоточного распределения. Митохондрий, входящие в состав каждого из этих препаратов, можно разделить на две основные популяции. Однако элетронно-микроскопическое исследование не позволило обнаружить никаких различий в структуре этих частиц. Рабочая методика выделения митохондрий из печени крыс. • Среда выделения: 0,25 М раствор сахарозы, содержащий 0,001 М ЭДТА, рН 7,4 • Сахароза — 0,25 М раствор • НС1 — 1 н и 0,1 н растворы • КОН — 1 н и 0,1 н растворы Все реактивы готовятся на бидистиллированной воде. Изолированную печень крысы погружают в 30 мл ледяной среды выделения. После 2х — Зх кратного промывания ткань измельчают ножницами на чашке Петри, стоящей на льду. Кашицу вновь помещают в стаканчик со свежей средой выделения и тщательно промывают. После оседания кусочков ткани на дно, жидкость осторожно сливают и промывание повторяют еще дважды. Ткань переносят в гомогенизатор, добавляют 40 мл среды выделения и измельчают в течение 30 — 40 секунд. К гомогенату добавляют 40 мл среды выделения, перемешивают медленно вращающимся пестиком и разливают его в 2 центрифужных стакана. Центрифугируют в течение 10 минут при 0-2 ОС, при 600 д для удаления обломков клеток и ядерной фракции. Супернатант осторожно сливают и хранят на льду, остатки объединяют и вновь гомогенизируют 20 секунд в 20 мл среды выделения. Гомогенат центрифугируют при 600 д 10 минут, супернатант объединяют с полученным ранее. Для осаждения митохондрии, объединенный супернатант центрифугируют в двух стаканах при 14000 g в течение 10 минут. Остатки объединяют в одном стакане и тщательно суспендируют с помощью пипетки на 1 мл в небольшом объеме среды выделения (около 0,5 мл)..Маленькими порциями, при осторожном встряхивании добавляют 10 мл среды выделения и осаждают митохондрии (14000 g, 10 минут). Осадок суспендируют в 0,25 М сахарозе, не содержащей ЭДТА, и вновь центрифугируют (14000 g, 10 минут). Супернатант сливают, на полученный осадок митохондрии осторожно наслаивают 0,2 — 0,3 мл 0,25 М сахарозы. Легким встряхиванием смывают верхний рыхлый слой осадка. Процедуру повторяют еще дважды и полученный плотный осадок митохондрии тщательно суспендируют с помощью пипетки в 0,4 — 0,5 мл 0,25 М сахарозы. Густую суспензию митохондрии переносят в пробирку и хранят на льду. ЗаключениеВ данной работе предложены различные методики выделения митохондрии из печени крыс, но использоваться будет метод с применением ультрацентрифугирования, как наиболее приемлемый и удовлетворяющий критериям простоты работы и необходимой степени чистоты продукта. В дальнейшем планируется фотометрическое изучение влияния этидиум бромида на активность цитохрома с из митохондрии печени крыс. Данная работа представляет практический интерес, так как цитохром с является индуктором апоптоза — программированной гибели клеток. Механизмы этого процесса в настоящее время представляют большой интерес (для лечения онкологических заболеваний). Список литературы 1. Альбертсон Пер-Оке «Разделение клеточных частиц и макромолекул», Москва, 1974 2. Боуэн Т. «Введение в ультрацентрифугирование», Москва, 1973 3. Под ред. Гилярова М.С. «Биология. Большой энциклопедический словарь», Москва, 1998 4. Ленинджер А. «Митохонрия» Москва «Мир», 1966 5. Решетников В.Н. и др. «Техника биохимического исследования субклеточных структур и биополимеров» т.2, Минск, 1977 6. Эванз У. Г. «Биологические мембраны. Методы», Москва, 1990 www.ronl.ru МитохондрииКоличество просмотров публикации Митохондрии - 57 Митохондрии - клеточная энергетическая система (энергетическая станция). Функции. В митохондриях происходят одновременно дыхание и фосфорилирование, окисление и накопление энергии. Энергия, содержащаяся в питательных веществах, захватывается и хранится с помощью формирования молекул АТФ. АТФ в свою очередь работает как энергетическая ʼʼвалютаʼʼ для работы клетки - поддержания энергии для движения, секреции, синтеза сложных структур. Размещено на реф.рфЗа счёт этого митохондрии принимают участие в самой разнообразной функциональной деятельности: секреции, накоплении жира, гликогена, синтезе стероидов, в тех изменениях, которые вызваны влиянием пищи (в печени), резорбции (в почках) или в общем обмене веществ. Структура. Митохондрии имеют эллиптическую, сферическую, палочковидную и другие формы; размеры их составляют 0,2-2,0 мкм. Οʜᴎ обладают оболочкой, состоящей из двух плотных мембран: наружной и внутренней. От внутренней мембраны оболочки отходят внутренние складки - кристы или гребни, которые образуют внутри митохондрии более или менее плотные перегородки, чаще поперечные или косые. Именно на внутренней мембране за счёт окисления органических молекул происходит синтез АТФ. Митохондрии - самовоспроизводящиеся структуры с собственным геномом (митохондри-альная ДНК кольцевидной формы и состоит из 37 генов) (рис. 2.6). Эндоплазматическая сеть (ЭПС) (ретикулум) Эндоплазматическая сеть - это фабрика клетки, ᴛ.ᴇ. обширная система трубочек (микроканальцев), уплощенных мешков, образованных мембранами, пузырьков и полостей (цистерн) крайне разнообразных с морфологической точки зрения, но строго правильной структуры. Эндоплазматическая сеть представляет собой единую структуру, всегда присутствующую в цитоплазме клетки. Деятельность ЭПС сводится в основном к двум функциям: 1) синтез углеводов, липидов и белков; 2) передвижение и циркуляция последних в клетке. Значение ЭПС может существенно меняться исходя из физиологических условий, это весьма динамичная система, и ее элементы разнообразны в различных клетках. Толщина мембран ЭПС колеблется от 4 до 7,5 нм, размер полостей - от 50 нм (канальцы) до 70 нм (цистерны). Учитывая зависимость отприсутствия или отсутствия рибосом эндоплазматическая сеть должна быть шероховатой (гранулярной, грубой) или гладкой (агранулярной). Гранулярная (шероховатая) ЭПС имеет зернистый вид в связи с тем, что на ее внешней поверхности располагаются частицы рибосом. Гранулярная ЭПС - места синтеза белков для: органелл, компонентов клеточной мембраны, секретов клетки (к примеру, гормонов). Гладкая (агранулярная) ЭПС, в отличие от шероховатой, лишена рибосом. В основном она вовлечена в метаболизм липидов, дезинтоксикацию лекарств, дезактивацию стероидных гормонов. В мышечных тканях гладкая ЭПС (называемая саркоплаз-матическим ретикулумом) содержит большое количество кальция. Шероховатые участки ЭПС имеют большую или меньшую протяженность; они чередуются с гладкими участками (рис. 2.7). Рибосомыобеспечивают образование белка, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ осуществляется на их поверхности и крайне важно для роста клетки. Это плотные сферические образования (15-30 нм) без мембраны, состоящие из большой и малой субъединиц, обеспечивающие синтез белка путем соединения аминокислот в полипептидные цепочки. Синтез белка рибосомой начинается со связывания ее с иРНК (информационная РНК), далее рибосома передвигается вдоль цепи иРНК не плавно, а прерывисто, триплет за триплетом. Часть рибосом прикреплена к мембране ядра, но есть и свободные рибосомы и системы рибосом, связанные с эндоплазматической сетью, которые во время синтеза белка объединяются в полисомы, полирибосомы (рис. 2.8). Читайте такжеВакуоли Вакуоли — одномембранные органоиды, представляют собой «емкости», заполненные водными растворами органических и неорганических веществ. В образовании вакуолей принимают участие ЭПС и аппарат Гольджи.Молодые растительные клетки содержат много мелких... [читать подробнее]. Вакуоли Вакуоли – мембранные органеллы, которые являются резервуарами воды и растворенных в ней соединений. В некоторых зрелых растительных и грибных клетках на долю вакуолей приходится до 90% объема. Животные клетки имеют временные вакуоли, занимающие не более 5% их... [читать подробнее]. Митохондрия является одним из важнейших органоидов любой эукариотической клетки. Она, возможно, образовалась в результате деградирования прокариотной клетки при образовании либо симбиотических, либо паразитических отношений при формировании первых эукариотических... [читать подробнее]. Митохондрии – органеллы клетки обычно вытянутой мешочковидной формы размерами в длину 4 – 7 мкм и в диаметре 0,5 - 2,0 мкм с эластичной двойной мембраной и студнеобразным матриксом. Внутренняя мембрана образует ряд выростов (крист), разделяющих полость митохондрии (мaтpuкc) на... [читать подробнее]. Наружная мембрана митохондрий гладкая, внутренняя мембрана образует многочисленные впячивания (гребни) или трубчатые выросты — кристы, обладающие строго специфичной проницаемостью и системами активного транспорта. Число крист может колебаться от нескольких де-сятков... [читать подробнее]. Митохондриальные заболевания ДНК митохондрий наследуются почти исключительно по материнской линии. Каждая митохондрия имеет несколько участков нуклеотидов в ДНК, идентичных во всех митохондриях (то есть в клетке много копий митохондриальных ДНК), что очень важно для... [читать подробнее]. Впервые митохондрии обнаружены в виде гранул в мышечных клетках в 1850 году. Число митохондрий в клетке непостоянно. Их особенно много в клетках, в которых потребность в кислороде велика. По своему строению они представляют собой цилиндрические органеллы, встречающиеся в... [читать подробнее]. Строение митохондрии: 1 — наружная мембрана; 2 — внутренняя мембрана; 3 — матрикс; 4 — криста; 5 — мультиферментная система; 6 — кольцевая ДНК. Форма, размеры и количество митохондрий чрезвычайно варьируют. По форме митохондрии могут быть палочковидными, округлыми,... [читать подробнее]. Структура митохондрий Митохондрии - это органеллы размером с бактерию (около 1 х 2 мкм). Они найдены в большом количестве почти во всех эукариотических клетках. Обычно в клетке содержится около 2000 митохондрий, общий объем которых составляет до 25% от общего объема клетки.... [читать подробнее]. Схема митохондрии Для этого ферментные системы катализируют целую цепь последовательных превращений органических веществ (субстратов) до их полного окисления до углекислого газа (СО2) и переноса ионов водорода (протоны + электроны) к кислороду с образованием воды (Н2О).... [читать подробнее]. referatwork.ru Реферат Биологическая роль, структура и выделение митохондрий из печени крыс.РефератРабота добавлена на сайт bukvasha.ru: 2015-10-28 Биологическая роль, структура и выделение митохондрий из печени крыс.Содержание 1. Введение 1.1. История вопроса 1.2. Перспективы исследований 2. Биологическая роль митохондрий 3. Ультраструктура митохондрий 3.1. Общие принципы организации 3.2. Особенности строения мембраны митохондрий 4. Описание общих принципов различных методов выделения митохондрий 4.1. Гомогенизация материала 4.1.1. Механическая 4.1.2. На основе кавитации газов 4.1.3. Ультразвук 4.2. Разделение субклеточных компонентов 4.2.1. Центрифугирование 4.2.2. Разделение в двухфазной системе, содержащей два полимера 4.2.3. Электрофорез 4.2.4. Ферменты - маркеры митохондрий 5. Методики 6. Заключение 7. Список литературы История вопроса.