Эукариотическая клетка кратко: Строение эукариотической клетки в таблице, кратко о функциях (9 класс, биология)

Строение эукариотической клетки

☰

Строение эукариотической клетки сложнее, чем у прокариотической. В первую очередь это касается наличия ядра и мембранных органелл у эукариот. Однако это не единственные отличия. Согласно наиболее принятой гипотезе эукариотическая клетка произошла в результате симбиогенеза нескольких прокариот.

Структурные компоненты клетки взаимосвязаны между собой различными биохимическими процессами, направленными на поддержание гомеостаза, деление, приспособление к окружающей среде, в том числе внутренней (для многоклеточных организмов).

В строении эукариотических клеток можно выделить такие основополагающие части:

• ядро,
• цитоплазма, содержащая органоиды и включения,
• цитоплазматическая мембрана и клеточная стенка.

Ядро выполняет роль управляющего центра, регулирует все клеточные процессы. Здесь содержится генетический материал — хромосомы. Также важна роль ядра в клеточном делении.

Цитоплазма состоит из полужидкого содержимого — гиалоплазмы, в которой находятся органеллы, включения, различные молекулы.

Клеточная мембрана есть у всех клеток, представляет собой липидный бислой с содержащимися в нем и на его поверхностях белками. Клеточная стенка есть только у растительных и грибных клеток. Причем у растений основным ее компонентом является целлюлоза, а у грибов — хитин.

Органеллы, или органоиды, эукариотических клеток принято делить на мембранные и немембранные. Содержимое мембранных органоидов окружено мембраной, подобной той, которая окружает всю клетку. При этом одни органоиды окружены двумя мембранами — внешней и внутренней, а другие — только одной.

Ключевыми мембранными органеллами эукариотических клеток являются:

• митохондрии,
• хлоропласты,
• эндоплазматическая сеть,
• комплекс Гольджи,
• лизосомы.

К немембранным органоидам относятся:

• рибосомы,
• клеточный центр.

Особенности строения органоидов эукариотической клетки связаны с выполняемыми ими функциями.

Так митохондрии выполняют роль энергетических центров клетки, в них синтезируется большая часть молекул АТФ. В связи с этим внутренняя мембрана митохондрий имеет множество выростов — крист, содержащих ферментативные конвейеры, функционирование которых приводит к синтезу АТФ.

Хлоропласты есть только у растений. Это тоже двумембранный органоид, содержащий внутри себя структуры — тилакоиды. На мембранах тилакоидов происходят реакции световой фазы фотосинтеза.

В процессе фотосинтеза за счет энергии Солнца происходит синтез органических веществ. Эта энергия накапливается в химических связях сложных соединений. В процессе дыхания, которое большей частью происходит в митохондриях, происходит расщепление органических веществ с высвобождением энергии, которая сначала аккумулируется в АТФ, а далее используется для обеспечения любой активности клетки.

По каналам эндоплазматической сети (ЭПС) идет транспорт веществ из одной части клетки в другую, здесь же синтезируется большая часть белков, жиров и углеводов. Причем белки синтезируются рибосомами, расположенными на поверхности мембраны ЭПС.

В комплексе Гольджи образуются лизосомы, содержащие различные ферменты в основном для расщепления поступивших в клетку веществ. Им формируются везикулы, содержимое которых экскретируется за пределы клетки. Также Гольджи принимает участие в построении цитоплазматической мембраны и клеточной стенки.

Рибосомы состоят из двух субъединиц, выполняют функцию синтеза полипептидов.

Клеточный центр у большинства эукариот состоит из пары центриолей. Каждая центриоль похожа на цилиндр. Его составляют расположенные по окружности микротрубочки в количестве 27 штук, объединенные по 3, т. е. получается 9 триплетов. Основная функция клеточного центра — организация веретена деления, состоящего из «вырастающих» из него микротрубочек. Веретено деления обеспечивает равномерное распределение генетического материала при делении эукариотической клетки.

Строение животной клетки

Выше перечислены наиболее важные и обязательные компоненты эукариотической клетки. Однако строение клеток разных эукариот, а также разных клеток одного организма несколько отличается. У дифференцированных клеток может исчезать ядро. Такие клетки уже не делятся, а только выполняют свою функцию. У растений клеточный центр не имеет центриолей. Клетки одноклеточных эукариот могут содержать специальные органоиды, такие как сократительные, выделительные, пищеварительные вакуоли.

Крупная центральная вакуоль есть во многих зрелых растительных клетках.

Также все клетки содержат цитоскелет из микротрубочек и микрофилламентов, пероксисомы.

Необязательными компонентами клетки являются включения. Это не органоиды, а различные продукты обмена веществ, имеющие разное предназначение. Например, жировые, углеводные и белковые включения используются как питательные вещества. Есть включения, подлежащие выделению из клетки, — экскреты.

Таким образом, строение эукариотической клетки показывает, что это сложная система, функционирование которой направлено на поддержание жизни. Такая система возникла в процессе длительной сначала химической, биохимической и потом биологической эволюции на Земле.

10. Эукариотическая клетка. Цитоплазма. Органоиды. Биология. Общая биология. 10 класс. Базовый уровень

10. Эукариотическая клетка. Цитоплазма. Органоиды

Вспомните!

Каковы основные положения клеточной теории?

Какие выделяют типы клеток в зависимости от расположения генетического материала?

Назовите известные вам органоиды клетки. Какие функции они выполняют?

В § 4 мы уже говорили о существовании двух типов клеток – прокариотических и эукариотических, различия между которыми носят принципиальный характер. У прокариот (от лат.

pro – до, перед и греч. karyon – ядро) ДНК не окружена мембраной и свободно располагается в цитоплазме, т. е. у них нет настоящего оформленного ядра. В клетках эукариот (от греч. eu – полностью, хорошо) присутствует ядро. В настоящее время большинство учёных считает, что эукариотические клетки в процессе эволюции произошли от прокариотических. Чуть позже мы с вами рассмотрим эту гипотезу, но прежде нам надо изучить принципиальное строение клеток.

К эукариотическим организмам относятся грибы, растения и животные. Их клетки наиболее крупные и сложно устроенные по сравнению с клетками прокариот – бактерий и синезелёных водорослей (цианобактерий).

Подобно тому как в любом организме основные функции распределены между отдельными органами и системами органов, в клетке тоже существует «разделение труда» между структурами и органоидами. Строение различных клеток несколько отличается в зависимости от той конкретной задачи, которую они выполняют в многоклеточных организмах. Однако существуют общие принципы клеточной организации, характерные для всех типов клеток, как одноклеточных, так и многоклеточных животных, растений и грибов.

Рассмотрим строение типичной эукариотической клетки (рис. 29).

В каждой клетке можно выделить три основные части: наружная клеточная мембрана, которая отделяет содержимое клетки от внешней среды; ядро – обязательный компонент эукариотических клеток, в котором хранится наследственная информация; и цитоплазма – часть клетки, заключённая между наружной мембраной и ядром.

Наружная клеточная мембрана. Термин «мембрана» (от лат. membrana – кожица, оболочка) был предложен более 100 лет назад для обозначения границ клетки. Однако в дальнейшем с развитием электронной микроскопии было обнаружено, что клеточные мембраны входят в состав многих структурных элементов клетки. Первая гипотеза строения мембраны была выдвинута ещё в 1935 г. А в 1959 г. Вильям Робертсон сформулировал гипотезу элементарной мембраны; в ней постулировалось, что все клеточные мембраны построены по единому принципу. К началу 70-х гг. XX в. накопилось много новых данных, на основании которых в 1972 г. была предложена новая

жидкостно-мозаичная модель строения мембраны, которая в настоящее время является общепризнанной.

Рис. 29. Строение эукариотических клеток

Рис. 30. Строение клеточной мембраны

Согласно этой модели основой любой мембраны является двойной слой фосфолипидов; в нём гидрофобные остатки жирных кислот обращены внутрь, а гидрофильные головки, включающие глицерин и остаток фосфорной кислоты, – наружу. С липидным бислоем связаны молекулы белков, которые могут пронизывать его насквозь, погружаться в него или примыкать с наружной или внутренней стороны. Расположение этих белков жёстко не фиксировано, и большинство из них свободно «плавает», образуя подвижную мозаичную структуру (рис. 30).

Наружная клеточная мембрана имеет универсальное строение, типичное для всех клеточных мембран. Положение этой мембраны на границе клетки и окружающей среды определяет её основные функции. Прочная и эластичная плёнка, легко восстанавливающаяся после незначительных повреждений, является прекрасным

барьером, предохраняющим клетку от попадания в неё чужеродных токсических веществ и обеспечивающим поддержание постоянства внутриклеточной среды.

Рис. 31. Фагоцитоз. Амёба, поглощающая эвглену

Транспортная функция мембраны носит избирательный характер: одни вещества легко проникают внутрь клетки через специальные поры или с помощью белков-переносчиков, а для других – мембрана непроницаема. Будучи подвижной структурой, мембрана клетки может образовывать выросты, захватывая твёрдые частицы (фагоцитоз) (рис. 31) или капли жидкости (пиноцитоз), при этом образуются фагоцитозные или пиноцитозные вакуоли. Общее название пино– и фагоцитоза – эндоцитоз (от греч. endon – внутри). В клетке существует и обратный процесс – экзоцитоз (от греч.

exo – вне). В процессе экзоцитоза вещества, синтезированные клеткой и упакованные в мембранные пузырьки, выбрасываются из клетки, при этом мембрана пузырька встраивается в клеточную мембрану.

Клеточная мембрана обеспечивает также взаимодействие клетки с окружающей средой и с другими клетками в многоклеточном организме.

Мембрана животных клеток снаружи покрыта тонким слоем углеводов и белков – гликокаликсом, а у клеток растений, грибов и бактерий снаружи от клеточной мембраны находится прочная клеточная стенка.

Цитоплазма. Основой цитоплазмы клетки является цитоплазматический сок – гиалоплазма (от греч. hyalos – стекло и plasma, букв. – вылепленное, оформленное) – раствор органических веществ, в котором осуществляются биохимические реакции и располагаются постоянные структурные компоненты клетки – органоиды (органеллы). Гиалоплазма является средой для объединения всех клеточных структур и обеспечивает их химическое взаимодействие. В процессе жизнедеятельности клетки в цитоплазме откладываются различные вещества, образуя непостоянные структуры –

включения (глыбки гликогена, капли жира, пигментные гранулы).

Все органоиды клетки подразделяют на мембранные и немембранные. Среди мембранных органоидов существуют одномембранные (эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы) и двухмембранные (митохондрии, пластиды).

Рис. 32. Эндоплазматическая сеть: А – расположение в клетке; Б – электронная фотография участка ЭПС; В – схема участка ЭПС

Эндоплазматическая сеть (ЭПС). Этот органоид был открыт американским учёным Кейтом Робертсом Портером в 1945 г. Совокупность вакуолей, каналов, трубочек образует внутри цитоплазмы мембранную сеть, объединённую в единое целое с наружной мембраной ядерной оболочки. Различают два типа эндоплазматической сети – шероховатая (гранулярная) и гладкая (агранулярная) (рис. 32).

На поверхности мембран шероховатой ЭПС располагаются рибосомы, которые синтезируют все белки, необходимые для обеспечения жизнедеятельности клетки, а также продукты, выделяемые, т. е. секретируемые, клеткой. Синтезированные белковые молекулы поступают в каналы ЭПС. Там они модифицируются, а затем по системе каналов переносятся в ту часть клетки, где необходимы.

Скопления шероховатой эндоплазматической сети характерны для клеток, активно синтезирующих секреторные белки. Например, в клетках печени, нервных клетках, в клетках поджелудочной железы шероховатая эндоплазматическая сеть образует обширные зоны.

В отличие от гранулярной эндоплазматической сети, на мембранах гладкой сети нет рибосом. Эта сеть участвует в синтезе липидов и углеводов, а также обезвреживает токсичные (ядовитые) для организма вещества. Так, при некоторых отравлениях в клетках печени появляются обширные зоны, заполненные гладкими мембранами ЭПС.

Комплекс Гольджи (аппарат Гольджи). В 1898 г. итальянский учёный Камилло Гольджи, исследуя строение нервных клеток, обнаружил органоид, который входил в состав единой мембранной сети клетки и представлял собой стопку плоских цистерн (рис. 33). Комплекс Гольджи играет роль своеобразного центра, где происходит окончательная сортировка и упаковка различных продуктов жизнедеятельности клетки. Аппарат Гольджи формирует лизосомы и обеспечивает выведение необходимых белков за пределы клетки путём экзоцитоза.