Кёлликер одним из первых описал характерным образом ориентированные гранулы в саркоплазме поперечно-полосатой мышцы. Ему принадлежит так же честь первого выделения митохондрий из клеточных структур. В 1888 году он выделил эти гранулы из мышцы насекомых и показал, что они обладают мембраной и набухают в воде. Началом новой эры в цитологическом изучении митохондрий явилась работа Бенсли и Хэрра, которые предприняли попытку выделить митохондрий из взвеси разрушенных клеток печени, применив метод дифференциального центрифугирования. Из-за отсутствия подходящей среды для суспендирования и несовершенства метода центрифугирования Бенсли не удалось получить интактные митохондрий, но именно новаторская работа Бенсли определила слияние цитологических исследований митохондрий с исследованиями дыхания. Перспективы исследований. В настоящее время основная задача изучения митохондрий на молекулярном уровне сводится к выделению ферментативных компонентов окислительных циклов, определения их молекулярной структуры и механизма действия, анализу их участия в полиферментных системах в митохондриях и картированию их локализации на структурах митохондрий. То обстоятельство, что ферменты дыхательной цепи составляют более 25 % белка митохондриальных мембран заставляют рассматривать эти ферменты не только как функциональные, но и как структурные элементы митохондрии. Биологическая роль митохондрий. На протяжении ста с лишним лет, т. е. со времени первых работ Кёлликера (1850), наблюдавшего гранулы в саркоплазме поперечнополосатых мышц, велись кропотливые морфологические исследования, которые постепенно подготавливали почву для всестороннего изучения природы митохондрий. Но только в 1949 г. Кеннеди и Ленинджер установили, что в митохондриях протекает цикл окислительного фосфорилирования, т.е. что митохондрий служат местом генерирования энергии. С этого момента начинается новая эра в изучении митохондрий — эра, в которой блистательные открытия следуют одно за другим. В короткий срок были открыты осмотическая, сократительная, регуляторная и генетическая функции митохондрий и найдены многие из тех молекулярных структур, которые служат первичным субстратом 'этих функций. Было показано также, что митохондрий обеспечивают интеграцию многочисленных процессов клеточного обмена. Эти исследования еще не, завершены, но они могут служить примером плодотворности нового подхода к изучению живого, того подхода, который отличает молекулярную биологию. В развитии молекулярной биологии за последнее время наметился новый этап. До сих пор это были исследования главным образом, на уровне однородных молекул белков и нуклеиновых кислот, исследования, посвященные их структуре, функции и биосинтезу. Теперь же исследователь не довольствуется этим и переходит к изучению специфически организованных надмолекулярных комплексов, каковыми являются клеточные органеллы. Некоторые функции этих органелл также могут быть истолкованы на уровне индивидуальных молекул, например молекул отдельных ферментов. Но главная особенность клеточных органелл — это интеграция ферментативных процессов. Так, благодаря наличию в составе митохондрий различных белков, липидов, нуклеиновых кислот и углеводов, соединению их между собой и упорядоченному размещению в пространстве в виде трехслойных мембран эти образования приобретают свойства, которые исчезают при их расчленении на отдельные молекулы. Свойства эти: векторный характер действия митохондриальных ферментов (в отличие от скалярного, т. е. не зависящего от направления, действия растворимых ферментов), способность к непосредственному преобразованию энергии окисления в осмотическую и механическую энергию, способность к автономному синтезу белков и т. д. Каждое из этих свойств определяется не простой суммой реакций, катализируемых отдельными ферментами, а обусловлено взаимодействием точно ориентированных ферментных и неферментных макромолекул. Само собой разумеется, что глубокое исследование и познание природы клеточных органелл возможно лишь путем расчленения их на отдельные молекулы с последующей реконструкцией. Ультраструктура митохондрииОбщие принципы организации.Внутренне пространство митохондрии окружено двумя непрерывными системами мембран, каждая из которых представляет собой замкнутый мешок; эти мешки расположены так, что всю митохондрию можно представить себе, как мешок внутри мешка. Просвет внутреннего мешка не сообщается с пространством между двумя мембранами. Наружная мембрана гладкая, а внутренняя образует многочисленные впячивания, которые в самом простом случае имеют форму перегородок, но могут принимать крайне сложные очертания. Палад назвал эти впячивания митохондриальными кристами. Другой характерный компонент структуры митохондрии - это матрикс, который заполняет просвет, окруженный внутренней мембраной. Известно, что он содержит много белка и некоторое количество липидов; по-видимому, он обладает определенной организацией и более или менее жесткой структурой. Наконец, митохондрии, фиксированные осмием часто содержат в матриксе ряд мелких гранул. Число, диаметр и плотность этих внутримитохондриальных гранул изменяются в зависимости от состояния обмена веществ в тканях. Особенности строения мембраны митохондрии. Так как наибольшее практическое значение представляют внутренние мембраны митохондрии, содержащие дыхательные ансамбли, имеет смысл более детально познакомиться с ультраструктурой митохондриальной мембраны. При детальном анализе было выявлено, что митохондриальные мембраны содержат 35 -40 % липидов, преимущественно фосфатидов, и 60 - 65 % белка. Небольшие различия, которые иногда наблюдаются обусловлены различными условиями получения при использовании различных физических и химических способов разрушения структуры митохондрии. Митохондрии печени крысы содержат значительные количества фосфатидилэтаноламина, фосфатидилхолина, инозитфосфатидов, кардиолипина и фосфатидилсерина; содержание плазмалогена и сфингомиелина невелико, иногда они вовсе отсутствуют. Характерное содержание и количественное содержание липидов в митохондриальной мембране, вероятно обусловлены необходимостью поддержания термодинамически устойчивого двойного слоя липидов, образующего остов мембраны, который служит опорой для дыхательных ансамблей. По-видимому, большое значение имеет тот факт, что практически все липиды митохондриальной мембраны экстрагируются смесью хлороформ - метанол. Это указывает на наличие лишь незначительного числа ковалентных связей между липидами и белковыми элементами или даже на полное их отсутствие; этот факт свидетельствует о высокой степени стабилизации липидов и белков мембранных структурах. Крейн показал, что цитохром с соединяется с фосфатидилэтаноламином, образуя устойчивый комплекс. Возможно, что именно такое взаимодействие липид - белок совместно с гидрофобными связями и обеспечивает такую стабилизацию мембранной структуры. Криддл и сотрудники выделили мономерную форму, которую они назвали структурным белком митохондриальной мембраны. При нейтральном рН структурный белок находится в полимерной форме и не растворим в воде. Мономерная форма имеет молекулярный вес около 22000, но тенденция к полимеризации нарушает точность седиментационных и электрофоретических исследований. Структурный белок способен соединяться с чистыми цитохромами а, Ь, и ее образованием растворимых в воде комплексов в молярном отношении 1:1, причем условия этого взаимодействия для каждого случая различны. Предполагается, что в таких комплексах образуются преимущественно гидрофобные связи. Далее, оказалось, что структурный белок соединяется с фосфолипидами. Таким образом, структурный белок способен к взаимодействию с двумя другими основными молекулярными элементами мембраны - с переносчиками электронов и с фосфолипидами. Склонность цитохромов, флавопротеидов и структурного белка к существованию в мономерной и полимерной формах указывает на выраженную тенденцию этих молекул к образованию очень устойчивых макромолекулярных ансамблей, имеющих пластинчатую структуру. Так как для будущих исследований наибольший интерес представляет цитохром с, то следует уделить особое внимание именно этому ферменту. Этот цитохром отличается от остальных тем, что он легко экстрагируется из митохондрий в растворимой форме с помощью кислот и нейтральных растворов солей. Молекулярный вес кристаллического фермента 12000, изоэлектрическая точка при высоком рН; в молекулу входит одна железопорфириновая группа, которая представлена производным протопорфирина и соединена (ковалентно) с двумя цистеиновыми остатками пептидной цепи, посредством двух тиоэфирных связей. При рН 7,0 атомы железа в положениях 5 и 6, очевидно, координированы с остатками гистидина; при нейтральных значениях рН цитохром с не имеет тенденции реагировать с кислородом. Известно, что третичная структура цитохрома с резко изменяется, как функция состояния окисления - восстановления. Цитохром с восстанавливается тиолами, аскорбатом, хинолами, и восстановленными цитохромами b и с1, а восстановленный цитохром с окисляется феррицианидом, некоторыми красителями и цитохромом а. Было показано, что в водных растворах цитохром с способен к полимеризации; удалось получить его димер и очистить так же тример и тетрамер. Вторичная и третичная структура цитохрома с изучается методом рентгеноструктурного анализа. Цитохром с легко соединяется с липидами, в частности с фосфатидилэтаноламином он образует комплекс, названный липоцитохромом с.Описание общих принципов различных методов выделения митохондрий.Митохондрии и после выделения сохраняют свой вид, не смотря на то, что мембраны их несколько повреждаются и контуры сглаживаются. В сущности, в наше время их выделяют тем же самым способом, которым пользовался еще Варбург. Прежде всего ткани гомогенизируют, используя для этого изотонический или гипертонический раствор сахарозы (сахароза способствует сохранности митохондрий, стабилизируя митохондриальную мембрану). Затем методом дифференциального центрифугирования отделяют ядра и неразрушенные клетки, а полученную надосадочную жидкость вновь центрифугируют при более высоких скоростях. Митохондрий оседают при этом на дно, образуя плотный буроватый осадок. Промыв этот осадок несколько раз можно получить довольно чистую митохондриальную фракцию. Таким путем очищенные фракции митохондрий были выделены из самых различных клеток животного и растительного происхождения и даже из некоторых простейших. В более ранних исследованиях митохондрий, как правило, получали из печени животных, так как её клетки очень легко разрушить, а так же потому, что она богата митохондриальной фракцией. После того, как было обнаружено, что бактериальная протеиназа разрушает клетку, не повреждая митохондрий, был разработан простой и быстрый метод получения мышечных митохондрий. Сахароза способствует сохранности митохондрий, стабилизируя митохондриальную мембрану. Гомогенизация материала. Методы гомогенизации:• Разрушение клеток (гомогенизатор Даунса 5-12 мл + плотно прилегающий пестик). Гипотонический шок + гомогенизатор. • Метод основанный на кавитации газов ( клеточная суспензия обогащенная газообразным азотом на 15-30 минут выдерживается при давлении до 65 атм., при быстром понижении давления до атмосферного, вследствие выделения азота происходит разрушение клеток. Органеллы остаются интактными).• Ультразвук. Состав среды в которой разрушают клетки определяется применяемым методом гомогенизации. Для разрушения тканей используют изоосмотический раствор сахарозы из расчета 100 мл на 10 г сырого веса ткани, при этом нестрашно если раствора сахарозы будет немного больше, особенно при центрифугировании в роторе с большим объемом. Гипотоническая среда способствует разрушению клеток, но, если обработка длится слишком долго, при этом может происходить разрушение клеточных органелл. Остальные параметры среды трудно обобщить и каждый мембранный препарат требует индивидуального подхода. Разделение субклеточных компонентов.• Центрифугирование. Основан на различиях по скорости седиментации (определяется весом, размером и формой частиц). Вещество, используемое для приготовления градиента должно быть легко растворимо в воде, физиологически безвредно и химически инертно; его раствор должен быть невязким, прозрачным в видимой и УФ-областях спектра, должен создавать низкое осмотическое давление. Обычно разделение субклеточных компонентов проводят в градиенте плотности сахарозы. Он удовлетворяет большинству указанных требований, но при высоких концентрациях он весьма вязок. Как правило разделение осуществляется за 3-4 часа или в течение ночи при 80.000 д или выше в роторе с подвесными стаканчиками. Обработка гомогената из печени крысы 10 мМ фосфатом калия увеличивает скорость седиментации митохондрий, не влияя на осаждение лизосом, что позволяет очищать последние в градиенте плотности перколла.• Разделение в двухфазной системе, содержащей два полимера. Полезным и быстрым способом выделения мембран является разделение их в водной двухфазной системе декстран - полиэтиленгликоль (ПЭГ), особенно если отсутствуют необходимые ультрацентрифуги и роторы. Метод, продуктивность которого может быть легко повышена, основан на использовании целого ряда свойств мембран, включая электрический заряд, плотность, массу и гидрофобность. Различие в этих свойствах обуславливает разное распределение компонентов смеси между верхней и нижней фазами и поверхностью раздела. По сродству к верхней фазе компоненты животной клетки располагаются в следующем порядке: эндоплазматический ретикулум / митохондрий / лизосомы / аппарат Гольджи / плазматические мембраны Успех в применении фазовых систем зависит от адекватности выбора их состава. Качество разделения зависит не только от конкретного полимера (пока число их ограничено - в основном используют декстран и ПЭГ), но и от других параметров: молекулярной массы полимера, концентрации солей, рН, химической модификации полимера. • Электрофорез. С помощью высоковольтного электрофореза в свободном потоке можно получить препараты субклеточных мембран и органелл высокой степени чистоты. Подлежащую разделению смесь компонентов подают тонкой струйкой в разделяющий буфер, который движется в электрическом поле; мембраны, несущие разный электрический заряд перемещаются в разделяющей ячейке со скоростью, определяемой их зарядом, при этом достигается 100 %-ное разрешение. Это мягкий способ выделения мембран с высоким препаративным выходом. Методику электрофореза в свободном потоке впервые применили для выделения лизосом и митохондрий из печени крысы.Таблица 1. Ферменты - маркеры митохондрий
В таблице 1 приведены ферментные маркеры, к которым относятся сравнительно стабильные ферменты, активность которых достаточно высока и ее удобно измерять. Обычно эти измерения проводят как можно быстрее после выделения; образец при этом хранят при 40С и не замораживают. Отмечено, что такой фермент, как цитохром с - редуктаза может оказаться лабильным и терять активность в замороженных препаратах мембран из печени. Для правильной оценки распределения фермента-маркера весьма существенным является пространственное расположение субстрат-связывающего сайта. МетодикиСубфракционирование мембран и компонентов матрикса митохондрий.Митохондрии выделяют из многочисленных источников стандартными методами. Субфракционирование их для получения внутренних и наружных мембран и компонентов матрикса проводят после замораживания - оттаивания препарата и / или обработки ультразвуком стандартного осадка митохондрий, суспендированных в среде, содержащей 1.2 М сахарозы и 2 мМ АТР (10 мг мембранного белка на 1 мл). При этом происходит разрушение митохондрий, а после центрифугирования в ступенчатом градиенте плотность сахарозы наружные мембраны концентрируются в полосе 0,45-1,12 М сахарозы, внутренние мембраны и компоненты матрикса собираются в осадке, под нижним слоем с концентрацией сахарозы 1,2 М, а промежуточная везикулярная фракция - между двумя предыдущими, в полосе 1,12-1,20М.Маркерами внутренних митохондриальных мембран служат ферменты - переносчики электронов. Наружная митохондриальная мембрана, которая при фрагментации образует везикулы, сходные по плотности и морфологии с везикулами из плазматической мембраны содержит моноаминооксидазу. Описан также метод выделения наружных митохондриальных мембран из печени крыс. Метод противоточного распределения митохондрий.Препараты митохондрий, выделенные из печени крысы, были исследованы Эрикссоном с помощью метода противоточного распределения. Митохондрий, входящие в состав каждого из этих препаратов, можно разделить на две основные популяции. Однако элетронно-микроскопическое исследование не позволило обнаружить никаких различий в структуре этих частиц.Рабочая методика выделения митохондрий из печени крыс.• Среда выделения: 0,25 М раствор сахарозы, содержащий 0,001 М ЭДТА, рН 7,4 • Сахароза - 0,25 М раствор • НС1 - 1 н и 0,1 н растворы • КОН - 1 н и 0,1 н растворы Все реактивы готовятся на бидистиллированной воде. Изолированную печень крысы погружают в 30 мл ледяной среды выделения. После 2х - Зх кратного промывания ткань измельчают ножницами на чашке Петри, стоящей на льду. Кашицу вновь помещают в стаканчик со свежей средой выделения и тщательно промывают. После оседания кусочков ткани на дно, жидкость осторожно сливают и промывание повторяют еще дважды. Ткань переносят в гомогенизатор, добавляют 40 мл среды выделения и измельчают в течение 30 - 40 секунд. К гомогенату добавляют 40 мл среды выделения, перемешивают медленно вращающимся пестиком и разливают его в 2 центрифужных стакана. Центрифугируют в течение 10 минут при 0-2 ОС, при 600 д для удаления обломков клеток и ядерной фракции. Супернатант осторожно сливают и хранят на льду, остатки объединяют и вновь гомогенизируют 20 секунд в 20 мл среды выделения. Гомогенат центрифугируют при 600 д 10 минут, супернатант объединяют с полученным ранее. Для осаждения митохондрии, объединенный супернатант центрифугируют в двух стаканах при 14000 g в течение 10 минут. Остатки объединяют в одном стакане и тщательно суспендируют с помощью пипетки на 1 мл в небольшом объеме среды выделения (около 0,5 мл). .Маленькими порциями, при осторожном встряхивании добавляют 10 мл среды выделения и осаждают митохондрии (14000 g, 10 минут). Осадок суспендируют в 0,25 М сахарозе, не содержащей ЭДТА, и вновь центрифугируют (14000 g, 10 минут). Супернатант сливают, на полученный осадок митохондрии осторожно наслаивают 0,2 - 0,3 мл 0,25 М сахарозы. Легким встряхиванием смывают верхний рыхлый слой осадка. Процедуру повторяют еще дважды и полученный плотный осадок митохондрии тщательно суспендируют с помощью пипетки в 0,4 - 0,5 мл 0,25 М сахарозы. Густую суспензию митохондрии переносят в пробирку и хранят на льду. ЗаключениеВ данной работе предложены различные методики выделения митохондрии из печени крыс, но использоваться будет метод с применением ультрацентрифугирования, как наиболее приемлемый и удовлетворяющий критериям простоты работы и необходимой степени чистоты продукта. В дальнейшем планируется фотометрическое изучение влияния этидиум бромида на активность цитохрома с из митохондрии печени крыс. Данная работа представляет практический интерес, так как цитохром с является индуктором апоптоза - программированной гибели клеток. Механизмы этого процесса в настоящее время представляют большой интерес (для лечения онкологических заболеваний).Список литературы 1. Альбертсон Пер-Оке "Разделение клеточных частиц и макромолекул", Москва, 1974 2. Боуэн Т. "Введение в ультрацентрифугирование", Москва, 1973 3. Под ред. Гилярова М.С. "Биология. Большой энциклопедический словарь", Москва, 1998 4. Ленинджер А. "Митохонрия" Москва "Мир", 1966 5. Решетников В.Н. и др. "Техника биохимического исследования субклеточных структур и биополимеров" т.2, Минск, 1977 6. Эванз У. Г. "Биологические мембраны. Методы", Москва, 1990 bukvasha.ru Реферат - 2. Каково строение и функции митохондрий1. Белки и липиды играют роль в образованииA) рибосом Б) мембран митохондрий и хлоропластов B) плазматической мембраны Г) оболочки ядра Д) микротрубочек Е) центриолей 2. Каково строение и функции митохондрий? A) осуществляют расщепление биополимеров до мономеров Б) имеют анаэробный способ получения энергии B) осуществляют реакции окисления матричного типа Г) имеют ферментативные комплексы, расположенные на кристах Д) при окислении органических веществ освобождается энергия, используемая на синтез АТФ Е) имеют наружную и внутреннюю мембрану 3. Цитоплазма выполняет в клетке ряд функций A) является внутренней средой клетки Б) осуществляет связь между ядром и органоидами B) выполняет роль матрицы для синтеза углеводов Г) служит местом расположения ядра и органоидов Д) осуществляет передачу наследственной информации Е) служит местом расположения хромосом в клетках эукариот 4. Каково значение фотосинтеза в природе? А) обеспечивает пищей, органическими веществами все организмы Б) обогащает почву минеральными веществами В) обеспечивает все организмы кислородом Г) обогащает атмосферу парами воды Д) обеспечивает все живое на Земле энергией Е) обогащает атмосферу молекулярным азотом 5. Чем процесс митоза отличается от мейоза? A) происходит размножение соматических клеток Б) происходит образование половых клеток B) ему предшествует одна интерфаза, и происходит одно деление Г) ему предшествует две интерфазы, и происходит одно деление Д) состоит из двух следующих друг за другом делений Е) для него не характерны процессы конъюгации и кроссинговера 6. Чем молекула ДНК отличается от иРНК? A) молекула свернута в спираль Б) состоит из одной полинуклеотидной цепочки B) состоит из двух полинуклеотидных цепочек Г) не может самоудваиваться Д) обладает способностью самоудваиваться Е) служит матрицей для сборки аминокислот в полипептидную цепь 7. Чем митохондрии отличаются от хлоропластов? A) в них происходит синтез молекул АТФ. Б) в них окисляются органические вещества до углекислого газа и воды. B) синтез АТФ идет с использованием энергии света. Г) энергия, освобождаемая при окислении органических веществ, используется на синтез АТФ. Д) поверхность внутренней мембраны увеличивается за счет складок. Е) поверхность мембран увеличивается за счет образования гран. 8. Чем зигота отличается от гаметы? A) представляет собой специализированную клетку, участвующую в половом размножении. Б) это первая клетка нового организма. B) содержит гаплоидный набор хромосом. Г) содержит диплоидный набор хромосом. Д) представляет собой оплодотворенную яйцеклетку. Е) образуется в процессе мейоза. 