Лизосомы. Это мелкие мембранные пузырьки диаметром 0,5 мкм, которые впервые были обнаружены при помощи электронного микроскопа в 1955 г. Они образуются в комплексе Гольджи или непосредственно в ЭПС и содержат разнообразные пищеварительные ферменты. Лизосомы участвуют во внутриклеточном пищеварении, образуя пищеварительные вакуоли, а также уничтожают отслужившие органоиды и даже целые клетки. Если содержимое лизосом высвобождается внутри самой клетки, то наступает саморазрушение клетки – автолиз, поэтому лизосомы называют «орудиями самоубийства» клетки.

Рис. 33. Строение и функционирование аппарата Гольджи

Именно лизосомы обеспечивают исчезновение хвоста головастика в процессе его превращения во взрослую лягушку.

Митохондрии. Эти органоиды имеют двухмембранное строение. Внешняя мембрана митохондрий гладкая, а внутренняя образует различные выросты (кристы) (рис. 34). Основная функция митохондрий – синтез АТФ, основного высокоэнергетического вещества клетки, поэтому их называют энергетическими станциями клетки. Митохондрии имеют собственные рибосомы и ДНК, поэтому способны самостоятельно синтезировать белки. В живых клетках митохондрии могут перемещаться, сливаться друг с другом, делиться. Их количество в клетке сильно варьирует – от единиц до нескольких тысяч. Обычно митохондрий больше в тех участках цитоплазмы и в тех клетках, где существует повышенная потребность в энергии. Особенно богаты митохондриями мышечные ткани и клетки нервной ткани.

Пластиды. Двухмембранные органоиды растительных клеток, которые размножаются путём деления. Существует три типа пластид – лейкопласты, хромопласты и хлоропласты. Основная функция бесцветных лейкопластов – запасание крахмала. Важнейшую роль в жизнедеятельности растительной клетки играют хлоропласты – зелёные пластиды, содержащие хлорофилл и осуществляющие фотосинтез. Осенью хлоропласты превращаются в хромопласты – пластиды с жёлтой, оранжевой и красной окраской. Как и митохондрии, пластиды имеют собственный генетический аппарат (ДНК), рибосомы и синтезируют белки.

Рибосомы. Субмикроскопические немембранные органоиды, функция которых – синтез белков, благодаря чему они являются обязательными органоидами в клетках всех живых организмов. Каждая рибосома в рабочем состоянии состоит из двух субъединиц – большой и малой, в состав которых входят молекулы белка и рибосомальной РНК (рРНК) (рис. 35). В цитоплазме рибосомы могут находиться в свободном состоянии или располагаться на шероховатых мембранах ЭПС. В зависимости от типа синтезируемого белка рибосомы могут «работать» поодиночке или объединяться в комплексы – полирибосомы. В таких комплексах рибосомы связаны одной молекулой иРНК.

Рис. 34. Митохондрия: А – расположение в клетке; Б – электронная фотография; В – схема строения

Рис. 35. Строение рибосомы

Клеточный центр. Органоид немембранного строения, присутствующий в клетках животных, грибов и низших растений. Состоит из двух расположенных перпендикулярно друг другу цилиндров – центриолей. В процессе клеточного деления центриоли удваиваются, расходятся к полюсам и образуют веретено деления, обеспечивающее равномерное распределение хромосом между дочерними клетками.

Вакуоль. Обязательной принадлежностью растительной клетки является вакуоль. Это крупный мембранный пузырёк, заполненный клеточным соком, состав которого отличается от окружающей цитоплазмы. Вакуоль накапливает запасные питательные вещества и регулирует водно-солевой обмен, контролируя поступление воды в клетку и из клетки.

Принципиальные различия в строении животной и растительной клеток и клетки грибов приведены на рис. 29 и в табл. 2.

Таблица 2. Сравнительная характеристика растительной, животной и грибной клеток

Окончание табл. 2

Вопросы для повторения и задания

1. Каковы отличия в строении эукариотической и прокариотической клеток?

2. Расскажите о пино– и фагоцитозе. Чем различаются эти процессы?

3. Раскройте взаимосвязь строения и функций мембраны клетки.

4. Какие органоиды клетки находятся в цитоплазме?

5. Охарактеризуйте органоиды цитоплазмы и их значение в жизнедеятельности клетки. Как особенности строения органоидов связаны с выполняемыми ими функциями?

Подумайте! Выполните!

1. В клетках каких органов и почему аппарат Гольджи наиболее развит? Как это связано с их функциями?

2. Какими путями осуществляется обмен веществ между клеткой и окружающей средой?

3. Рассмотрите рис. 28. Расскажите о взаимосвязи эндоплазматической сети, комплекса Гольджи и лизосом. Изобразите схематично эту взаимосвязь.

4. Объясните, как вы понимаете утверждение: «Биологические мембраны – важный фактор целостности клетки и внутриклеточных структур». Согласны ли вы с этим утверждением? Аргументируйте свою точку зрения.

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.

Узнайте больше

Цитоскелет. Цитоскелет – это опорно-двигательная система эукариотической клетки, состоящая из белковых нитчатых образований. Эти структуры очень динамичны: они быстро возникают в результате полимеризации их элементарных молекул и так же быстро разбираются при деполимеризации.

Основные компоненты цитоскелета – фибриллярные структуры и микротрубочки.

Фибриллярные структуры. К фибриллярным компонентам цитоплазмы эукариотических клеток относят микрофиламенты и промежуточные филаменты.

Микрофиламенты – это белковые нити толщиной около 5 нм, которые обычно располагаются пучками или слоями в наружном слое цитоплазмы, непосредственно под плазматической мембраной. Их можно увидеть в псевдоподиях амёб или в микроворсинках кишечного эпителия. Внутри каждой микроворсинки находится пучок из 20–30 микрофиламентов, придающий ей жёсткость и прочность. В состав микрофиламентов входят сократительные белки, в основном актин и миозин. Следовательно, микрофиламенты являются также внутриклеточным сократительным аппаратом, обеспечивающим подвижность клеток и большинство внутриклеточных движений. Очень важны микрофиламенты для процессов фагоцитоза и пиноцитоза.

Промежуточные филаменты – это неветвящиеся, часто располагающиеся пучками белковые нити толщиной около 10 нм. Эта сложная система цитоскелетных нитей изучена относительно недавно. Оказалось, что, в отличие от других элементов цитоскелета, промежуточные филаменты построены в разных клетках из разных белков. Так, например, в клетках эпителия в состав промежуточных филаментов входит кератин, а в мышечных клетках – белок десмин. Особенно много промежуточных филаментов в клетках, подверженных механическим воздействиям.

В настоящее время для определения тканевого происхождения различных опухолей проводят анализ белков их промежуточных филаментов. Дело в том, что при перерождении клетки в раковую она теряет многие черты своей изначальной организации и определить тип опухоли очень трудно. Но белки промежуточных филаментов остаются такими же, какими они были в изначальной ткани. Исследуя белки филаментов в опухолевых клетках, можно точно определить, клетки какой ткани дали начало этой опухоли. Это правило распространяется и на метастазы опухолей, которые могут находиться далеко от места первоначального образования опухолей. Определение белков филаментов позволяет провести корректную цитодиагностику опухолей и правильно подобрать химиотерапевтические противоопухолевые препараты.

Микротрубочки Микротрубочки – это неветвящиеся длинные полые трубки, диаметром около 25 нм. Стенка микротрубочек состоит из плотно уложенных округлых субъединиц, основной компонент которых – белок тубулин. Микротрубочки присутствуют во всех эукариотических клетках. Образуя сеть в цитоплазме интерфазных клеток, микротрубочки создают внутриклеточный каркас – цитоскелет, необходимый для поддержания формы клетки. Микротрубочки входят в состав центриолей клеточного центра, веретена деления, ресничек и жгутиков. В больших количествах они обнаруживаются в отростках нервных клеток, чья форма должна быть постоянной. Кроме этого микротрубочки участвуют во внутриклеточном транспорте. По ним, как по рельсам, могут передвигаться мелкие вакуоли, содержащие различные вещества. Микротрубочки – очень динамичные структуры, они постоянно собираются и разбираются. Среднее время жизни микротрубочки в животной клетке в интерфазе около 10 минут, во время митоза – гораздо меньше. Есть в клетке и стабильные, долго живущие микротрубочки. Длина микротрубочек может быть самая различная: от десятых долей микрона до нескольких микрон. Добавление алкалоида колхицина предотвращает самосборку микротрубочек или приводит к разрушению уже существующих. Это действие колхицина используется, например, если необходимо остановить деление клетки.

Клеточный центр. Клеточный центр – это место организации и роста микротрубочек. В клетках животных и некоторых водорослей клеточный центр, или центросома, состоит из двух центриолей и связанных с ними микротрубочек – центросферы. Впервые центриоли были описаны немецким цитологом Вальтером Флемингом в 1875 г., но сам термин «центриоль» был предложен позже, в 1895 г. Немецкий учёный Теодор Бовери ввёл его для обозначения очень мелких телец, размер которых находился на границе разрешающей способности микроскопа. Подробно строение центриолей удалось изучить только с помощью электронного микроскопа.

Центриоль представляет собой полый цилиндр диаметром 150–250 нм и длиной 300–500 нм. Стенка центриоли состоит из девяти комплексов микротрубочек, причём каждый комплекс в свою очередь построен из трёх микротрубочек. Такие триплеты связаны между собой специальными белками. В центральной части цилиндра микротрубочек нет.

Обычно в интерфазных клетках присутствуют две центриоли, расположенные под прямым углом друг к другу. При подготовке клеток к митотическому делению центриоли удваиваются: две материнские центриоли расходятся, и около каждой из них возникает заново по одной новой дочерней, так что в клетке перед делением обнаруживаются четыре центриоли.

Центриоли участвуют в образовании нитей веретена деления. В клетках высших растений клеточный центр устроен по – другому и центриолей не содержит.

Реснички и жгутики. Это специальные органоиды движения, встречающиеся в некоторых клетках различных организмов. В световом микроскопе эти структуры выглядят как тонкие выросты клетки. В основании ресничек и жгутиков в цитоплазме видны мелкие гранулы – базальные тельца. Длина ресничек 5–10 мкм, а длина жгутиков может достигать 150 мкм.

Реснички и жгутики представляют собой тонкие выросты цитоплазмы, от основания до самой вершины покрытые плазматической мембраной. Внутри выроста цитоплазмы по кругу расположены микротрубочки – 9 пар (дуплетов). Дуплеты связаны друг с другом при помощи молекул белка. Кроме периферических дуплетов микротрубочек, образующих цилиндр, в центре реснички располагается пара центральных микротрубочек. В основании органоидов движения, в цитоплазме, расположены базальные тельца – одно у ресничек и два у жгутиков. Базальное тельце по своей структуре очень сходно с центриолью. Оно тоже состоит из 9 триплетов микротрубочек.

Реснички и жгутики структурно связаны с базальным тельцем и составляют вместе единое целое.

Жгутики характерны для ряда простейших (класс Жгутиконосцы), зооспор и сперматозоидов. Реснички – это органоиды движения инфузорий, свободноплавающих личинок многих морских животных и мужских гамет некоторых папоротников. Имеют реснички и клетки мерцательного эпителия у многоклеточных животных (до 500 ресничек на клетку).

Дефекты ресничек могут приводить к различным врождённым патологиям. Так, например, нарушение структуры мерцательного эпителия дыхательных путей становится причиной наследственного бронхита. Причиной некоторых форм наследственного мужского бесплодия являются дефекты жгутиков сперматозоидов.

Включения. Клеточные включения – это непостоянные структуры, не способные к самостоятельному существованию, которые клетка использует для своих нужд или выделяет в окружающую среду.

Различают трофические (резервные), секреторные и пигментные включения. К трофическим включениям относят, например, капли жира, глыбки гликогена, крахмальные зёрна. Гликогена очень много в клетках печени, а липидные гранулы в основном содержатся в специализированных жировых клетках.

Секреторные включения – мембранные вакуоли, содержащие биологически активные вещества, которые подлежат удалению путём экзоцитоза, поэтому их часто называют экскреторными гранулами. Таких гранул много в железистых клетках животных.

Пигментные включения, локализованные в цитоплазме, могут обеспечивать окраску ткани или органа. Примером пигментных включений являются гранулы меланина, обеспечивающие пигментацию.