9. Чем характеризуются реакции синтеза иРНК в клетке? А) происходят в ядре в интерфазу Б) происходят на рибосомах В) имеют матричный характер Г) сопровождаются синтезом молекул АТФ Д) синтезируются на одной из нитей ДНК Е) синтезируются на полипептидной цепи 10. В чем проявляется взаимосвязь кислородного этапа энергетического обмена и биосинтеза белка? А) в ходе окисления используются органические вещества, синтезируемые в клетке. Б) в процессе биосинтеза белка используется энергия солнечного света. B) в процессе окисления органических веществ освобождается энергия, которая используется в ходе синтеза органических веществ. Г) в ходе окисления органических веществ используется энергия, образующаяся в процессе биосинтеза белка. Д) окисление органических веществ идет с участием ферментов, которые образуются в процессе биосинтеза белка. Е) биосинтез белка происходит с участием ферментов, которые образуются в процессе кислородного этапа энергетического обмена. 11. Чем характеризуются реакции биосинтеза белка в клетке? A) имеют матричный характер. Б) в ходе биосинтеза запасается энергия в молекулах АТФ. B) в ходе биосинтеза используется энергия молекул АТФ. Г) синтез молекул белка происходит в лизосомах. Д) матрицей для синтеза белка служит иРНК. Е) сборка молекул белка из аминокислот в рибосомах происходит на матрице ДНК. 12. Чем первое деление мейоза отличается от второго? A) в первом делении к полюсам клетки расходятся хроматиды. Б) в первом делении к полюсам клетки расходятся гомологичные хромосомы. B) конъюгация и кроссинговер хромосом происходят в первом делении. Г) конъюгация и кроссинговер хромосом происходят во втором делении. Д) интерфаза происходит перед первым делением. Е) интерфаза происходит перед вторым делением. 13. Какую роль играет энергия солнечного света в процессе фотосинтеза? А) участвует в расщеплении биополимеров до мономеров Б) используется на синтез молекул АТФ В) расходуется на окисление пировиноградной кислоты до углекислого газа и воды Г) участвует в фотолизе воды с освобождением атомарного водорода Д) расходуется на синтез молекул ДНК Е) используется на образование молекулярного кислорода за счет расщепления молекул воды 14. Какие процессы характерны для биосинтеза белка? A) синтез молекул иРНК на полинуклеотидной цепи ДНК Б) расщепление биополимеров до мономеров B) фотолиз молекул воды Г) нанизывание на иРНК рибосом Д) образование молекулярного кислорода Е) образование пептидных связей между аминокислотами 15. В состав организма хордовых животных входят ткани A) покровные Б) соединительные B) эпителиальные Г) мышечные Д) проводящие Е) механические 16. Клетка одноклеточной зеленой водоросли имеет A) клеточную стенку, содержащую хитин Б) клеточную стенку, содержащую клетчатку B) хроматофор, содержащий хлорофилл Г) ядерное содержимое, находящееся в цитоплазме без оболочки Д) ДНК линейной структуры Е) ДНК, замкнутую в виде кольца 17. Перечислите признаки, характерные для клеток грибов A) наличие хитина Б) запас питательных веществ в виде гликогена B) запас питательных веществ в виде крахмала Г) автотрофное питание Д) гетеротрофное питание Е) анаэробное дыхание 18. Организм высших растений состоит из тканей A) эпителиальной Б) покровной B) соединительной Г) нервной Д) запасающей Е) проводящей 19. К эукариотам относятся A) гриб мукор Б) мох сфагнум B) кукушкин лен Г) кишечная палочка Д) холерный вибрион Е) туберкулезная палочка 20. Автотрофными организмами являются A) железобактерии Б) хлорелла B) серобактерии Г) дрожжи Д) пеницилл Е) мукор 21. К гетеротрофам относятся A) белая планария Б) дизентерийная амеба B) пастушья сумка Г) кукушкин лен Д) большой прудовик Е) паслен черный 22. К прокариотам относятся A) кишечная палочка Б) амеба обыкновенная B) эвглена зеленая Г) гриб трутовик Д) холерный вибрион Е) клубеньковая бактерия 23. В процессе полового размножения происходит A) почкование дрожжевых грибов Б) формирование коробочки со спорами у мхов B) оплодотворение на заростке у папоротника Г) образование спор на листьях папоротника Д) слияние половых клеток Е) образование зиготы 24. Для двойного оплодотворения цветковых растений характерно А) слияние одного спермия с яйцеклеткой Б) опыление цветков растений ветром В) распространение семян птицами Г) прорастание пыльцевой трубки Д) слияние второго спермия с диплоидной центральной клеткой Е) образование спорангиев на листьях папоротника 25. Половое размножение в отличие от вегетативного A) является эволюционно более древним Б) сопровождается гаметогенезом B) свойственно как растениям, так и животным Г) ведет к появлению новой комбинации генов в потомстве Д) свойственно только животным Е) дает большее число дочерних особей 26. Благодаря половому размножению A) потомство сохраняет сходство с родителями Б) возникают новые комбинации генов в гаметах B) появляются широкие возможности для адаптации к новым условиям Г) новая особь развивается из зиготы Д) новая особь развивается из соматической клетки Е) затрудняется распространение мутаций в популяции 27. Размножение малины корневыми отпрысками способствует A) повышению ее урожайности Б) изменению массы стебля B) увеличению территории распространения Г) сохранению материнской наследственности Д) изменению численности особей этого сорта Е) развитию корневой системы 28. Укажите признаки полового размножения цветковых растений A) образование гамет Б) развитие зародыша из соматической клетки B) формирование эндосперма Г) образование зародыша в процессе двойного оплодотворения Д) формирование корневой системы Е) развитие побеговой системы 29. Укажите формы бесполого размножения A) почкование пресноводной гидры Б) образование спор у полевого хвоща B) спорообразование у стафилококка Г) партеногенез у тлей Д) деление у кишечной палочки Е) цистирование обыкновенной амебы 30. К бесполому способу размножения относят процессы A) спорообразования у мхов Б) конъюгации у водорослей B) почкования у гидры Г) партеногенеза у тлей Д) фрагментации у дождевых червей Е) гаметогенеза у пчел 31. При бесполом размножении организмов A) участвуют обычно две особи Б) участвует одна особь B) участвуют соматические клетки Г) участвуют специализированные гаметы Д) генотип потомков - копия родительского Е) генотип потомков объединяет генетическую информацию родителей 32. Значение бесполого размножения состоит в том, что оно A) обеспечивает сохранение генетического материала родительской формы Б) сохраняет приспособленность организмов к неизменяющимся условиям среды B) обеспечивает комбинацию генетического материала родительских гамет Г) создает предпосылки к освоению разнообразных условий обитания Д) благодаря кроссинговеру способствует генетическому новообразованию Е) обеспечивает проявление стабилизирующего естественного отбора 33. Значение полового размножения состоит в том, что оно A) обеспечивает сохранение генетического материала родительских форм Б) способствует наибольшей приспособленности в неменяющихся условиях среды B) обеспечивает комбинацию генетического материала родительских гамет Г) создает предпосылки к освоению разнообразных условий обитания Д) благодаря кроссинговеру способствует генетическому новообразованию Е) усиливает стабилизирующую роль естественного отбора 34. Какие процессы происходят в яйцеклетке после оплодотворения? A) дробление зиготы Б) формирование гамет B) появление куколки Г) образование бластулы Д) конъюгация и кроссинговер Е) формирование гаструлы 35. Укажите насекомых с полным постэмбриональным развитием A) медоносная пчела Б) рыжий таракан B) перелетная саранча Г) жук-листоед Д) капустная белянка Е) зеленый кузнечик 36. У каких организмов онтогенез является клеточным циклом? A) у луковичной нематоды Б) у дизентерийной амебы B) у зеленой эвглены Г) у сцифоидной медузы Д) у малярийного плазмодия Е) у кораллового полипа 37. В чем проявляется значение непрямого постэмбрионального развития? A) усиливается конкуренция за пищу между взрослыми формами Б) уменьшается конкуренция за пищу между потомством и родителями B) способствует лучшему выживанию вида Г) усиливается конкуренция за пищу между потомством и родителями Д) способствует расселению вида Е) снижает возможности популяции в борьбе за существование 38. В чем сходство внешнего и внутреннего оплодотворения? A) происходит встреча гамет Б) зигота получает только отцовские хромосомы B) требуется большое число яйцеклеток Г) им предшествует гаметогенез Д) участвует огромное число сперматозоидов Е) оплодотворенная яйцеклетка содержит только материнскую наследственность 39. В чем сходство яйцеклетки и сперматозоида у позвоночных животных? A) имеют гаплоидный набор хромосом Б) имеют диплоидный набор хромосом B) содержат ядерные хромосомы Г) содержат много запасных питательных веществ Д) это крупные клетки Е) созревают в процессе мейотического деления 40. После проникновения сперматозоида в яйцеклетку, у нее A) изменяется обмен веществ Б) разрушается клеточная оболочка B) возрастает потребность в кислороде Г) уплотняется клеточная оболочка Д) исчезают мембранные органоиды Е) начинается гаструляция 41. В чем сходство процессов дробления и гаструляции? A) формируется энтодерма Б) уменьшается число хромосом в зародышевых клетках B) в клетках зародыша сохраняется набор хромосом зиготы Г) происходит дифференциация тканей зародыша Д) увеличивается число зародышевых клеток Е) происходит митотическое деление клеток 42. К процессам эмбрионального развития насекомых относят A) формирование куколки Б) дробление зиготы B) образование экто- и энтодермы Г) формирование гаструлы Д) развитие личинки Е) оплодотворение 43. Потомством наследуются мутации A) летальные Б) соматические B) геномные Г) генные Д) нервных клеток Е) хромосомные 44. Агроценоз, в отличие от биогеоценоза, характеризуется A) короткими цепями питания Б) разветвленными цепями питания B) незамкнутым круговоротом веществ Г) преобладанием монокультур Д) замкнутым круговоротом веществ Е) большим видовым разнообразием 45. Результатом эволюции является A) появление новых засухоустойчивых сортов растений Б) возникновение новых видов в изменившихся условиях среды B) выведение высокопродуктивных пород крупного рогатого скота Г) формирование новых приспособлений к жизни в изменившихся условиях Д) сохранение старых видов в стабильных условиях обитания Е) получение высокопродуктивных бройлерных кур 46. Среди экологических факторов укажите биотические A) наводнение Б) конкуренция между особями вида B) понижение температуры Г) хищничество Д) недостаток света Е) образование микоризы 47. К палеонтологическим доказательствам эволюции относят A) остаток третьего века у человека Б) отпечатки растений на пластах каменного угля B) окаменевшие остатки папоротников Г) рождение людей с густым волосяным покровом на теле Д) копчик, состоящий из 4—5 недоразвитых позвонков Е) филогенетический ряд лошади 48. Каковы особенности биогеоценоза смешанного леса как биологической системы? A) низкая устойчивость Б) высокая устойчивость B) способность изменяться во времени Г) неспособность изменяться во времени Д) отсутствие саморегуляции Е) наличие саморегуляции 49. Какие из перечисленных объектов относят к экосистемам? A) совокупность популяций белок в лесу Б) тайгу B) озеро Байкал Г) совокупность всех видов растений в озере Д) морских млекопитающих Е) пруд с обитающими в нем организмами 50. Какие признаки свойственны любой экосистеме? A) взаимосвязь компонентов живой и неживой природы Б) пищевые связи между организмами одного вида B) четко очерченные границы Г) обмен веществ и превращение энергии Д) совокупность организмов разных видов Е) преобладание консументов над продуцентами 51. Какие абиотические факторы влияют на численность популяции форели в горной реке? A) температура воды Б) скорость течения реки B) отлов рыбы человеком Г) наличие корма Д) содержание кислорода в воде Е) обилие хищников 52. Какие из приведенных примеров иллюстрируют годичные ритмы у скворца? A) гнездование и размножение весной Б) чередование сна и бодрствования B) пение в утренние часы Г) поиск корма в дневное время Д) миграции Е) весенняя и осенняя линька 53. Какие из приведенных примеров иллюстрируют суточные ритмы у одуванчика? A) интенсивность фотосинтеза уменьшается ночью. Б) надземные части отмирают осенью. B) цветение и плодоношение происходит летом. Г) цветки открываются днем и закрываются на ночь. Д) интенсивность дыхания изменяется ночью и днем. Е) вегетативное размножение происходит летом. 54. Какие антропогенные факторы влияют на численность популяции злаков в степи? A) промерзание почвы зимой Б) распашка степей B) засушливый летний период Г) внесение в почву удобрений Д) массовое размножение грызунов Е) выпас скота 55. Между какими организмами устанавливаются симбиотические взаимоотношения? A) росянка — насекомое Б) волк — лисица B) береза — подберезовик Г) еж — уж Д) клевер — шмель Е) актиния — рак-отшельник 56. Между какими организмами устанавливаются конкурентные взаимоотношения? A) дятел — ель Б) лось — зубр B) филин — сова Г) трясогузка — муха Д) окунь — плотва Е) волк — лисица 57. Какие организмы составляют первый трофический уровень в экосистеме озера? A) жук-плавунец Б) ряска B) окунь Г) водоросли Д) беззубка Е) камыш 58. Какие организмы в экосистеме тайги относят к вторичным консументам? A) лисиц Б) лосей B) зубров Г) ядовитых змей Д) рысей Е) зайцев 59. Какие факторы могут привести к опустыниванию земель в степной зоне? A) неумеренный выпас скота Б) уничтожение растительного покрова B) посадка лесополос Г) распашка земель и эрозия почв Д) создание заказников Е) отстрел хищников 60. Почему березовую рощу считают неустойчивой экосистемой? А) вследствие небольшого числа пищевых связей Б) в ней обитает небольшое число видов В) из-за обилия хищников Г) вследствие сильно разветвленных пищевых сетей Д) из-за коротких цепей питания Е) в ней обитает много разнообразных видов 61. К каким последствиям приводит увеличение численности мышевидных грызунов, питающихся семенами ели? A) сокращаются запасы корма — семян ели Б) возрастает численность хищников B) увеличивается численность семян ели Г) сокращается численность паразитов Д) сокращается численность хищников Е) возрастает численность паразитов 62. Какие общие свойства присущи естественным и искусственным экосистемам? A) наличие в них продуцентов, консументов и редуцентов Б) замкнутый круговорот веществ B) взаимосвязь с абиотическими факторами Г) способность к самостоятельному существованию Д) длинные пищевые цепи Е) наличие пищевых связей между организмами 63. Какие признаки свойственны экосистеме озера в отличие от экосистемы пруда? A) устойчивость Б) большое разнообразие видов B) неспособность существовать без вмешательства человека Г) длительное существование без вмешательства человека Д) низкая устойчивость Е) небольшое число видов 64. Каковы закономерности распределения биомассы на Земле? A) биомасса животных превышает биомассу растений. Б) биомасса растений превышает биомассу животных. B) биомасса почвы увеличивается от полюсов к экватору. Г) биомасса почвы уменьшается от полюсов к экватору. Д) биомасса суши и океана увеличивается от полюсов к экватору. Е) биомасса океана преобладает над биомассой суши. 65. Месторождения каких полезных ископаемых образовались на Земле благодаря концентрационной и окислительно-восстановительной функциям живого вещества? А) нефти Б) кварцевого песка В) известняка Г) глины Д) бурого угля Е) базальта 66. Какие изменения на Земле произошли в связи с появлением на ней живых организмов? A) разрушился озоновый слой Б) появились ледники B) образовалась почва Г) появилась атмосфера Д) сформировался озоновый слой Е) в атмосфере накопился кислород 67. Какие мероприятия способствуют сохранению биосферы? A) организация рационального природопользования Б) интенсивное развитие промышленности B) уничтожение хищников в экосистемах Г) внедрение ресурсосберегающих технологий Д) расширение зоны сельхозугодий Е) внедрение малоотходных и безотходных технологий 68. Признаки, характерные для бесчерепных A) хорда сохраняется в течение всей жизни Б) у взрослых хорда заменяется позвоночником B) жаберные щели открываются в околожаберную полость Г) органы выделения сходны с органами выделения кольчатых червей Д) нервная трубка подразделяется на головной и спинной мозг Е) основные органы чувств расположены на переднем конце тела, достигают высокого уровня развития 69. Приспособления к жизни в воде, сформировавшиеся в процессе эволюции у китов A) превращение передних конечностей в ласты Б) дыхание кислородом, растворенным в воде B) дыхание кислородом воздуха Г) обтекаемая форма тела Д) толстый слой подкожного жира Е) постоянная температура тела 70. Какие признаки присущи только растениям? A) ограниченный рост Б) рост в течение всей жизни B) автотрофный способ питания Г) гетеротрофный способ питания Д) наличие клетчатки в оболочках клеток Е) наличие хитина в оболочках клеток 71. Растения, как и грибы, A) растут в течение всей жизни Б) имеют ограниченный рост B) всасывают питательные вещества поверхностью тела Г) питаются готовыми органическими веществами Д) содержат хитин в оболочках клеток Е) имеют клеточное строение 72. Какие признаки характерны для растений класса двудольных? A) вставочный рост Б) семена с двумя семядолями B) листья с сетчатым жилкованием Г) из зародышевого корешка развивается главный корень Д) в стебле не происходит вторичного утолщения Е) стержневая корневая система 73. Витамины — это органические вещества, которые A) оказывают сильное влияние на обмен веществ в ничтожно малых количествах Б) влияют на превращение глюкозы в гликоген B) участвуют в образовании ферментов Г) являются в организме источником энергии Д) уравновешивают процессы образования и отдачи тепла Е) поступают, как правило, в организм вместе с пищей 74. Какой признак млекопитающих животных не характерен для человека? A) наличие диафрагмы Б) наличие подшерстка B) наличие семи шейных позвонков Г) хвостовой отдел позвоночника Д) подвижное наружное ухо Е) альвеолярное легкое 75. Много белков содержится A) в сахаре Б) в твороге B) в сыре Г) в картофеле Д) в хлебе Е) в рыбе 76. Гладкая мышечная ткань в отличие от поперечно-полосатой A) состоит из многоядерных клеток Б) состоит из вытянутых клеток с овальным ядром B) быстро сокращается и расслабляется Г) составляет основу скелетной мускулатуры Д) располагается в стенках внутренних органов Е) сокращается медленно, ритмично, непроизвольно 77. Какие процессы вызывает энергия солнечного света в листе? A) образование молекулярного кислорода в результате разложения воды Б) окисление пировиноградной кислоты до углекислого газа и воды B) синтез молекул АТФ Г) расщепление биополимеров до мономеров Д) расщепление глюкозы до пировиноградной кислоты Е) образование атомарного водорода за счет отнятия электрона от молекулы воды хлорофиллом 78. Какие функции выполняет в клетке ядро? A) обеспечивает поступление веществ в клетку Б) служит местом локализации носителей наследственной информации - хромосом B) с помощью молекул посредников участвует в синтезе молекул белка Г) участвует в процессе фотосинтеза Д) в нем органические вещества окисляются до неорганических Е) участвует в образовании хроматид 79. В темновую фазу фотосинтеза, в отличие от световой, происходит A) фотолиз воды Б) восстановление углекислого газа до глюкозы B) синтез молекул АТФ за счет энергии солнечного света Г) соединение водорода с переносчиком НАДФ+ Д) использование энергии молекул АТФ на синтез углеводов Е) образование молекул крахмала из глюкозы 80. Каковы свойства, строение и функции полисахаридов в клетке? A) выполняют структурную и запасающую функции Б) выполняют каталитическую и транспортную функции B) состоят из остатков молекул моносахаридов Г) состоят из остатков молекул аминокислот Д) растворяются в воде Е) не растворяются в воде 81. Клетки бактерий отличаются от клеток растений A) отсутствием оформленного ядра Б) наличием плазматической мембраны B) наличием плотной оболочки Г) отсутствием митохондрий Д) наличием рибосом Е) отсутствием комплекса Гольджи 82. Чем митоз отличается от мейоза? A) происходят два следующих друг за другом деления Б) происходит одно деление, состоящее из четырех фаз B) образуются две дочерние клетки, идентичные материнской Г) образуются четыре гаплоидные клетки Д) к полюсам клетки расходятся и гомологичные хромосомы и хроматиды Е) к полюсам клетки расходятся только хроматиды 83. Сходство митоза и мейоза состоит в A) способах деления эукариотических клеток Б) способах деления прокариотических клеток B) наличии двух последовательных делений Г) наличии одинаковых фаз: профазы, метафазы, анафазы, телофазы Д) результатах деления: образовании новых клеток Е) наличии одного деления 84. В процессе сперматогенеза A) образуются мужские половые клетки Б) образуются женские половые клетки B) уменьшается вдвое число хромосом Г) образуются четыре половые клетки из одной Д) образуется одна половая клетка Е) образуются клетки с диплоидным набором хромосом 85. Растения семейства лилейных можно узнать по A) цветкам трехчленного типа с простым околоцветником Б) цветкам пятичленного типа с двойным околоцветником B) видоизмененным подземным побегам в виде луковиц и корневищ Г) видоизмененным наземным побегам в виде усов и лазающих стеблей Д) образованию плодов - ягода или коробочка Е) образованию