Надмембранный комплекс животных клеток. Гликокаликс. Эукариотические клетки животных не образуют клеточных стенок, но на поверхности их плазматической мембраны есть сложный комплекс – гликокаликс, который выполняет важные функции. В его состав входят сложные органические вещества – гликопротеины и гликолипиды, а также надмембранные участки белков, погружённых в мембрану.

Гликокаликс выполняет ряд важных функций. В нём происходит внеклеточное пищеварение, там располагаются многие рецепторы клетки, и с помощью гликокаликса некоторые клетки контактируют друг с другом.

Мембранный транспорт. Одна из важных функций наружной клеточной мембраны – транспортная. Плазматическая мембрана обладает избирательной проницаемостью – она пропускает только определённые вещества и молекулы. Выделяют пассивный и активный транспорт через мембрану.

Пассивный транспорт. Этот вид транспорта осуществляется без дополнительных затрат энергии. К нему относят диффузию и ионный транспорт. Диффузия – это транспорт через мембрану веществ из зоны высокой концентрации в зону низкой концентрации. Этот процесс не нуждается в энергии, он идёт относительно медленно и прекращается, когда концентрация веществ по обе стороны мембраны уравнивается. Скорость диффузии и сама возможность транспорта веществ через мембрану зависит (помимо концентрации) от ряда других факторов: температуры, размера молекул, способности растворяться в липидах. Жирорастворимые вещества легко проходят через липидные слои, водорастворимые – с трудом. В мембране существуют специальные каналы, образованные белковыми молекулами, через которые и происходит диффузия. Ионный транспорт – это разновидность пассивного транспорта для заряженных ионов. Транспорт ионов через мембрану осуществляется либо сквозь специальные ионные поры, либо с помощью переносчиков.

Активный транспорт. Если диффузия продолжается достаточно долго, это может привести к тому, что по обе стороны мембраны концентрация веществ выравнивается. Для клетки это равнозначно смерти – в норме состав цитоплазмы и состав межклеточной жидкости должны сильно различаться. Поэтому существует система активного транспорта, благодаря которому перенос молекул происходит против градиента концентрации (из зоны низкой концентрации в зону высокой). Активный транспорт осуществляют специальные белковые мембранные комплексы, так называемые ионные насосы, работающие с затратой энергии. До 40 % всей энергии, вырабатываемой клеткой, идёт на эти транспортные расходы.

Транспорт в мембранной упаковке (эндо– и экзоцитоз). В отличие от ионов и мелких молекул, макромолекулы сквозь клеточную мембрану не проходят. Их перенос происходит путём эндоцитоза. Происходит выпячивание наружной плазматической мембраны, охватывающее внеклеточный материал. Образуется вакуоль, которая погружается в глубь цитоплазмы клетки. Такой процесс впервые был открыт российским учёным, лауреатом Нобелевской премии Ильей Ильичом Мечниковым и назван фагоцитозом. Процесс захвата клеткой капелек жидкости получил название «пиноцитоз».

Процесс, обратный эндоцитозу, – выведение из клеток каких – либо веществ и продуктов, называют экзоцитозом. На базе мембранного транспорта основан процесс выделения секретов и гормонов клетками. И эндо-, и экзоцитоз являются энергозатратными процессами, поэтому относятся к активному транспорту.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Эукариотическая клетка. Цитоплазма. Органоиды | Биология. Реферат, доклад, сообщение, краткое содержание, конспект, сочинение, ГДЗ, тест, книга

Вопрос 1. Каковы отличия в строении эукари­отической и прокариотической клеток?

У прокариот нет настоящего оформленного ядра (греч. karyon — ядро). Их ДНК представ­ляет собой одну кольцевую молекулу, свобод­но располагающуюся в цитоплазме и не окру­женную мембраной. У прокариотических кле­ток отсутствуют пластиды, митохондрии, эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, Лизосомы. Рибосомы есть как у прокариот, так и у эукариот (у ядерных — более круп­ные). Жгутик прокариотической клетки тонь­ше и работает по иному принципу, чем жгутик эукариотов. Эукариотическими организмами являются грибы, растения, животные — одно­клеточные и многоклеточные; прокариота­ми — бактерии и синезеленые водоросли (ци­анобактерии).

Вопрос 2. Расскажите о пино- и фагоцитозе. Чем различаются эти процессы?

Мембрана клетки — подвижное образова­ние, способное путем формирования впячиваний и выростов захватывать объекты внешней среды. Этот процесс называют эндоцитозом. Причина эндоцитоза — сложные биохимиче­ские реакции, происходящие в цитоплазме и связанные в первую очередь с изменением тре­тичной структуры внутриклеточных белков. Если клетка захватывает каплю жидкости — это пиноцитоз, если твердую частицу — фагоцитоз. В результате образуются пиноцитарные или фагоцитарные вакуоли (мембран­ные пузырьки). Процесс, обратный эндоцитозу (выброс из клетки содержимого вакуолей), называют экзоцитозом.

Вопрос 3. Раскройте взаимосвязь строения и функций мембраны клеток.

Известно, что основой любой мембраны яв­ляется бислой (двойной слой) фосфолипидов, в котором гидрофильные «головки» молекул (глицерин) обращены наружу, а гидрофобные остатки жирных кислот — внутрь. С липид­ным бислоем связаны молекулы белков, кото­рые могут примыкать к мембране с любой из сторон, погружаться в нее или даже пронизы­вать. Положение клеточной мембраны на гра­нице клетки и окружающей среды определяет ее основные функции. Прочный, эластичный, легко восстанавливающийся бислой является барьером, обеспечивающим постоянство вну­триклеточной среды и предохраняющим цитоплазму от проникновения чужеродных веществ. Транспортная функция мембраны имеет избирательный характер. Мелкие неза­ряженные молекулы (0₂, N₂) легко проникают непосредственно через бислой. Более крупные и/или заряженные частицы (Na⁺, К⁺, некото­рые гормоны) проходят через специальные белковые поры (каналы) или транспортируют­ся белками-переносчиками. Будучи подвиж­ной структурой, клеточная мембрана может также осуществлять транспорт веществ пу­тем эндо- и экзоцитоза.

Вопрос 4. Какие органоиды клетки находятся в цитоплазме?

Органоиды, расположенные в цитоплазме эукариотической клетки, можно разделить на три группы: одномембранные, двухмем­бранные и немембранные. К одномембран­ным органоидам относят эндоплазматическую сеть (гладкую и шероховатую), аппарат Гольд­жи, Лизосомы и вакуоли. Двухмембранные ор­ганоиды — это пластиды и митохондрии; не­мембранные — рибосомы, цитоскелет и кле­точный центр.

Вопрос 5. Охарактеризуйте органоиды цито­плазмы и их значение в жизнедеятельности клетки.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС) пред­ставляет собой совокупность вакуолей, кана­лов и трубочек. Она образует внутри цитоплаз­мы единую сеть, объединенную с наружной мембраной ядерной оболочки. Различают гладкую и шероховатую ЭПС. Гладкая ЭПС участвует в синтезе липидов и углеводов, а также обезвреживает токсичные вещества. На поверхности мембран шероховатой ЭПС располагаются рибосомы.

Аппарат Гольджи — одномембранный органоид, входящий в состав единой мембран­ной сети клетки и представляющий собой стоп­ку плоских цистерн. В нем происходит окон­чательная сортировка и упаковка продуктов жизнедеятельности клетки в мембранные пу­зырьки (вакуоли). В числе прочего аппарат Гольджи формирует Лизосомы и обеспечивает экзоцитоз.

Лизосомы — мелкие мембранные пузырь­ки, которые содержат ферменты для перевари­вания питательных веществ. Лизосомы слива­ются с эндоцитозной вакуолью, формируя пи­щеварительную вакуоль. Если содержимое лизосом высвобождается внутри самой клет­ки, наступает ее автолиз (самопереваривание клетки).

Митохондрии относят к двухмембран­ным органоидам. Их внешняя мембрана глад­кая, а внутренняя образует складки (крис­ты). Митохондрии — энергетические станции клетки, их основная функция — синтез АТФ.

Пластиды представляют собой двухмем­бранные органоиды растительных клеток. Существует три типа пластид: хлоропласты, хромопласты и лейкопласты. Бесцветные лей­копласты запасают крахмал; зеленые хлоро­пласты осуществляют фотосинтез; оранжевые, желтые и красные хромопласты обеспечивают окраску плодов и цветов (привлечение опыли­телей и распространителей семян). Считается установленным, что в далеком прошлом мито­хондрии и пластиды произошли от прокариот, «проглоченных» эукариотической клеткой и вступивших с нею в симбиоз. Митохондрии и пластиды имеют кольцевую ДНК, самостоя­тельно синтезируют часть белков, а их рибосо­мы мельче эукариотических. Материал с сайта //iEssay.ru

Рибосомы — мелкие многочисленные не­мембранные органоиды, образованные двумя субъединицами — большой и малой. Субъеди­ницы состоят из белка и рибосомальной РНК. Функцией рибосом является синтез белка. Часть рибосом находится непосредственно в цитоплазме, а часть — на мембранах шерохо­ватой ЭПС.

Клеточный центр — органоид немем­бранного строения клеток животных, грибов и низших растений. Состоит из двух центрио­лей, по форме сходных с цилиндрами и состоя­щих из мельчайших белковых трубочек; уча­ствует в образовании веретена деления.

Вакуоль представляет собой мембранный пузырек, заполненный клеточным соком. Она обязательно присутствует в растительной клетке. Функция вакуоли — накопление во­ды, солей, питательных веществ. Здесь могут также содержаться пигменты (синие, фиолето­вые) и накапливаться отходы обмена веществ.

Цитоскелет — немембранный органоид, представляющий собой белковые тяжи-тру­бочки, расположенные как рядом с мембра­ной, так и в цитоплазме. Их функция — под­держание формы клетки, обеспечение внутри­клеточного транспорта веществ, а также активного движения клетки (амеба, фагоцит). Мембранные пузырьки, содержащие какие- либо вещества, могут двигаться по трубочкам цитоскелета, как по рельсам.

На этой странице материал по темам:

• какие органоиды клетки находятся в цитоплазме
• органоиды сообщение
• биология цитоплазма кратко
• эукариотическая клетка определение
• эпс клетки перевод

2. Прокариотические и эукариотические клетки

Все клетки делятся на две большие группы: прокариотические и эукариотические.

Все прокариотические организмы (около \(3000\) видов бактерий и сине-зелёных (цианобактерий)) в настоящее время объединены в Царство Дробянки.

 

 

В клетках прокариот нет оформленного ядра. Поверхностный аппарат клетки состоит из цитоплазматической мембраны и клеточной стенки.

 

Строение цитоплазматической мембраны такое же, как и у эукариот. Внутрь клетки от мембраны отходят многочисленные складки — мезосомы. Клеточная стенка прокариот напоминает клеточную стенку растительных клеток, но образована не клетчаткой, а пектином и муреином.

В клетках прокариот имеются рибосомы, но отсутствуют мембранные органоиды. Их функции выполняют мезосомы.

Прокариоты часто имеют органоиды движения — жгутики и реснички.

 

Обрати внимание!

Бактериальные (прокариотические, прокариотные) клетки имеют следующие, характерные для них, структуры — плотную клеточную стенку, одну кольцевую молекулу ДНК (нуклеоид), рибосомы.

 

 

 

Многие прокариоты — анаэробы, т. е. им не нужен кислород воздуха.
Многие прокариоты способны захватывать и использовать азот воздуха (азотфиксирующие клубеньковые бактерии, развивающиеся на корнях бобовых растений), чего не могут эукариотические организмы.
Те виды прокариот, которые получают энергию благодаря фотосинтезу, содержат особую разновидность хлорофилла, который может располагаться на мезосомах.
Многие прокариоты, например бактерии, в неблагоприятных условиях способны образовывать споры (при этом содержимое бактериальной клетки сжимается, и вокруг него выделяется плотная оболочка).
Прокариоты чаще размножаются бесполым путём (делением клетки надвое).
Половое размножение у прокариот наблюдается гораздо реже, чем бесполое, однако оно очень важно, так как при обмене генетической информацией бактерии передают друг другу устойчивость к неблагоприятным воздействиям (например, к лекарствам). При половом процессе бактерии могут обмениваться как участками бактериальной хромосомы, так и особыми маленькими кольцевыми двуцепочечными молекулами ДНК — плазмидами. Обмен может происходить через цитоплазматический мостик между двумя бактериями или с помощью вирусов, усваивающих участки ДНК одной бактерии и переносящих их в другие бактериальные клетки, которые они заражают.

Эукариотические клетки

Эукариотические (эукариотные) клетки содержат ядро, координирующее жизнедеятельность клетки, в котором находится наследственный аппарат организма, и многочисленные органоиды, выполняющие разнообразные функции.

Большинство эукариот являются аэробами, то есть используют в энергетическом обмене кислород воздуха.

Эукариотическая клетка. Цитоплазма

У р о к 30

Эукариотическая клетка. Цитоплазма

Цель: изучить особенности строения эукариотической клетки, функции органелл клетки.

Задачи:

образовательная: рассмотреть особенности строения эукариотической клетки, показать взаимосвязь строения и выполняемой функции на примере органоидов клетки;

развивающая: формировать умения и навыки самостоятельной работы, установления причинно-следственных связей.

Тип урока: комбинированный.

Метод проведения: объяснение, беседа, самостоятельная работа, парная работа.

Планируемые предметные результаты:

ученик должен

иметь представление об особенностях организации эукариотической клетки;

знать: основные органоиды, входящие в состав эукариотической клетки; понятия «фагоцитоз», «пиноцитоз»;

уметь объяснить функции органелл животной клетки и растительной.

Внутридисциплинарные связи: ботаника, зоология, анатомия.

Обеспечение: таблица «Строение животной и растительной клеток».

Сценарий урока

I. Фронтальный опрос (с. 132 учебника, вопросы 1–5).

II. Мотивация учебной деятельности.

Далее формулируется тема нового урока;

— ребята, процесс обучения строится от простого к сложному, значит следующая тема для изучения — «Эукариотическая клетка», так как именно клетка эукариот является более сложно устроенной единицей строения живых организмов по сравнению с прокариотической клеткой

Рассмотрите рис. 67 (с. 125 учебника). О чем говорит многообразие форм клеток? (все они выполняют разные функции) Что общего между ними и что различно? (строение, а различаются – размерами, формой) На эти вопросы сегодня мы найдем ответы.

III. Открытие новых знаний.

1. Особенности организации эукариотических клеток.

Рассматривать этот вопрос лучше при помощи сравнения эукариотической и прокариотической клеток. При этом попутно должны демонстрироваться таблицы «Строение прокариотической клетки» и «Строение эукариотической клетки».

– В чем отличие эукариотической клетки?

– Что сходного в строении эукариот и прокариот? О чем это свидетельствует?

— Чем отличается растительная клетка от животной?

Структурная организация клетки.

Эукариотические клетки растений, животных, грибов, отличающиеся сложностью и разнообразием, имеют общие черты строения. Важнейшие части клетки, неразрывно связанные между собой, – цитоплазма и ядро. В цитоплазме находятся органоиды. В основе структурной организации клетки лежит мембранный принцип строения. Мембрана образована двумя рядами липидов, в которые с наружной и внутренней стороны погружены молекулы белков, многочисленных и разнообразных

Рассмотрим более подробно строение эукариотической клетки. Учащиеся в это время оформляют в рабочих тетрадях таблицу под названием «Органоиды эукариотичекой клетки», в данную таблицу они записывают название органиоида и их функции, часть таблицы с помощью материала учебника обучающиеся заполняют самостоятельно, затем происходит проверка заполнения таблицы с в группах.

2. Строение и функции органоидов клетки.

Название органоида	Особенности строения, функции
1	2
1. Наружная цитоплазматическая мембрана	Отграничивает содержимое цитоплазмы от внешней среды; через поры внутрь клетки с помощью ферментов могут проникать ионы и мелкие молекулы; обеспечивает связь между клетками в тканях; принимает сигналы, имеет рецепторы (пиноцитоз, фагоцитоз). Растительная клетка, кроме цитоплазматической, имеет толстую (состоящую из целлюлозы, мембраны) клеточную стенку, которой нет у животных клеток
2. Цитоплазматичес- кий матрикс	Жидкая среда цитоплазмы, в которой взвешены органоиды и включения, состоит из жидкой коллоидной системы, где присутствуют молекулы различных веществ
3. Пластиды (лейкопласты, хромопласты, хлоропласты)	Характерны только для растительных клеток, двумембранные органоиды. Зеленые пластиды – хлоропласты, содержащие хлорофилл в особых образованиях – тилакоидах (гранах), в которых осуществляется фотосинтез, способны к самовозобновлению (имеют свою ДНК)
4. Эндоплазматическая сеть	Расположена вокруг ядра, образована мембранами, разветвленная сеть полостей и каналов:
	гладкая ЭПС участвует в углеродном и жировом обмене; шероховатая обеспечивает синтез белков с помощью рибосом
5. Митохондрии	Двумембранное строение, внутренняя мембрана имеет выросты – кристы, на которых много ферментов, обеспечивающих кислородный этап энергетического обмена (имеют собственную ДНК)
6. Вакуоли	Обязательные органоиды растительной клетки; содержат в растворенном виде многие органические вещества, минеральные соли; имеются в животных клетках
7. Рибосомы	Сферические частицы, состоящие из двух субъединиц, располагаются в цитоплазме свободно или прикреплены к мембранам ЭПС; осуществляют синтез белка
8. Цитоскелет	Система микротрубочек и пучков белковых волокон, тесно связанных с наружной мембраной и ядерной оболочкой
9. Жгутики и реснички	Органоиды движения, имеют общий план строения. Движение жгутиков и ресничек обусловлено скольжением микротрубочек каждой пары друг относительно друга

Физкульт. минутка для глаз

IV. Закрепление изученного материала. Учебный класс делится на две – три группы, каждая из которых получает задание на карточках из контрольных измерительных материалов по биологии за 9 класс (задания из ОГЭ), затем совместно с учителем происходит проверка выполненных заданий (приложение 1).

Ответы на поставленные в начале урока вопросы.

Задания из контрольных измерительных материалов

1.У грибов, как и у бактерий, нет А). клеточной оболочки Б). цитоплазмы В). хромосом Г). пластид 2.Органоид клетки, содержащий комплекс ферментов, расщепляющих полимеры до мономеров, — А). лизосома Б).рибосома В). хлоропласт Г). Митохондрия 3. Сходство клеток бактерий и растений состоит в том, что они имеют: А).клеточную стенку Б). оформленное ядро В). плазматическую мембрану Г). вакуоли с клеточным соком Д). рибосомы Е). митохондрии 4.Какая структура управляет процессами жизнедеятельности в клетках растений, животных, грибов? А). цитоплазма Б).митохондрия В). хлоропласт Г). ядро 5. Основная функция митохондрий – А). пищеварительная Б). синтез белка В). синтез АТФ Г). синтез углеводов 6. Комплекс Гольджи не участвует в А).образовании лизосом Б). образовании АТФ В). накоплении секретов Г). транспорте веществ 7. Синтез белка происходит в А). рибосомах Б). митохондриях В. пластидах Г). комплексе Гольджи 8. Синтез молекул ДНК происходит в А). митохондриях Б). ядре В). рибосомах Г). аппарате Гольджи

9. Органоид, ограниченный от цитоплазмы одной мембраной, содержащий ферменты, расщепляющие сложные органические вещества до простых называется А). цитоплазма Б). лизосома В). рибосома Г). аппарат Гольджи 10. Митохондрий нет в клетках А). стафилокока Б). мха В). карася Г). дрозда 11. В ядрышке образуются А). митохондрии Б). лизосомы В). рибосомы Г). ДНК 12. Энергия жизнедеятельности клетки вырабатывается в А). митохондриях Б). лизосомах В). ядре Г). комплексе Гольджи 13. Фотосинтез осуществляет А). клеточный центр Б). хромосомы В). хлоропласт Г). ядрышко 14. одна из функций клеточного центра А). синтез белка Б). формирование ядерной оболочки В). образование веретена деления Г). перемещение веществ в клетке 15. В каком органоиде накапливаются синтезируемые белки, жиры, углеводы в клетке? А). лизосома Б). рибосома В). аппарат Гольджи Г). ядро 16. Лизосома представляет собой А). систему связанных канальцев и полостей Б). органоид, ограниченный от цитоплазмы одной мембраной В). две центриоли, расположенные в цитоплазме Г). две связанные между собой субъединицы

Ответы- 1-г, 2-а, 3-а, в, г, 4- г, 5-в, 6-б, 7-а, 8-б, 9-б, 10-а,11-в,12- а, 13-в, 14-в, 15-в, 16-б

Обобщение знаний — самостоятельная работа. Одной группе учащихся предлагается сравнить строение прокариотической и эукариотической клетки, сделать самостоятельно записи в рабочей тетради, определить перечень органоидов, свойственных как прокариотической клетке, так и эукариотической, а также перечислить органоиды, которыми не обладают прокариоты. Второй группе найти различие в строении животной и растительной клетки, сделать самостоятельно записи в рабочей тетради Далее следует совместная проверка выполненных заданий.

Вывод: у прокариот есть из органоидов только рибосомы; растительная клетка отличается от животной наличием целлюлозной клеточной стенки, пластид, крупных вакуолей, автотрофным типом питания, синтез АТФ происходит в хлоропластах и митохондриях, а в животной клетке только в митохондриях.

V. Рефлексия.

Учащиеся оценивают степень реализации поставленных на уроке целей, свои учебные действия и содержательно обосновывают правильность (ошибочность) результата.

Учитель задает вопросы ребятам:

Примерные вопросы:

1. Что нового Вы узнали на уроке?

Понравился Вам урок или не понравился?

VI. Домашнее задание: § 26, с. 125–132; вопросы 1–5.

Приложение 1

Задания из контрольных измерительных материалов

1.У грибов, как и у бактерий, нет А). клеточной оболочки Б). цитоплазмы В). хромосом Г). пластид 2.Органоид клетки, содержащий комплекс ферментов, расщепляющих полимеры до мономеров, — А). лизосома Б).рибосома В). хлоропласт Г). Митохондрия 3. Сходство клеток бактерий и растений состоит в том, что они имеют: А).клеточную стенку Б). оформленное ядро В). плазматическую мембрану Г). вакуоли с клеточным соком Д). рибосомы Е). митохондрии 4.Какая структура управляет процессами жизнедеятельности в клетках растений, животных, грибов? А). цитоплазма Б).митохондрия В). хлоропласт Г). ядро 5. Основная функция митохондрий – А). пищеварительная Б). синтез белка В). синтез АТФ Г). синтез углеводов 6. Комплекс Гольджи не участвует в А).образовании лизосом Б). образовании АТФ В). накоплении секретов Г). транспорте веществ 7. Синтез белка происходит в А). рибосомах Б). митохондриях В. пластидах Г). комплексе Гольджи 8. Синтез молекул ДНК происходит в А). митохондриях Б). ядре В). рибосомах Г). аппарате Гольджи

9. Органоид, ограниченный от цитоплазмы одной мембраной, содержащий ферменты, расщепляющие сложные органические вещества до простых называется А). цитоплазма Б). лизосома В). рибосома Г). аппарат Гольджи 10. Митохондрий нет в клетках А). стафилокока Б). мха В). карася Г). дрозда 11. В ядрышке образуются А). митохондрии Б). лизосомы В). рибосомы Г). ДНК 12. Энергия жизнедеятельности клетки вырабатывается в А). митохондриях Б). лизосомах В). ядре Г). комплексе Гольджи 13. Фотосинтез осуществляет А). клеточный центр Б). хромосомы В). хлоропласт Г). ядрышко 14. одна из функций клеточного центра А). синтез белка Б). формирование ядерной оболочки В). образование веретена деления Г). перемещение веществ в клетке 15. В каком органоиде накапливаются синтезируемые белки, жиры, углеводы в клетке? А). лизосома Б). рибосома В). аппарат Гольджи Г). ядро 16. Лизосома представляет собой А). систему связанных канальцев и полостей Б). органоид, ограниченный от цитоплазмы одной мембраной В). две центриоли, расположженные в цитоплазме Г). две связанные между собой субъединицы

Эукариотическая клетка. Ядро. Биология 9 класс Мамонтов



Вопрос 1. Опишите строение ядра эукариотической клетки.

Ядро окружено оболочкой, которая состоит из двух мембран. Ядерная мембрана со стороны, обращённой в цитоплазму, покрыта рибосомами, внутренняя мембрана ядра гладкая. Ядерная оболочка – часть мембранной системы клетки. Выросты внешней ядерной мембраны соединяются с каналами эндоплазматической сети, образуя единую систему сообщающихся каналов. Между ядром и цитоплазмой осуществляется постоянный обмен веществами.