плодов - орех или стручок 86. Растения семейства розоцветных отличаются от растений семейства капустных (крестоцветных) наличием A) цветка пятичленного типа с двойным околоцветником Б) цветка четырехчленного типа с двойным околоцветником B) плода - яблока, ягоды, костянки Г) плода - стручка или стручочка Д) разнообразных листьев: сложных, простых Е) нижних листьев, образующих прикорневую розетку 87. Одноклеточные животные, в отличие от бактерий - A) питаются готовыми органическими веществами Б) выполняют в экосистеме роль консументов B) выполняют в экосистеме роль продуцентов Г) содержат в клетке митохондрии Д) содержат в клетке оформленное ядро Е) относятся к доядерным организмам (прокариотам) 88. Каковы особенности органов кровообращения и дыхания у земноводных? A) сердце трехкамерное без перегородки в желудочке Б) сердце трехкамерное с неполной перегородкой в желудочке B) один круг кровообращения Г) два круга кровообращения Д) на всех стадиях развития дышат с помощью легких Е) на стадии взрослого животного дышат с помощью легких и кожи 89. В чем сходство археоптерикса и пресмыкающихся? A) тело покрыто перьями Б) имеет длинный хвост B) задние конечности имеют удлиненную цевку Г) на ногах 4 пальца (три направлены вперед, один - назад) Д) на челюстях имеются зубы Е) пальцы с когтями на передних конечностях 90. Неправильная осанка может привести к A) смещению и сдавливанию внутренних органов Б) нарушению кровоснабжения внутренних органов B) растяжению связок в тазобедренном суставе Г) нарушению мышечного и связочного аппарата стопы Д) деформации грудной клетки Е) увеличению содержания минеральных веществ в костях 91. Деятельность каких органов регулирует вегетативная нервная система человека? A) мышц верхних и нижних конечностей Б) сердца и кровеносных сосудов B) органов пищеварительного канала Г) мимических мышц Д) почек и мочевого пузыря Е) диафрагмы и межреберных мышц 92. Внутренняя среда организма образована A) органами брюшной полости Б) кровью B) лимфой Г) содержимым желудка Д) межклеточной (тканевой) жидкостью Е) ядром, цитоплазмой, органоидами клетки 93. На звонок с урока A) реагируют дети любого возраста одинаково Б) сходно реагируют дети школьного возраста B) приобретается рефлекс в процессе жизни Г) рефлекс передается по наследству Д) рефлекс является врожденным Е) рефлекс не передается по наследству 94. Из левого желудочка сердца вытекает кровь A) по направлению к клеткам тела Б) по направлению к легким B) артериальная Г) венозная Д) по артериям Е) по венам 95. Какие признаки характерны для человека и млекопитающих животных? А) теплокровность Б) наличие вороньих костей В) правая дуга аорты Г) трехкамерное сердце Д) наличие диафрагмы Е) выкармливание детенышей молоком 96. Скелет человека, в отличие от скелета млекопитающих животных, имеет A) прямой позвоночник без изгибов Б) грудную клетку, сжатую в спинно-брюшном направлении B) грудную клетку, сжатую с боков Г) позвоночник S-образной формы Д) сводчатую стопу Е) массивный лицевой отдел черепа 97. Поджелудочная железа в организме человека - A) участвует в иммунных реакциях Б) соединена с желудком B) соединена с тонким кишечником Г) образует гормоны Д) выделяет желчь Е) выделяет пищеварительные ферменты 98. Дальнозорким людям необходимо использовать очки A) так как у них изображение фокусируется перед сетчаткой Б) так как у них изображение фокусируется позади сетчатки B) так как они плохо видят детали близко расположенных предметов Г) так как они плохо различают расположенные вдали предметы Д) имеющие двояковогнутые линзы, рассеивающие свет Е) имеющие двояковыпуклые линзы, усиливающие преломление лучей 99. Рецепторы - это нервные окончания, которые A) воспринимают информацию из внешней среды Б) воспринимают информацию из внутренней среды B) воспринимают возбуждение, передающееся к ним по двигательным нейронам Г) располагаются в исполнительном органе Д) преобразуют воспринимаемые раздражения в нервные импульсы Е) реализуют ответную реакцию организма на раздражение из внешней и внутренней среды 100. Вены - это кровеносные сосуды, по которым кровь течет A) от сердца Б) к сердцу B) под большим давлением, чем в артериях Г) под меньшим давлением, чем в артериях Д) быстрее, чем в капиллярах Е) медленнее, чем в капиллярах 101. Какие из перечисленных примеров иллюстрируют общую дегенерацию? A) сокращение числа пальцев до двух у страусов Б) упрощение нервной системы у ленточных червей B) превращение корней у растения повилики в присоски Г) развитие зародышей млекопитающих в мышечном органе - матке Д) отсутствие фотосинтеза у растений паразитов Е) отсутствие конечностей у змей 102. Мутацию считают хромосомной, если A) число хромосом увеличилось на 1-2 Б) один нуклеотид в ДНК заменяется на другой B) участок одной хромосомы перенесен на другую Г) произошло выпадение участка хромосомы Д) участок хромосомы перевернут на 180 градусов Е) произошло кратное увеличение числа хромосом 103. К сокращению численности травянистых растений в лесу могут привести следующие антропогенные факторы: A) увеличение численности лосей и зубров Б) вытаптывание растений туристами B) увеличение нор грызунов Г) сбор редких растений для букетов Д) выруб www.ronl.ru Доклад - Биологическая роль, структура и выделение митохондрий из печени крыс.Биологическая роль, структура и выделение митохондрий из печени крыс. Содержание 1. Введение 1.1. История вопроса 1.2. Перспективы исследований 2. Биологическая роль митохондрий 3. Ультраструктура митохондрий 3.1. Общие принципы организации 3.2. Особенности строения мембраны митохондрий 4. Описание общих принципов различных методов выделения митохондрий 4.1. Гомогенизация материала 4.1.1. Механическая 4.1.2. На основе кавитации газов 4.1.3. Ультразвук 4.2. Разделение субклеточных компонентов 4.2.1. Центрифугирование 4.2.2. Разделение в двухфазной системе, содержащей два полимера 4.2.3. Электрофорез 4.2.4. Ферменты — маркеры митохондрий 5. Методики 6. Заключение 7. Список литературы ВведениеИстория вопроса. Кёлликер одним из первых описал характерным образом ориентированные гранулы в саркоплазме поперечно-полосатой мышцы. Ему принадлежит так же честь первого выделения митохондрий из клеточных структур. В 1888 году он выделил эти гранулы из мышцы насекомых и показал, что они обладают мембраной и набухают в воде. Началом новой эры в цитологическом изучении митохондрий явилась работа Бенсли и Хэрра, которые предприняли попытку выделить митохондрий из взвеси разрушенных клеток печени, применив метод дифференциального центрифугирования. Из-за отсутствия подходящей среды для суспендирования и несовершенства метода центрифугирования Бенсли не удалось получить интактные митохондрий, но именно новаторская работа Бенсли определила слияние цитологических исследований митохондрий с исследованиями дыхания. Перспективы исследований. В настоящее время основная задача изучения митохондрий на молекулярном уровне сводится к выделению ферментативных компонентов окислительных циклов, определения их молекулярной структуры и механизма действия, анализу их участия в полиферментных системах в митохондриях и картированию их локализации на структурах митохондрий. То обстоятельство, что ферменты дыхательной цепи составляют более 25 % белка митохондриальных мембран заставляют рассматривать эти ферменты не только как функциональные, но и как структурные элементы митохондрии. Биологическая роль митохондрий. На протяжении ста с лишним лет, т. е. со времени первых работ Кёлликера (1850), наблюдавшего гранулы в саркоплазме поперечнополосатых мышц, велись кропотливые морфологические исследования, которые постепенно подготавливали почву для всестороннего изучения природы митохондрий. Но только в 1949 г. Кеннеди и Ленинджер установили, что в митохондриях протекает цикл окислительного фосфорилирования, т.е. что митохондрий служат местом генерирования энергии. С этого момента начинается новая эра в изучении митохондрий — эра, в которой блистательные открытия следуют одно за другим. В короткий срок были открыты осмотическая, сократительная, регуляторная и генетическая функции митохондрий и найдены многие из тех молекулярных структур, которые служат первичным субстратом 'этих функций. Было показано также, что митохондрий обеспечивают интеграцию многочисленных процессов клеточного обмена. Эти исследования еще не, завершены, но они могут служить примером плодотворности нового подхода к изучению живого, того подхода, который отличает молекулярную биологию. В развитии молекулярной биологии за последнее время наметился новый этап. До сих пор это были исследования главным образом, на уровне однородных молекул белков и нуклеиновых кислот, исследования, посвященные их структуре, функции и биосинтезу. Теперь же исследователь не довольствуется этим и переходит к изучению специфически организованных надмолекулярных комплексов, каковыми являются клеточные органеллы. Некоторые функции этих органелл также могут быть истолкованы на уровне индивидуальных молекул, например молекул отдельных ферментов. Но главная особенность клеточных органелл — это интеграция ферментативных процессов. Так, благодаря наличию в составе митохондрий различных белков, липидов, нуклеиновых кислот и углеводов, соединению их между собой и упорядоченному размещению в пространстве в виде трехслойных мембран эти образования приобретают свойства, которые исчезают при их расчленении на отдельные молекулы. Свойства эти: векторный характер действия митохондриальных ферментов (в отличие от скалярного, т. е. не зависящего от направления, действия растворимых ферментов), способность к непосредственному преобразованию энергии окисления в осмотическую и механическую энергию, способность к автономному синтезу белков и т. д. Каждое из этих свойств определяется не простой суммой реакций, катализируемых отдельными ферментами, а обусловлено взаимодействием точно ориентированных ферментных и неферментных макромолекул. Само собой разумеется, что глубокое исследование и познание природы клеточных органелл возможно лишь путем расчленения их на отдельные молекулы с последующей реконструкцией. Ультраструктура митохондрии Общие принципы организации. Внутренне пространство митохондрии окружено двумя непрерывными системами мембран, каждая из которых представляет собой замкнутый мешок; эти мешки расположены так, что всю митохондрию можно представить себе, как мешок внутри мешка. Просвет внутреннего мешка не сообщается с пространством между двумя мембранами. Наружная мембрана гладкая, а внутренняя образует многочисленные впячивания, которые в самом простом случае имеют форму перегородок, но могут принимать крайне сложные очертания. Палад назвал эти впячивания митохондриальными кристами. Другой характерный компонент структуры митохондрии — это матрикс, который заполняет просвет, окруженный внутренней мембраной. Известно, что он содержит много белка и некоторое количество липидов; по-видимому, он обладает определенной организацией и более или менее жесткой