Несмотря на активный обмен между ядром и цитоплазмой, ядерная оболочка отграничивает ядерное содержимое от цитоплазмы, обеспечивая тем самым различия в их химическом составе. Это необходимо для нормального функционирования ядерных структур.

В гелеобразном ядерном соке располагаются хроматин и одно или несколько ядрышек.

В живой клетке ядерный сок выглядит бесструктурной массой, заполняющей промежутки между структурами ядра. В состав ядерного сока входят различные белки (в том числе большинство ферментов ядра), свободные нуклеотиды, аминокислоты, а также рибонуклеиновые кислоты (РНК), транспортируемые затем из ядра в цитоплазму.

Вопрос 2. Что такое ядрышко? Как вы считаете, можно ли ядрышко выделить из ядра как самостоятельную единую структуру? Объясните свою точку зрения.

Ядрышко – структура, составленная из расположенных рядом участков нескольких различных хромосом. Эти участки представляют собой большие петли ДНК, содержащие гены рибосомальной РНК (рРНК). Такие петли называются ядрышковым организатором.

Ядрышко — не самостоятельная структура или органоид. Оно — производное

хромосомы, один из ее локусов, активно функционирующий в интерфазе.

Ядрышко является центром образования рибосом, т.к. здесь осуществляется синтез рРНК и соединение этих молекул с белками, т.е. происходит формирование субъединиц рибосом, которые затем поступают в цитоплазму, где и завершается сборка рибосом.

Вопрос 3. Что такое хроматин? Опишите строение и состав хромосомы.

Хроматином (от греч. хрома – окраска, цвет) называют комплекс ДНК и белков, интенсивно окрашивающийся некоторыми красителями и отличающийся по форме от ядрышка. В делящихся клетках молекулы ДНК сильно спирализуются, укорачиваются и приобретают компактные размеры и форму. Такое компактное состояние ДНК называют хромосомами.

Хромосомы – органоиды клеточного ядра, совокупность которых определяет основные наследственные свойства клеток и организмов. Полный набор хромосом в клетке, характерный для данного организма, называется кариотипом. В любой клетке тела большинства животных и растений каждая хромосома представлена дважды: одна из них получена от отца, другая – от матери при слиянии ядер половых клеток в процессе оплодотворения. Такие хромосомы называются гомологичными, набор гомологичных хромосом – диплоидным.

Форма хромосом зависит от положения так называемой первичной перетяжки, или центромеры, – области, к которой во время деления клетки (митоза) прикрепляются нити веретена деления. Центромера делит хромосому на два плеча, которые могут быть одинаковой или разной длины.

Вопрос 4. Как соотносится число хромосом в соматических и половых клетках? Почему число хромосом в половых клетках должно быть вдвое меньше, чем в соматических?

Число хромосом в кариотипе большинства видов живых организмов чётное. Это объясняется тем, что в каждой соматической клетке находятся две одинаковые по форме и размеру хромосомы: одна – из отцовского организма, вторая – из материнского.

Хромосомы, одинаковые по форме и размеру и несущие одинаковые гены, называют гомологичными. Хромосомный набор соматической клетки, в котором каждая хромосома имеет себе пару, носит название двойного (или диплоидного) и обозначается 2n. Из каждой пары гомологичных хромосом в половые клетки попадает только одна хромосома, поэтому хромосомный набор гамет называют одинарным (или гаплоидным) и обозначают 1n.

Вопрос 5. Какие хромосомы называют гомологичными?

Хромосомы, одинаковые по форме и размеру и несущие одинаковые гены, называют гомологичными.

Вопрос 6. Что такое кариотип?

Совокупность количественных (число и размеры) и качественных (форма) признаков хромосомного набора соматической клетки называют кариотипом.

Вопрос 7. Вспомните строение ДНК бактерий. Выберите критерии и сравните наследственный материал про- и эукариотических клеток.

Строение ДНК бактерий аналогично таковому клеток эукариотического типа (растений, животных, грибов). В отличие от бактерий у вирусов геном представлен одной нуклеиновой кислотой – ДНК или РНК. Бактериальные клетки, кроме ДНК, могут иметь генетически полноценные образования функционирующие автономно. Необходимо подчеркнуть, что носителями наследственности бактерий кроме ДНК являются плазмиды и эписомы. В этой связи, любая структура бактериальной клетки, способна к саморепликации.

Бактериальная хромосома представлена одной двунитевой молекулой ДНК кольцевидной формы и называется нуклеотидом. Длина нуклеотида в растянутом виде составляет примерно 1 мм. Нуклеотид – эквивалент ядра. Расположен он в центре бактерии. В отличие от эукариот ядро бактерий не имеет ядерной оболочки, ядрышка и основных белков (гистонов).

Геномы прокариот и эукариот, хотя и имеют определенное сходство, но все же существенно различаются по своей структуре. Геномы прокариот практически целиком состоят из генов и регуляторных последовательностей. В генах прокариот нет интронов. Часто функционально родственные гены прокариот находятся под единым транскрипционным контролем, то есть транскрибируются вместе, составляя оперон.

Геномы эукариот существенно больше геномов бактерий, у дрожжей примерно в 2 раза, а у человека – на три порядка, то есть в тысячу раз. Однако прямой зависимости между количеством ДНК и эволюционной сложностью видов не наблюдается. Достаточно сказать, что геномы некоторых видов амфибий или растений в десять или даже в сто раз превосходят по размеру геном человека. В некоторых случаях близкие виды организмов могут существенно различаться по количеству ДНК. Важным обстоятельством является то, что при переходе от прокариот к эукариотам увеличение генома происходит, главным образом, за счет появления огромного количества некодирующих последовательностей. Действительно, в геноме человека кодирующие области, то есть экзоны, суммарно занимают не более 3%, а по некоторым оценкам около 1% от общей длины ДНК.

Вопрос 8. Используя рисунок 14, расскажите, как осуществляется обмен веществами между ядром и цитоплазмой.

Обмен веществ между ядром и цитоплазмой осуществляется двумя путями. Во-первых, ядерная оболочка пронизана многочисленными порами, через которые происходит обмен молекулами между ядром и цитоплазмой. Во-вторых, поступление веществ из ядра в цитоплазму и обратно может происходить в результате отделения выростов и впячиваний ядерной оболочки.

Пути обмена веществ между ядром и цитоплазмой.

1 — обмен веществ через ядерные поры,

2 — впячивание цитоплазмы внутрь ядра,

3 — впячивание ядерной оболочки,

4 — продвижение ядерной мембраны в эндоплазматическую сеть;

5 — выведение части каналов во внешнее межклеточное пространство.

Вопрос 9. Используя дополнительные источники информации, приведите примеры числа хромосом у разных видов живых организмов. Сделайте вывод, зависит ли степень сложности организации вида от числа хромосом.

Человек Homo sapiens 46

Гориллы Gorilla 48

Волк Canis lupus 78

Кошка Felis catus 38

Осёл Equus asinus 62

Ананас Ananas comosus 50

Картофель Solanum tuberosum 48

Комар Aedes aegypti 6

Наименьшее число хромосом: самки подвида муровьев Myrmecia pilosula имеют пару хромосом на клетку. Самцы имеют только 1 хрососому в каждой клетке.

Наибольшее число: вид папоротников Ophioglossum reticulatum имеет около 630 пар хромосом, или 1260 хромосом на клетку

Верхний предел числа хромосом не зависит от количества ДНК которое в них входит: у американской амфибии Amphiuma ДНК в ~30 раз больше, чем у человека, которая помещается в 14 хромосомах.

Число хромосом не зависит от уровня организации и не всегда указывает на родство: одно и тоже число их может быть у очень далёких друг от друга систематических групп и может сильно отличаться у близких по происхождению видов.

Например величина генома у эукариот обычно гораздо больше, чем у прокариот. Отклонения в величине генома у эукариот гораздо больше, чем у бактерий: от 8.8*10 в 6 степени нуклеиновых пар до 6.9*10 в 11 степени нуклеиновых пар, т. е. приблизительно в 80 тысяч раз. Огромная межвидовая вариация в размере генома среди эукариот не имеет отношения ни к сложности организма, ни к вероятному числу генов, которые этот организм имеет. Например, некоторые одноклеточные обладают гораздо большим количеством ДНК, чем млекопитающие. Отсутствие соответствия между величиной генома и предполагаемым количеством генетической информации, содержащейся внутри генома, известно как парадокс величины генома. Суть этого парадокса в следующем:

а) размеры генома большинства эукариот настолько велики, что их потенциальная информационная емкость намного превышает реальное число генов;

б) виды одного и того же рода могут существенно (в несколько раз) отличаться по величине генома;

в) так называемые «эволюционно примитивные» реликтовые формы («живые ископаемые») по содержанию ДНК на клетку зачастую превосходят представителей эволюционно преуспевающих таксономических групп: почти 35-кратное превышение генома двоякодышаших рыб над геномом человека.

Таким образом величина геномов у представителей разных таксонов вовсе не согласуется с нашими интуитивными представлениями о том, кто из них «выше», а кто «ниже» на эволюционной лестнице. «Судить о степени эволюционной продвинутости по размерам генома столь же правомочно, как оценивать общественное положение человека по его весу». ))

Избыточность величины генома конкретно выражается в наличии многочисленных семейств повторяющейся ДНК. Разнообразие семейств повторяющейся ДНК с трудом поддается систематизации.

Вопрос 10. Согласны ли вы с утверждением, что ядро является важнейшей частью клетки? Ответ обоснуйте.

Ядро – основной компонент клетки, несущей генетическую информации Ядро – располагается в центре, оно является важнейшей частью клетки. Значение ядра: участвует в образовании белка, РНК, рибосом; регуляция формообразования процессов и функции клеток; хранение генетического кода и его точное воспроизведение в ряду клеточного поколения.

Таким образом, ядро представляет собой не только вместилище генетического материала, но и место, где этот материал функционирует и воспроизводится. Поэтому выпадение или нарушение любой из перечисленных выше функций губительно для клетки в целом. Так нарушение репарационных процессов будет приводить к изменению первичной структуры ДНК и автоматически к изменению структуры белков, что непременно скажется на их специфической активности, которая может просто исчезнуть или измениться так, что не будет обеспечивать клеточные функции, в результате чего клетка погибает. Нарушения редупликации ДНК приведут к остановке размножения клеток или к появлению клеток с неполноценным набором генетической информации, что также губительно для клеток. К такому же результату приведет нарушение процессов распределения генетического материала (молекул ДНК) при делении клеток. Выпадение в результате поражения ядра или в случае нарушений каких-либо регуляторных процессов синтеза любой формы РНК автоматически приведет к остановке синтеза белка в клетке или к грубым его нарушениям.

Происхождение эукариот

☰

Расцвет эукариот на Земле начался около 1 млрд лет назад, хотя первые из них появились намного раньше (возможно 2,5 млрд лет назад). Происхождение эукариот могло быть связано с вынужденной эволюцией прокариотических организмов в атмосфере, которая стала содержать кислород.

Симбиогенез — основная гипотеза происхождения эукариот

Существует несколько гипотез о путях возникновения эукариотических клеток. Наиболее популярная — симбиотическая гипотеза (симбиогенез). Согласно ей, эукариоты произошли в результате объединения в одной клетке разных прокариот, которые сначала вступили в симбиоз, а затем, все более специализируясь, стали органоидами единого организма-клетки. Как минимум симбиотическое происхождение имеют митохондрии и хлоропласты (пластиды вообще). Произошли они от бактериальных симбионтов.

Клеткой-хозяином мог быть относительно крупный анаэробный гетеротрофный прокариот, похожий на амебу. В отличие от других, он мог приобрести способность питаться путем фаго- и пиноцитоза, что позволяло ему захватывать других прокариот. Они не все переваривались, а снабжали хозяина продуктами своей жизнедеятельности). В свою очередь, получали от него питательные вещества.

Митохондрии произошли от аэробных бактерий и позволили клетке-хозяину перейти к аэробному дыханию, которое не только намного эффективней, но и облегчает существование в атмосфере, содержащей достаточно большое количество кислорода. В такой среде аэробные организмы получают преимущество над анаэробными.

Позже в некоторых клетках поселились похожие на ныне живущих синезеленых водорослей (цианобактерий) древние прокариоты. Они стали хлоропластами, дав начало эволюционной ветви растений.

Кроме митохондрий и пластид симбиотическое происхождение могут иметь жгутики эукариот. В них превратились симбионты-бактерии наподобие современных спирохет, имеющих жгутик. Считается, что в последствии из базальных тел жгутиков произошли центриоли, столь важные структуры для механизма клеточного деления эукариот.

Эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, пузырьки и вакуоли могли произойти от наружной мембраны ядерной оболочки. С другой точки зрения, некоторые из перечисленных органелл могли возникнуть путем упрощения митохондрий или пластид.

Во многом неясным остается вопрос происхождения ядра. Могло ли оно также образоваться из прокариота-симбионта? Количество ДНК в ядре современных эукариот во много раз превышает его количество в митохондриях и хлоропластах. Возможно часть генетической информации последних со временем переместилась в ядро. Также в процессе эволюции происходило дальнейшее увеличение размера ядерного генома.

Кроме того в симбиотической гипотезе происхождения эукариот не все так однозначно с клеткой-хозяином. Им мог и не быть один вид прокариот. Используя методы сравнения геномов, ученые делают вывод, что клетка-хозяин близок к археям, при этом сочетает в себе признаки архей и ряда неродственных групп бактерий. Отсюда можно сделать вывод, что появление эукариот происходило в сложном сообществе прокариот. При этом процесс скорее всего начался с метаногенной археи, вступавшей в симбиоз с другими прокариотами, что было вызвано необходимостью обитания в кислородной среде. Появление фагоцитоза способствовало притоку чужих генов, а ядро образовалось для защиты генетического материала.

Молекулярный анализ показал, что различные белки эукариот происходят от разных групп прокариот.

Доказательства симбиогенеза

В пользу симбиотического происхождения эукариот говорит то, что митохондрии и хлоропласты имеют собственную ДНК, причем кольцевую и не связанную с белками (также обстоит дело у прокариот). Однако в генах митохондрий и пластид есть интроны, чего нет у прокариот.

Пластиды и митохондрии не воспроизводятся клеткой с нуля. Они образуются из ранее существующих таких же органелл путем их деления и последующего роста.

В настоящее время существуют амебы, у которых нет митохондрий, а вместо них есть бактерии симбионты. Также есть простейшие, сожительствующие с одноклеточными водорослями, выполняющими в клетке-хозяине роль хлоропластов.

Инвагинационная гипотеза происхождения эукариот

Кроме симбиогенеза существуют и другие взгляды на происхождение эукариот. Например, инвагинационная гипотеза. Согласно ей, предком эукариотической клетки был не анаэробный, а аэробный прокариот. К такой клетке могли прикрепляться другие прокариоты. Потом их геномы объединялись.

Ядро, митохондрии и пластиды возникли путем впячивания и отшнуровывания участков клеточной мембраны. В эти структуры попадала чужеродная ДНК.

Усложнение генома происходило в процессе дальнейшей эволюции.

Инвагинационная гипотеза происхождения эукариот хорошо объясняет наличие двойной мембраны у органелл. Однако она не объясняет, почему система биосинтеза белка в хлоропластах и митохондриях сходна с прокариотической, в то время как таковая в ядерно-цитоплазматическом комплексе имеет ключевые отличия.

Причины эволюции эукариот

Все разнообразие жизни на Земле (от простейших до покрытосеменных и млекопитающих) дали клетки эукариотического, а не прокариотического типа. Возникает вопрос, почему? Очевидно, ряд особенностей, возникших у эукариот, существенно повысили их эволюционные возможности.

Во-первых, у эукариот есть ядерный геном, который во много раз превосходит количество ДНК у прокариот. При этом эукариотические клетки диплоидны, кроме этого в каждом гаплоидном наборе определенные гены многократно повторяются. Все это обеспечивает, с одной стороны, большие масштабы для мутационной изменчивости, а с другой — уменьшает угрозу резкого снижения жизнеспособности в результате вредной мутации. Таким образом, эукариоты, в отличие от прокариот, обладают резервом наследственной изменчивости.

Эукариотические клетки имеют более сложный механизм регуляции жизнедеятельности, у них существенно больше различных регуляторных генов. Кроме того, молекулы ДНК образовали комплексы с белками, что позволило наследственному материалу упаковываться и распаковываться. Все вместе это дало возможность считывать информацию частями, в разных сочетаниях и количестве, в разное время. (Если в клетках прокариот транскрибируется почти вся информация генома, то в эукариотических клетках обычно менее половины.) Благодаря этому эукариоты могли специализироваться, лучше приспосабливаться.

У эукариот появились митоз, а затем и мейоз. Митоз позволяет воспроизводить генетически сходные клетки, а мейоз сильно увеличивает комбинативную изменчивость, что ускоряет эволюцию.

Большую роль в процветании эукариот сыграло приобретенное их предком аэробное дыхание (хотя оно есть и у многих прокариот).

На заре своей эволюции эукариоты обзавелись эластичной оболочкой, обеспечивавшей возможность фагоцитоза, и жгутиками, позволившими им двигаться. Это дало возможность эффективней питаться.

эукариотических клеток | Безграничная биология

Характеристики эукариотических клеток

Эукариотическая клетка имеет истинно связанное с мембраной ядро ​​и другие мембранные органеллы, которые обеспечивают компартментализацию функций.

Цели обучения

Опишите строение эукариотических клеток

Основные выводы

Ключевые моменты

• Эукариотические клетки больше прокариотических клеток и имеют «истинное» ядро, мембраносвязанные органеллы и палочковидные хромосомы.
• Ядро содержит ДНК клетки и управляет синтезом белков и рибосом.
• Митохондрии отвечают за производство АТФ; эндоплазматический ретикулум модифицирует белки и синтезирует липиды; а в аппарате Гольджи происходит сортировка липидов и белков.
• Пероксисомы осуществляют реакции окисления, которые расщепляют жирные кислоты и аминокислоты и выводят токсины из ядов; везикулы и вакуоли функционируют при хранении и транспортировке.
• В клетках животных есть центросома и лизосомы, а в клетках растений их нет.
• Клетки растений имеют клеточную стенку, большую центральную вакуоль, хлоропласты и другие специализированные пластиды, в то время как клетки животных не имеют.

Ключевые термины

• эукариот : Имеющие сложные клетки, в которых генетический материал организован в связанные с мембраной ядра.
• Органелла : Специализированная структура внутри клеток, которая выполняет определенный жизненный процесс (например, рибосомы, вакуоли).
• фотосинтез : процесс, с помощью которого растения и другие фотоавтотрофы производят углеводы и кислород из углекислого газа, воды и световой энергии в хлоропластах

Структура эукариотической клетки

Подобно прокариотической клетке, эукариотическая клетка имеет плазматическую мембрану, цитоплазму и рибосомы.Однако, в отличие от прокариотических клеток, эукариотические клетки имеют:

1. мембраносвязанное ядро ​​
2. многочисленные мембраносвязанные органеллы (включая эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, хлоропласты и митохондрии)
3. несколько палочковидных хромосом

Поскольку ядро ​​эукариотической клетки окружено мембраной, часто говорят, что у нее есть «истинное ядро». Органеллы (что означает «маленький орган») выполняют особые клеточные роли, так же как органы вашего тела выполняют особые роли.Они позволяют разделить разные функции на разные части клетки.

Ядро и его структуры

Обычно ядро ​​является наиболее заметной органеллой в клетке. У эукариотических клеток есть истинное ядро, что означает, что ДНК клетки окружена мембраной. Следовательно, ядро ​​содержит ДНК клетки и направляет синтез белков и рибосом, клеточных органелл, ответственных за синтез белка. Ядерная оболочка представляет собой структуру с двойной мембраной, которая составляет самую внешнюю часть ядра.И внутренняя, и внешняя мембраны ядерной оболочки представляют собой бислои фосфолипидов. Ядерная оболочка перемежается порами, которые контролируют прохождение ионов, молекул и РНК между нуклеоплазмой и цитоплазмой. Нуклеоплазма — это полутвердая жидкость внутри ядра, где мы находим хроматин и ядрышко. Более того, хромосомы — это структуры в ядре, состоящие из ДНК, генетического материала. У прокариот ДНК организована в единую кольцевую хромосому.У эукариот хромосомы представляют собой линейные структуры.

Эукариотическое ядро ​​: ядро ​​хранит хроматин (ДНК плюс белки) в гелеобразном веществе, называемом нуклеоплазмой. Ядрышко — это конденсированная область хроматина, в которой происходит синтез рибосом. Граница ядра называется ядерной оболочкой. состоит из двух фосфолипидных бислоев: внешней мембраны и внутренней мембраны. Ядерная мембрана является продолжением эндоплазматического ретикулума. Ядерные поры позволяют веществам входить и выходить из ядра.

Другие мембраносвязанные органеллы

Митохондрии — это овальные органеллы с двойной мембраной, которые имеют собственные рибосомы и ДНК. Эти органеллы часто называют «энергетическими фабриками» клетки, потому что они ответственны за выработку аденозинтрифосфата (АТФ), основной молекулы, несущей энергию клетки, посредством клеточного дыхания. Эндоплазматический ретикулум модифицирует белки и синтезирует липиды, а в аппарате Гольджи происходит сортировка, маркировка, упаковка и распределение липидов и белков.Пероксисомы — это маленькие круглые органеллы, окруженные одиночными мембранами; они проводят реакции окисления, расщепляющие жирные кислоты и аминокислоты. Пероксисомы также выводят токсины из многих ядов, которые могут попасть в организм. Везикулы и вакуоли — это мембранные мешочки, которые функционируют при хранении и транспортировке. Помимо того факта, что вакуоли несколько больше, чем везикулы, между ними существует очень тонкое различие: мембраны везикул могут сливаться либо с плазматической мембраной, либо с другими мембранными системами внутри клетки.Все эти органеллы находятся в каждой эукариотической клетке.

Клетки животных и клетки растений

Хотя все эукариотические клетки содержат вышеупомянутые органеллы и структуры, между животными и растительными клетками есть некоторые поразительные различия. Клетки животных имеют центросомы и лизосомы, а клетки растений — нет. Центросома — это центр организации микротрубочек, расположенный рядом с ядрами клеток животных, в то время как лизосомы заботятся о пищеварительном процессе клетки.

Клетки животных : Несмотря на их фундаментальное сходство, между клетками животных и растений существуют поразительные различия.Клетки животных имеют центриоли, центросомы и лизосомы, а клетки растений — нет.

Кроме того, у растительных клеток есть клеточная стенка, большая центральная вакуоль, хлоропласты и другие специализированные пластиды, тогда как у животных клеток нет. Клеточная стенка защищает клетку, обеспечивает структурную поддержку и придает форму клетке, в то время как центральная вакуоль играет ключевую роль в регулировании концентрации воды в клетке при изменении условий окружающей среды. Хлоропласты — это органеллы, осуществляющие фотосинтез.

Клетки растений : Клетки растений имеют клеточную стенку, хлоропласты, плазмодесматы и пластиды, используемые для хранения, и большую центральную вакуоль, тогда как клетки животных не имеют.

Плазменная мембрана и цитоплазма

Плазматическая мембрана состоит из фосфолипидного бислоя, который регулирует концентрацию веществ, которые могут проникать в клетку.

Цели обучения

Объясните структуру и назначение плазматической мембраны клетки

Основные выводы

Ключевые моменты

• Все эукариотические клетки имеют окружающую плазматическую мембрану, также известную как клеточная мембрана.
• Плазматическая мембрана состоит из фосфолипидного бислоя со встроенными белками, который отделяет внутреннее содержимое клетки от окружающей среды.
• Только относительно небольшие неполярные материалы могут легко перемещаться через липидный бислой плазматической мембраны.
• Пассивный транспорт — это движение веществ через мембрану, которое не требует использования энергии, в то время как активный транспорт — это перемещение веществ через мембрану с использованием энергии.
• Осмос — это диффузия воды через полупроницаемую мембрану вниз по градиенту ее концентрации; это происходит, когда существует дисбаланс растворенных веществ вне клетки по сравнению с внутри клетки.

Ключевые термины

• фосфолипид : любой липид, состоящий из диглицерида в сочетании с фосфатной группой и простой органической молекулой, такой как холин или этаноламин; они являются важными составляющими биологических мембран
• гипертонический : имеющий большее осмотическое давление, чем другой
• гипотонический : имеющий более низкое осмотическое давление, чем другое; клетка в этой среде заставляет воду попадать в клетку, вызывая ее набухание.