структурой. Наконец, митохондрии, фиксированные осмием часто содержат в матриксе ряд мелких гранул. Число, диаметр и плотность этих внутримитохондриальных гранул изменяются в зависимости от состояния обмена веществ в тканях. Особенности строения мембраны митохондрии. Так как наибольшее практическое значение представляют внутренние мембраны митохондрии, содержащие дыхательные ансамбли, имеет смысл более детально познакомиться с ультраструктурой митохондриальной мембраны. При детальном анализе было выявлено, что митохондриальные мембраны содержат 35 -40 % липидов, преимущественно фосфатидов, и 60 — 65 % белка. Небольшие различия, которые иногда наблюдаются обусловлены различными условиями получения при использовании различных физических и химических способов разрушения структуры митохондрии. Митохондрии печени крысы содержат значительные количества фосфатидилэтаноламина, фосфатидилхолина, инозитфосфатидов, кардиолипина и фосфатидилсерина; содержание плазмалогена и сфингомиелина невелико, иногда они вовсе отсутствуют. Характерное содержание и количественное содержание липидов в митохондриальной мембране, вероятно обусловлены необходимостью поддержания термодинамически устойчивого двойного слоя липидов, образующего остов мембраны, который служит опорой для дыхательных ансамблей. По-видимому, большое значение имеет тот факт, что практически все липиды митохондриальной мембраны экстрагируются смесью хлороформ — метанол. Это указывает на наличие лишь незначительного числа ковалентных связей между липидами и белковыми элементами или даже на полное их отсутствие; этот факт свидетельствует о высокой степени стабилизации липидов и белков мембранных структурах. Крейн показал, что цитохром с соединяется с фосфатидилэтаноламином, образуя устойчивый комплекс. Возможно, что именно такое взаимодействие липид — белок совместно с гидрофобными связями и обеспечивает такую стабилизацию мембранной структуры. Криддл и сотрудники выделили мономерную форму, которую они назвали структурным белком митохондриальной мембраны. При нейтральном рН структурный белок находится в полимерной форме и не растворим в воде. Мономерная форма имеет молекулярный вес около 22000, но тенденция к полимеризации нарушает точность седиментационных и электрофоретических исследований. Структурный белок способен соединяться с чистыми цитохромами а, Ь, и ее образованием растворимых в воде комплексов в молярном отношении 1:1, причем условия этого взаимодействия для каждого случая различны. Предполагается, что в таких комплексах образуются преимущественно гидрофобные связи. Далее, оказалось, что структурный белок соединяется с фосфолипидами. Таким образом, структурный белок способен к взаимодействию с двумя другими основными молекулярными элементами мембраны — с переносчиками электронов и с фосфолипидами. Склонность цитохромов, флавопротеидов и структурного белка к существованию в мономерной и полимерной формах указывает на выраженную тенденцию этих молекул к образованию очень устойчивых макромолекулярных ансамблей, имеющих пластинчатую структуру. Так как для будущих исследований наибольший интерес представляет цитохром с, то следует уделить особое внимание именно этому ферменту. Этот цитохром отличается от остальных тем, что он легко экстрагируется из митохондрий в растворимой форме с помощью кислот и нейтральных растворов солей. Молекулярный вес кристаллического фермента 12000, изоэлектрическая точка при высоком рН; в молекулу входит одна железопорфириновая группа, которая представлена производным протопорфирина и соединена (ковалентно) с двумя цистеиновыми остатками пептидной цепи, посредством двух тиоэфирных связей. При рН 7,0 атомы железа в положениях 5 и 6, очевидно, координированы с остатками гистидина; при нейтральных значениях рН цитохром с не имеет тенденции реагировать с кислородом. Известно, что третичная структура цитохрома с резко изменяется, как функция состояния окисления — восстановления. Цитохром с восстанавливается тиолами, аскорбатом, хинолами, и восстановленными цитохромами b и с1, а восстановленный цитохром с окисляется феррицианидом, некоторыми красителями и цитохромом а. Было показано, что в водных растворах цитохром с способен к полимеризации; удалось получить его димер и очистить так же тример и тетрамер. Вторичная и третичная структура цитохрома с изучается методом рентгеноструктурного анализа. Цитохром с легко соединяется с липидами, в частности с фосфатидилэтаноламином он образует комплекс, названный липоцитохромом с. Описание общих принципов различных методов выделения митохондрий. Митохондрии и после выделения сохраняют свой вид, не смотря на то, что мембраны их несколько повреждаются и контуры сглаживаются. В сущности, в наше время их выделяют тем же самым способом, которым пользовался еще Варбург. Прежде всего ткани гомогенизируют, используя для этого изотонический или гипертонический раствор сахарозы (сахароза способствует сохранности митохондрий, стабилизируя митохондриальную мембрану). Затем методом дифференциального центрифугирования отделяют ядра и неразрушенные клетки, а полученную надосадочную жидкость вновь центрифугируют при более высоких скоростях. Митохондрий оседают при этом на дно, образуя плотный буроватый осадок. Промыв этот осадок несколько раз можно получить довольно чистую митохондриальную фракцию. Таким путем очищенные фракции митохондрий были выделены из самых различных клеток животного и растительного происхождения и даже из некоторых простейших. В более ранних исследованиях митохондрий, как правило, получали из печени животных, так как её клетки очень легко разрушить, а так же потому, что она богата митохондриальной фракцией. После того, как было обнаружено, что бактериальная протеиназа разрушает клетку, не повреждая митохондрий, был разработан простой и быстрый метод получения мышечных митохондрий. Сахароза способствует сохранности митохондрий, стабилизируя митохондриальную мембрану. Гомогенизация материала. Методы гомогенизации: • Разрушение клеток (гомогенизатор Даунса 5-12 мл + плотно прилегающий пестик). Гипотонический шок + гомогенизатор. • Метод основанный на кавитации газов ( клеточная суспензия обогащенная газообразным азотом на 15-30 минут выдерживается при давлении до 65 атм., при быстром понижении давления до атмосферного, вследствие выделения азота происходит разрушение клеток. Органеллы остаются интактными). • Ультразвук. Состав среды в которой разрушают клетки определяется применяемым методом гомогенизации. Для разрушения тканей используют изоосмотический раствор сахарозы из расчета 100 мл на 10 г сырого веса ткани, при этом нестрашно если раствора сахарозы будет немного больше, особенно при центрифугировании в роторе с большим объемом. Гипотоническая среда способствует разрушению клеток, но, если обработка длится слишком долго, при этом может происходить разрушение клеточных органелл. Остальные параметры среды трудно обобщить и каждый мембранный препарат требует индивидуального подхода. Разделение субклеточных компонентов. • Центрифугирование. Основан на различиях по скорости седиментации (определяется весом, размером и формой частиц). Вещество, используемое для приготовления градиента должно быть легко растворимо в воде, физиологически безвредно и химически инертно; его раствор должен быть невязким, прозрачным в видимой и УФ-областях спектра, должен создавать низкое осмотическое давление. Обычно разделение субклеточных компонентов проводят в градиенте плотности сахарозы. Он удовлетворяет большинству указанных требований, но при высоких концентрациях он весьма вязок. Как правило разделение осуществляется за 3-4 часа или в течение ночи при 80.000 д или выше в роторе с подвесными стаканчиками. Обработка гомогената из печени крысы 10 мМ фосфатом калия увеличивает скорость седиментации митохондрий, не влияя на осаждение лизосом, что позволяет очищать последние в градиенте плотности перколла. • Разделение в двухфазной системе, содержащей два полимера. Полезным и быстрым способом выделения мембран является разделение их в водной двухфазной системе декстран — полиэтиленгликоль (ПЭГ), особенно если отсутствуют необходимые ультрацентрифуги и роторы. Метод, продуктивность которого может быть легко повышена, основан на использовании целого ряда свойств мембран, включая электрический заряд, плотность, массу и гидрофобность. Различие в этих свойствах обуславливает разное распределение компонентов смеси между верхней и нижней фазами и поверхностью раздела. По сродству к верхней фазе компоненты животной клетки располагаются в следующем порядке: эндоплазматический ретикулум / митохондрий / лизосомы / аппарат Гольджи / плазматические мембраны Успех в применении фазовых систем зависит от адекватности выбора их состава. Качество разделения зависит не только от конкретного полимера (пока число их ограничено — в основном используют декстран и ПЭГ), но и от других параметров: молекулярной массы полимера, концентрации солей, рН, химической модификации полимера. • Электрофорез. С помощью высоковольтного электрофореза в свободном потоке можно получить препараты субклеточных мембран и органелл высокой степени чистоты. Подлежащую разделению смесь компонентов подают тонкой струйкой в разделяющий буфер, который движется в электрическом поле; мембраны, несущие разный электрический заряд перемещаются в разделяющей ячейке со скоростью, определяемой их зарядом, при этом достигается 100 %-ное разрешение. Это мягкий способ выделения мембран с высоким препаративным выходом. Методику электрофореза в свободном потоке впервые применили для выделения лизосом и митохондрий из печени крысы. Таблица 1. Ферменты — маркеры митохондрий
В таблице 1 приведены ферментные маркеры, к которым относятся сравнительно стабильные ферменты, активность которых достаточно высока и ее удобно измерять. Обычно эти измерения проводят как можно быстрее после выделения; образец при этом хранят при 40С и не замораживают. Отмечено, что такой фермент, как цитохром с — редуктаза может оказаться лабильным и терять активность в замороженных препаратах мембран из печени. Для правильной оценки распределения фермента-маркера весьма существенным является пространственное расположение субстрат-связывающего сайта. МетодикиСубфракционирование мембран и компонентов матрикса митохондрий. Митохондрии выделяют из многочисленных источников стандартными методами. Субфракционирование их для получения внутренних и наружных мембран и компонентов матрикса проводят после замораживания — оттаивания препарата и / или обработки ультразвуком стандартного осадка митохондрий, суспендированных в среде, содержащей 1.2 М сахарозы и 2 мМ АТР (10 мг мембранного белка на 1 мл). При этом происходит разрушение митохондрий, а после центрифугирования в ступенчатом градиенте плотность сахарозы наружные мембраны концентрируются в полосе 0,45-1,12 М сахарозы, внутренние мембраны и компоненты матрикса собираются в осадке, под нижним слоем с концентрацией сахарозы 1,2 М, а промежуточная везикулярная фракция — между двумя предыдущими, в полосе 1,12-1,20М. Маркерами внутренних митохондриальных мембран служат ферменты — переносчики электронов. Наружная митохондриальная мембрана, которая при фрагментации образует везикулы, сходные по плотности и морфологии с везикулами из плазматической мембраны содержит моноаминооксидазу. Описан также метод выделения наружных митохондриальных мембран из печени крыс. Метод противоточного распределения митохондрий. Препараты митохондрий, выделенные из печени крысы, были исследованы Эрикссоном с помощью метода противоточного распределения. Митохондрий, входящие в состав каждого из этих препаратов, можно разделить на две основные популяции. Однако элетронно-микроскопическое исследование не позволило обнаружить никаких различий в структуре этих частиц. Рабочая методика выделения митохондрий из печени крыс. • Среда выделения: 0,25 М раствор сахарозы, содержащий 0,001 М ЭДТА, рН 7,4 • Сахароза — 0,25 М раствор • НС1 — 1 н и 0,1 н растворы • КОН — 1 н и 0,1 н растворы Все реактивы готовятся на бидистиллированной воде. Изолированную печень крысы погружают в 30 мл ледяной среды выделения. После 2х — Зх кратного промывания ткань измельчают ножницами на чашке Петри, стоящей на льду. Кашицу вновь помещают в стаканчик со свежей средой выделения и тщательно промывают. После оседания кусочков ткани на дно, жидкость осторожно сливают и промывание повторяют еще дважды. Ткань переносят в гомогенизатор, добавляют 40 мл среды выделения и измельчают в течение 30 — 40 секунд. К гомогенату добавляют 40 мл среды выделения, перемешивают медленно вращающимся пестиком и разливают его в 2 центрифужных стакана. Центрифугируют в течение 10 минут при 0-2 ОС, при 600 д для удаления обломков клеток и ядерной фракции. Супернатант осторожно сливают и хранят на льду, остатки объединяют и вновь гомогенизируют 20 секунд в 20 мл среды выделения. Гомогенат центрифугируют при 600 д 10 минут, супернатант объединяют с полученным ранее. Для осаждения митохондрии, объединенный супернатант центрифугируют в двух стаканах при 14000 g в течение 10 минут. Остатки объединяют в одном стакане и тщательно суспендируют с помощью пипетки на 1 мл в небольшом объеме среды выделения (около 0,5 мл)..Маленькими порциями, при осторожном встряхивании добавляют 10 мл среды выделения и осаждают митохондрии (14000 g, 10 минут). Осадок суспендируют в 0,25 М сахарозе, не содержащей ЭДТА, и вновь центрифугируют (14000 g, 10 минут). Супернатант сливают, на полученный осадок митохондрии осторожно наслаивают 0,2 — 0,3 мл 0,25 М сахарозы. Легким встряхиванием смывают верхний рыхлый слой осадка. Процедуру повторяют еще дважды и полученный плотный осадок митохондрии тщательно суспендируют с помощью пипетки в 0,4 — 0,5 мл 0,25 М сахарозы. Густую суспензию митохондрии переносят в пробирку и хранят на льду. ЗаключениеВ данной работе предложены различные методики выделения митохондрии из печени крыс, но использоваться будет метод с применением ультрацентрифугирования, как наиболее приемлемый и удовлетворяющий критериям простоты работы и необходимой степени чистоты продукта. В дальнейшем планируется фотометрическое изучение влияния этидиум бромида на активность цитохрома с из митохондрии печени крыс. Данная работа представляет практический интерес, так как цитохром с является индуктором апоптоза — программированной гибели клеток. Механизмы этого процесса в настоящее время представляют большой интерес (для лечения онкологических заболеваний). Список литературы 1. Альбертсон Пер-Оке «Разделение клеточных частиц и макромолекул», Москва, 1974 2. Боуэн Т. «Введение в ультрацентрифугирование», Москва, 1973 3. Под ред. Гилярова М.С. «Биология. Большой энциклопедический словарь», Москва, 1998 4. Ленинджер А. «Митохонрия» Москва «Мир», 1966 5. Решетников В.Н. и др. «Техника биохимического исследования субклеточных структур и биополимеров» т.2, Минск, 1977 6. Эванз У. Г. «Биологические мембраны. Методы», Москва, 1990 www.ronl.ru Строение и происхождение митохондрий 4 | СОДЕРЖАНИЕВВЕДЕНИЕ 2ГЛАВА 1. СТРОЕНИЕ И ПРОИСХОЖДЕНИЕ МИТОХОНДРИЙ 4 1.1. Симбиогенез 6 1.2. Митохондриальная ДНК 11 ГЛАВА 2. МИТОХОНДРИАЛЬНАЯ ЕВА И МИТОХОНДРИАЛЬНЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ 18 2.1. Митохондриальные заболевания 20 2.2. Гидрогеносомы 24 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 25 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 28 ВВЕДЕНИЕМитохондрии (отдельные и множественные) это субклеточные структуры, содержащиеся во всех клетках, в которых осуществляются реакции цикла Кребса и происходит перенос электронов. Цикл Кребса - это последовательность химических реакций, происходящих в митохондриях, в результате которых вырабатывается двуокись углерода и происходит ионизация атомов углерода - ионы водорода и электроны отщепляются от атомов. Этот процесс называется циклом трикарбоновых кислот (ТСА) или циклом лимонной кислоты. Митохондрии, которые в этом процессе забирают кислород, представляют собой энергетическую фабрику клетки и часто называются "аэробная печка". Это название они получили из-за того, что кислород и топливо соединяются в процессе выделения энергии, результатом которого является образование АТФ (аденозино трифосфорная кислота), которая присутствует во всех мышечных клетках. Клетка может выполнять работу только в результате выделения энергии, происходящего при разложении АТФ.Митохондрии нельзя увидеть невооружённым глазом или в обыкновенный микроскоп - для этого требуется электронный микроскоп. По форме они похожи на колбаски длиной всего несколько микронов.3. У митохондрии есть две мембраны - внутренние образуют гребешковую структуру, за счёт которой увеличивается внутренняя поверхность митохондрии. Каждая мембрана содержит слои молекул протеина и жиров. Респираторная система связана с протеиновым слоем. Процесс окислительной фосфориляции (производства клеточной энергии) связан с жировым слоем. Ферменты, работающие в цикле Кребса содержаться в цитоплазме - жидком наполнении внутренности митохондрии. Чем больше митохондрий у спортсмена, тем выше его выносливость. Причина в том, что это единственные клетки, в которых углеводы, жиры и протеины могут распадаться в присутствии кислорода, выделяя энергию для упражнения. Интерес к митохондриям возник в начале 1950-х годов, когда исследователи обнаружили, что в грудных мышцах и в крыльях цыплят содержится мало митохондрий, в то время как у голубей и диких уток обнаружена большая плотность этих мельчайших структур. То, что цыплята не могут летать, а голуби и утки напротив, известны своими достижениями в длительных перелётах, натолкнуло физиологов на мысль, что концентрация митохондрий тесно связана с аэробной производительностью. Было сделано поразительное открытие, что митохондрии обладают собственной генетикой, и все митохондрии в теле человека унаследованы от матери, а не от отца. Это происходит из-за того, что яйцеклетка имеет митохондрии, у спермы их нет. Это может казаться странным, так как яйцеклетка статична, а сперматозоиды известные пловцы, но они имеют столь малый размер, что митохондрия будет для них слишком большим грузом, чтобы донести его во время путешествия к яйцеклетке. Несмотря на широко распространённое мнение, наша способность к выполнению упражнений наследуется от матерей, а не от отцов. Таким образом, если у вас отец великий спортсмен или же напротив, никогда не занимался спортом, это не имеет большого значения, но если у вас мать имеет хорошие физические данные, то это большая награда. ^ является рассмотрение митохондрий, их строения и значения. Задачами курсовой работы является: - рассмотрение строения и происхождения митохондрий;- анализ митохондриальной Евы и митохондриальных заболеваний; Курсовая работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка использованной литературы. ^ Митохондрия - органелла, имеющаяся во многих эукариотических клетках и синтезирующая АТФ, используемый в клетке в качестве основного источника химической энергии. Эффективность работы митохондрий очень высока. На фотографиях митохондрий видно обилие внутренних мембран. Происхождение митохондрий В соответствии с теорией симбиогенеза, митохондрии появились в результате того, что примитивные клетки (уркариоты), содержащие ядро, не смогли сами использовать кислород, чтобы генерировать энергию, и захватывали бактерии (прогеноты), которые могли это делать. В процессе развития таких отношений прогеноты передали множество своих генов ядру эукариот. Вот почему современные митохондрии больше не являются самостоятельными организмами. Хотя их геном кодирует компоненты собственной системы синтеза белка, многие ферменты и белки, необходимые для их функции, кодируются хромосомами, синтезируются в ядре и только потом транспортируются из ядра в органеллы. Митохондрии в клетке Впервые митохондрии обнаружены в виде гранул в мышечных клетках в 1850 году. Число митохондрий в клетке непостоянно. Их особенно много в клетках, в которых потребность в кислороде велика. Сильно варьируют так же размеры (до 10*1*1 мкм) и форма митохондрий. Они способны менять свою форму, перемещаться в места, где выше потребность в энергии. Во многих клетках митохондрии соединены друг с другом, образуя один или несколько больших комплексов - митохондрионы. Структура митохондрий Схема строения митохондрии. Каждая митохондрия окружена оболочкой, состоящей из двух мембран; между ними - межмембранное пространство. Отграниченное внутренней мембраной пространство называется матриксом. В матриксе содержатся большая часть ферментов, участвующих в цикле Кребса, протекает окисление жирных кислот, располагаются митохондриальные ДНК, РНК и рибосомы. Внутренняя мембрана образует многочисленные гребневидные складки - кристы, существенно увеличивающие площадь ее поверхности. Наружная мембрана митохондрий имеет маленькие отверстия, образованные специальными белками, через которые могут проникать небольшие молекулы и ионы. Внутренняя мембрана таких отверстий не имеет; на ней, на стороне, обращенной к матриксу, располагаются особые молекулы АТФ-синтазы, состоящие из головки, ножки и основания. При прохождении через них протонов происходит синтез АТФ. В основании частиц, заполняя собой всю толщу мембраны, располагаются компоненты дыхательной цепи. Наружная и внутренняя мембраны в некоторых местах соприкасаются, там находится специальный белок-рецептор, способствующий транспорту митохондриальных белков, закодированных в ядре, в матрикс митохондрии. Митохондрии и наследственность ДНК митохондрий наследуются почти исключительно по материнской линии. Каждая митохондрия имеет несколько участков нуклеотидов в ДНК, идентичных во всех митохондриях (то есть в клетке много копий митохондриальных ДНК), что очень важно для митохондрий, неспособных восстанавливать ДНК от повреждений (наблюдается высокая частота мутаций). Мутации в митохондриальной ДНК являются причиной целого ряда наследственных заболеваний человека. |
|
..:::Счетчики:::.. |
|
|
|
|