Плазменная мембрана

Несмотря на различия в структуре и функциях, все живые клетки в многоклеточных организмах имеют окружающую плазматическую мембрану (также известную как клеточная мембрана). Поскольку внешний слой вашей кожи отделяет ваше тело от окружающей среды, плазматическая мембрана отделяет внутреннее содержимое клетки от внешней среды. Плазматическая мембрана может быть описана как бислой фосфолипидов со встроенными белками, которые контролируют прохождение органических молекул, ионов, воды и кислорода в клетку и из нее.Отходы (такие как углекислый газ и аммиак) также покидают клетку, проходя через мембрану.

Эукариотическая плазменная мембрана : Эукариотическая плазматическая мембрана представляет собой фосфолипидный бислой, в который встроены белки и холестерин.

Клеточная мембрана представляет собой чрезвычайно гибкую структуру, состоящую в основном из двух соседних листов фосфолипидов. Холестерин, который также присутствует, способствует текучести мембраны. Одиночная молекула фосфолипида состоит из полярной фосфатной «головы», которая является гидрофильной, и неполярного липидного «хвоста», которая является гидрофобной.Ненасыщенные жирные кислоты приводят к изгибам гидрофобных хвостов. Фосфолипидный бислой состоит из двух фосфолипидов, расположенных хвост к хвосту. Гидрофобные хвосты соединяются друг с другом, образуя внутреннюю часть мембраны. Полярные головки контактируют с жидкостью внутри и снаружи ячейки.

Фосфолипидный бислой : фосфолипидный бислой состоит из двух соседних слоев фосфолипидов, расположенных хвостом к хвосту. Гидрофобные хвосты соединяются друг с другом, образуя внутреннюю часть мембраны.Полярные головки контактируют с жидкостью внутри и снаружи ячейки.

Основная функция плазматической мембраны — регулировать концентрацию веществ внутри клетки. Эти вещества включают ионы, такие как Ca ⁺⁺ , Na ⁺ , K ⁺ и Cl ^— ; питательные вещества, включая сахара, жирные кислоты и аминокислоты; и продукты жизнедеятельности, особенно диоксид углерода (CO ₂ ), который должен покинуть ячейку.

Двухслойная липидная структура мембраны обеспечивает клетке контроль доступа за счет проницаемости.Фосфолипиды плотно упакованы вместе, в то время как мембрана имеет гидрофобную внутреннюю часть. Эта структура делает мембрану избирательно проницаемой. Мембрана, обладающая избирательной проницаемостью, позволяет без посторонней помощи проходить через нее только веществам, отвечающим определенным критериям. В случае плазматической мембраны только относительно небольшие неполярные материалы могут перемещаться через липидный бислой (помните, липидные хвосты мембраны неполярны). Некоторыми примерами этих материалов являются другие липиды, кислород и углекислый газ, а также спирт.Однако водорастворимые материалы, такие как глюкоза, аминокислоты и электролиты, нуждаются в некоторой помощи для прохождения через мембрану, потому что они отталкиваются гидрофобными хвостами фосфолипидного бислоя.

Транспортировка через мембрану

Все вещества, которые проходят через мембрану, делают это одним из двух общих методов, которые классифицируются в зависимости от того, требуется ли энергия. Пассивный (не требующий энергии) транспорт — это перемещение веществ через мембрану без затрат клеточной энергии.Во время этого типа транспорта материалы перемещаются за счет простой диффузии или облегченной диффузии через мембрану вниз по градиенту их концентрации. Вода проходит через мембрану в процессе диффузии, называемом осмосом. Осмос — это диффузия воды через полупроницаемую мембрану вниз по градиенту ее концентрации. Это происходит, когда существует дисбаланс растворенных веществ вне клетки по сравнению с внутри клетки. Раствор с более высокой концентрацией растворенных веществ называется гипертоническим, а раствор с более низкой концентрацией растворенных веществ — гипотоническим.Молекулы воды будут диффундировать из гипотонического раствора в гипертонический раствор (если на них не действуют гидростатические силы).

Осмос : Осмос — это диффузия воды через полупроницаемую мембрану вниз по градиенту ее концентрации. Если мембрана проницаема для воды, но не для растворенного вещества, вода выровняет свою концентрацию, диффундируя в сторону более низкой концентрации воды (и, следовательно, в сторону более высокой концентрации растворенного вещества). В стакане слева раствор с правой стороны мембраны гипертонический.

В отличие от пассивного транспорта, активный (требующий энергии) транспорт — это перемещение веществ через мембрану с использованием энергии аденозинтрифосфата (АТФ). Энергия расходуется, чтобы способствовать движению материала через мембрану в направлении против градиента их концентрации. Активный транспорт может происходить с помощью протеиновых насосов или везикул. Другой формой этого типа транспорта является эндоцитоз, при котором клетка окружает внеклеточные материалы, используя свою клеточную мембрану.Противоположный процесс известен как экзоцитоз. Здесь клетка экспортирует материал с помощью везикулярного транспорта.

Цитоплазма

Плазматическая мембрана клетки также помогает удерживать цитоплазму клетки, которая обеспечивает гелеобразную среду для органелл клетки. В цитоплазме происходит большинство клеточных процессов, включая метаболизм, сворачивание белков и внутреннюю транспортировку.

Ядро и рибосомы

В ядре эукариотических клеток содержится генетический материал, который определяет всю структуру и функцию этой клетки.

Цели обучения

Объясните назначение ядра в эукариотических клетках

Основные выводы

Ключевые моменты

• Ядро содержит ДНК клетки и направляет синтез рибосом и белков.
• Ядрышко находится в нуклеоплазме и представляет собой конденсированную область хроматина, в которой происходит синтез рибосом.
• Хроматин состоит из ДНК, обернутой вокруг гистоновых белков, и хранится в нуклеоплазме.
• Рибосомы — это большие комплексы белка и рибонуклеиновой кислоты (РНК), ответственные за синтез белка при транскрибировании ДНК из ядра.

Ключевые термины

• гистон : любой из различных простых водорастворимых белков, которые богаты основными аминокислотами лизином и аргинином и образуют комплекс с ДНК в нуклеосомах эукариотического хроматина
• ядрышко : заметное округлое, не связанное с мембраной тело в ядре клетки
• хроматин : комплекс ДНК, РНК и белков в ядре клетки, из которого хромосомы конденсируются во время деления клетки

Ядро

Одним из основных различий между прокариотическими и эукариотическими клетками является ядро.Как обсуждалось ранее, у прокариотических клеток отсутствует организованное ядро, в то время как эукариотические клетки содержат связанные с мембраной ядра (и органеллы), в которых находится ДНК клетки и которые направляют синтез рибосом и белков.

Ядро хранит хроматин (ДНК плюс белки) в гелеобразном веществе, называемом нуклеоплазмой. Чтобы понять хроматин, полезно сначала рассмотреть хромосомы. Хроматин описывает материал, из которого состоят хромосомы, структуры ядра, состоящие из ДНК, наследственного материала.Возможно, вы помните, что у прокариот ДНК организована в единую кольцевую хромосому. У эукариот хромосомы представляют собой линейные структуры. Каждый вид эукариот имеет определенное количество хромосом в ядрах клеток своего тела. Например, у человека число хромосом 46, а у дрозофилы — восемь. Хромосомы видны и отличимы друг от друга только тогда, когда клетка готовится к делению. Чтобы организовать большое количество ДНК в ядре, к хромосомам прикрепляются белки, называемые гистонами; ДНК оборачивается вокруг этих гистонов, образуя структуру, напоминающую бусинки на нитке.Эти комплексы белок-хромосома называются хроматином.

ДНК высокоорганизована : На этом изображении показаны различные уровни организации хроматина (ДНК и белок). Вдоль нитей хроматина, размотанных комплексов белок-хромосома, мы находим ДНК, обернутую вокруг набора гистоновых белков.

Ядро хранит наследственный материал клетки. : Ядро является центром управления клеткой. Ядро живых клеток содержит генетический материал, который определяет всю структуру и функции этой клетки.

Ядрышко также находится в нуклеоплазме. Ядрышко — это конденсированная область хроматина, в которой происходит синтез рибосом. Рибосомы, большие комплексы белка и рибонуклеиновой кислоты (РНК), являются клеточными органеллами, ответственными за синтез белка. Они получают свои «приказы» на синтез белка из ядра, где ДНК транскрибируется в информационную РНК (мРНК). Эта мРНК перемещается к рибосомам, которые переводят код, обеспечиваемый последовательностью азотистых оснований в мРНК, в определенный порядок аминокислот в белке.

Рибосомы отвечают за синтез белка : Рибосомы состоят из большой субъединицы (вверху) и маленькой субъединицы (внизу). Во время синтеза белка рибосомы собирают аминокислоты в белки.

Наконец, граница ядра называется ядерной оболочкой. Он состоит из двух фосфолипидных бислоев: внешней мембраны и внутренней мембраны. Ядерная мембрана является продолжением эндоплазматической сети, в то время как ядерные поры позволяют веществам входить и выходить из ядра.

Митохондрии

Митохондрии — это органеллы, которые отвечают за выработку аденозинтрифосфата (АТФ), основной молекулы, переносящей энергию в клетке.

Цели обучения

Объясните роль митохондрий.

Основные выводы

Ключевые моменты

• Митохондрии содержат собственные рибосомы и ДНК; В сочетании с их двойной мембраной эти особенности предполагают, что когда-то они могли быть свободноживущими прокариотами, которые были поглощены более крупной клеткой.
• Митохондрии играют важную роль в клеточном дыхании за счет производства АТФ с использованием химической энергии, содержащейся в глюкозе и других питательных веществах.
• Митохондрии также ответственны за образование кластеров железа и серы, которые являются важными кофакторами многих ферментов.

Ключевые термины

• альфа-протеобактерии : таксономический класс в рамках филума Proteobacteria — фототропные протеобактерии.
• аденозинтрифосфат : многофункциональный нуклеозидтрифосфат, используемый в клетках в качестве кофермента, часто называемый «молекулярной единицей энергетической валюты» при внутриклеточном переносе энергии.
• кофактор : неорганическая молекула, необходимая для функционирования фермента

Одним из основных отличий прокариот от эукариот является наличие митохондрий.Митохондрии — это двухмембранные органеллы, содержащие собственные рибосомы и ДНК. Каждая мембрана представляет собой бислой фосфолипидов, залитый белками. Эукариотические клетки могут содержать от одной до нескольких тысяч митохондрий, в зависимости от уровня потребления энергии клеткой. Каждая митохондрия имеет длину от 1 до 10 микрометров (или больше) и существует в клетке в виде органеллы, которая может быть яйцевидной, червеобразной или сложно разветвленной.

Структура митохондрий

Большинство митохондрий окружены двумя мембранами, что могло бы произойти, когда один мембраносвязанный организм был поглощен вакуолью другим мембраносвязанным организмом.Внутренняя мембрана митохондрий обширна и включает значительные складки, называемые кристами, которые напоминают текстурированную внешнюю поверхность альфа-протеобактерий. Матрикс и внутренняя мембрана богаты ферментами, необходимыми для аэробного дыхания.

Структура митохондрий : На этой электронной микрофотографии показана митохондрия в просвечивающем электронном микроскопе. Эта органелла имеет внешнюю мембрану и внутреннюю мембрану. Внутренняя мембрана содержит складки, называемые кристами, которые увеличивают площадь ее поверхности.Пространство между двумя мембранами называется межмембранным пространством, а пространство внутри внутренней мембраны называется митохондриальным матриксом. Синтез АТФ происходит на внутренней мембране.

Митохондрии имеют собственную (обычно) кольцевую хромосому ДНК, которая стабилизируется за счет прикрепления к внутренней мембране и несет гены, аналогичные генам, экспрессируемым альфа-протеобактериями. Митохондрии также имеют особые рибосомы и передающие РНК, которые напоминают эти компоненты у прокариот.Все эти особенности подтверждают гипотезу о том, что митохондрии когда-то были свободноживущими прокариотами.

Функция митохондрий

Митохондрии часто называют «электростанциями» или «энергетическими фабриками» клетки, потому что они отвечают за выработку аденозинтрифосфата (АТФ), основной молекулы, несущей энергию в клетке. АТФ представляет собой кратковременную запасенную энергию клетки. Клеточное дыхание — это процесс производства АТФ с использованием химической энергии, содержащейся в глюкозе и других питательных веществах.В митохондриях этот процесс использует кислород и производит углекислый газ в качестве побочного продукта. Фактически, углекислый газ, который вы выдыхаете при каждом вдохе, возникает в результате клеточных реакций, которые производят углекислый газ в качестве побочного продукта.

Важно отметить, что в мышечных клетках очень высокая концентрация митохондрий, производящих АТФ. Вашим мышечным клеткам нужно много энергии, чтобы ваше тело двигалось. Когда ваши клетки не получают достаточно кислорода, они не производят много АТФ. Вместо этого небольшое количество АТФ, которое они производят в отсутствие кислорода, сопровождается образованием молочной кислоты.

Помимо аэробной генерации АТФ, митохондрии выполняют несколько других метаболических функций. Одна из этих функций — генерировать кластеры железа и серы, которые являются важными кофакторами многих ферментов. Такие функции часто связаны с уменьшением происходящих из митохондрий органелл анаэробных эукариот.

Происхождение митохондрий

Есть две гипотезы о происхождении митохондрий: эндосимбиотическая и аутогенная, но наиболее признанной в настоящее время является эндосимбиоз.Эндосимбиотическая гипотеза предполагает, что митохондрии изначально были прокариотическими клетками, способными реализовывать окислительные механизмы. Эти прокариотические клетки могли быть поглощены эукариотом и стали эндосимбионтами, живущими внутри эукариота.

Сравнение растительных и животных клеток

Хотя обе они являются эукариотическими клетками, существуют уникальные структурные различия между клетками животных и растений.

Цели обучения

Различать структуры, обнаруженные в клетках животных и растений

Основные выводы

Ключевые моменты

• Центросомы и лизосомы обнаружены в клетках животных, но не существуют в клетках растений.
• Лизосомы — это «мусоропровод» животной клетки, в то время как в растительных клетках та же функция выполняется в вакуолях.
• Растительные клетки имеют клеточную стенку, хлоропласты и другие специализированные пластиды, а также большую центральную вакуоль, которых нет в клетках животных.
• Стенка ячейки представляет собой жесткое покрытие, которое защищает ячейку, обеспечивает структурную поддержку и придает форму ячейке.
• Хлоропласты, обнаруженные в клетках растений, содержат зеленый пигмент, называемый хлорофиллом, который улавливает световую энергию, которая управляет реакциями фотосинтеза растений.
• Центральная вакуоль играет ключевую роль в регулировании концентрации воды в растительной клетке при изменении условий окружающей среды.

Ключевые термины

• протист : любой из эукариотических одноклеточных организмов, включая простейших, слизистые плесени и некоторые водоросли; исторически сгруппированы в королевство Протоктисты.
• автотроф : Любой организм, который может синтезировать пищу из неорганических веществ, используя тепло или свет в качестве источника энергии
• гетеротроф : организм, которому требуется внешний источник энергии в виде пищи, так как он не может синтезировать свою собственную

Клетки животных по сравнению с клетками растений

Каждая эукариотическая клетка имеет плазматическую мембрану, цитоплазму, ядро, рибосомы, митохондрии, пероксисомы и в некоторых случаях вакуоли; однако между клетками животных и растений существуют поразительные различия.В то время как и животные, и растительные клетки имеют центры организации микротрубочек (MTOC), животные клетки также имеют центриоли, связанные с MTOC: комплекс, называемый центросомой. Каждая клетка животных имеет центросому и лизосомы, а клетки растений — нет. У растительных клеток есть клеточная стенка, хлоропласты и другие специализированные пластиды, а также большая центральная вакуоль, тогда как у животных клеток нет.

Центросома

Центросома — это центр организации микротрубочек, расположенный рядом с ядрами клеток животных.Он содержит пару центриолей, две структуры, которые лежат перпендикулярно друг другу. Каждая центриоль представляет собой цилиндр из девяти троек микротрубочек. Центросома (органелла, где берут начало все микротрубочки) реплицируется до деления клетки, и центриоли, по-видимому, играют определенную роль в притяжении дублированных хромосом к противоположным концам делящейся клетки. Однако точная функция центриолей в делении клеток не ясна, потому что клетки, у которых была удалена центросома, все еще могут делиться; и клетки растений, в которых отсутствуют центросомы, способны к клеточному делению.

Структура центросомы : Центросома состоит из двух центриолей, расположенных под прямым углом друг к другу. Каждая центриоль представляет собой цилиндр, состоящий из девяти троек микротрубочек. Белки нонтубулина (обозначенные зелеными линиями) удерживают триплеты микротрубочек вместе.

Лизосомы

Клетки животных имеют еще один набор органелл, которых нет в клетках растений: лизосомы. Лизосомы — это «мусоропровод» клетки. В клетках растений пищеварительные процессы происходят в вакуолях.Ферменты в лизосомах способствуют расщеплению белков, полисахаридов, липидов, нуклеиновых кислот и даже изношенных органелл. Эти ферменты активны при гораздо более низком pH, чем у цитоплазмы. Следовательно, pH в лизосомах более кислый, чем pH цитоплазмы. Многие реакции, происходящие в цитоплазме, не могут происходить при низком pH, поэтому преимущество разделения эукариотической клетки на органеллы очевидно.

Клеточная стенка

Стенка ячейки — это жесткое покрытие, которое защищает ячейку, обеспечивает структурную поддержку и придает форму ячейке.Грибковые и протистанские клетки также имеют клеточные стенки. В то время как основным компонентом стенок прокариотических клеток является пептидогликан, основной органической молекулой в стенке растительной клетки является целлюлоза, полисахарид, состоящий из единиц глюкозы. Когда вы надкусываете сырые овощи, например сельдерей, они хрустят. Это потому, что вы зубами разрываете жесткие клеточные стенки клеток сельдерея.

Целлюлоза : Целлюлоза представляет собой длинную цепь молекул β-глюкозы, соединенных 1-4 связями. Пунктирные линии на каждом конце рисунка обозначают серию из гораздо большего количества единиц глюкозы.Размер страницы не позволяет изобразить целую молекулу целлюлозы.

Хлоропласты

Подобно митохондриям, хлоропласты имеют собственную ДНК и рибосомы, но хлоропласты выполняют совершенно другую функцию. Хлоропласты — это органеллы растительной клетки, осуществляющие фотосинтез. Фотосинтез — это серия реакций, в которых для образования глюкозы и кислорода используются углекислый газ, вода и световая энергия. Это главное различие между растениями и животными; растения (автотрофы) способны производить себе пищу, как сахар, в то время как животные (гетеротрофы) должны принимать их пищу.

Подобно митохондриям, хлоропласты имеют внешнюю и внутреннюю мембраны, но внутри пространства, ограниченного внутренней мембраной хлоропласта, находится набор взаимосвязанных и уложенных друг на друга заполненных жидкостью мембранных мешочков, называемых тилакоидами. Каждый стек тилакоидов называется гранумом (множественное число = грана). Жидкость, заключенная во внутренней мембране, окружающей грану, называется стромой.

Структура хлоропласта : Хлоропласт имеет внешнюю мембрану, внутреннюю мембрану и мембранные структуры, называемые тилакоидами, которые сложены в грану.Пространство внутри тилакоидных мембран называется тилакоидным пространством. Реакции сбора света происходят в тилакоидных мембранах, а синтез сахара происходит в жидкости внутри внутренней мембраны, которая называется стромой.

Хлоропласты содержат зеленый пигмент, называемый хлорофиллом, который улавливает световую энергию, которая запускает реакции фотосинтеза. Как и в клетках растений, у фотосинтезирующих протистов также есть хлоропласты. Некоторые бактерии осуществляют фотосинтез, но их хлорофилл не относится к органеллам.

Центральная вакуоль

Центральная вакуоль играет ключевую роль в регулировании концентрации воды в клетках при изменении условий окружающей среды. Когда вы на несколько дней забываете полить растение, оно увядает. Это потому, что когда концентрация воды в почве становится ниже, чем концентрация воды в растении, вода выходит из центральных вакуолей и цитоплазмы. По мере того как центральная вакуоль сжимается, клеточная стенка остается без поддержки. Эта потеря поддержки клеточных стенок растительных клеток приводит к увяданию растения.Центральная вакуоль также поддерживает расширение клетки. Когда центральная вакуоль содержит больше воды, клетка становится больше, не тратя много энергии на синтез новой цитоплазмы.

Эукариотическая клетка — полное руководство

Определение

Эукариотическая клетка содержит мембраносвязанные органеллы, такие как ядро, митохондрии и эндоплазматический ретикулум. Организмы, основанные на эукариотической клетке, включают простейшие, грибы, растения и животных. Эти организмы объединены в биологический домен Eukaryota.Эукариотические клетки крупнее и сложнее, чем прокариотические клетки, обнаруженные в доменах архей и бактерий.

Обзор

Эукариотическая клетка — это один из двух различных типов клеток. Организмы, основанные на эукариотической клетке, называются «эукариотами» и включают растения, животных, грибы и простейшие. Единственные организмы, которые не основаны на эукариотической клетке, — это организмы, основанные на структуре прокариотических клеток. Эти организмы встречаются в областях архей и бактерий.Есть несколько различий между эукариотической клеткой и прокариотической клеткой, которые могут помочь вам полностью понять, что делает клетку эукариотической.

Эукариотическая клетка против прокариотической клетки

Разница между эукариотической клеткой и прокариотической клеткой проста: эукариотические клетки имеют мембраносвязанные органеллы . Внутри прокариотической клетки (например, бактерии) ДНК просто плавает по цитоплазме. Хотя прокариотические клетки действительно имеют один тип органелл (рибосомы), эти органеллы не покрыты плазматической мембраной.

Эукариотическая клетка против прокариотической клетки

Напротив, эукариотические клетки полны мембраносвязанных органелл, которые делят клетку на множество различных компартментов. В ядре находится ДНК. Эндоплазматический ретикулум создает множество камер для проведения определенных биохимических реакций. Аппарат Гольджи сворачивает и упаковывает различные белки и клеточные продукты. Лизосомы хранят пищеварительные ферменты, которые расщепляют поступающую пищу. Кроме того, эукариотические клетки содержат митохондрии для создания молекул АТФ из глюкозы и хлоропластов для создания глюкозы из солнечного света (только в растениях и водорослях).

Характеристики эукариотической клетки

Эукариотические клетки содержат множество органелл, которые выполняют различные функции внутри клетки (подробно описаны ниже). Все органеллы стабилизированы и получают физическую поддержку через цитоскелет, который также участвует в передаче сигналов от одной части клетки к другой. В эукариотических клетках цитоскелет состоит в основном из трех типов филаментов: микротрубочек, микрофиламентов и промежуточных филаментов.Водный раствор, окружающий все органеллы в клетке, называется цитозолем .

На рисунке ниже показана структура эукариотической клетки. Это животная клетка. Показаны ядро ​​и другие органеллы. Цитозоль — это синее вещество, окружающее все органеллы. Вместе цитозоль со всеми органеллами, кроме ядра, известен как цитоплазма .

Структуры животной клетки

Цикл эукариотических клеток

Клеточный цикл — это жизненный цикл клетки.Во время этого цикла он растет и делится. Между всеми стадиями существуют контрольные точки, чтобы белки могли определить, готова ли клетка начать следующую фазу цикла.

Покой (G

₀ )

Покой, также известный как старение или покой, — это фаза, в которой клетка не делится активно. Он также известен как Gap 0 или G ₀ . Эта стадия считается началом клеточного цикла, хотя это та стадия, которую клетки могут достичь, а затем прекратить деление на неопределенное время, что завершает клеточный цикл.Клетки печени, желудка, почек и нервной системы — все это примеры клеток, которые могут достичь этой стадии и оставаться в ней в течение длительных периодов времени. Это также может произойти при повреждении ДНК клетки. Однако большинство клеток вообще не переходят в стадию G ₀ и могут бесконечно делиться на протяжении всей жизни организма.

Interphase

Во время интерфазы клетка растет и принимает питательные вещества, готовясь к делению. Интерфаза занимает около 90 процентов клеточного цикла.Он состоит из трех частей: Промежуток 1, Синтез и Промежуток 2.

• Промежуток 1 (G ₁ ) также известен как фаза роста. Клетка становится больше и увеличивает запас белков, а также органелл, таких как митохондрии, производящие энергию.
• Синтез (S) — это фаза репликации ДНК. Во время синтеза хромосомы реплицируются, так что каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид. В конце этой фазы количество ДНК в клетке увеличивается вдвое.
• Разрыв 2 (G ₂ ) — еще одна фаза роста. Клетка становится еще больше, чтобы подготовиться к митотическому делению, а остальные органеллы дублируются.

Митоз (M)

Митоз, или M-фаза, — это когда клетка начинает организовывать свою дублированную ДНК для разделения на две дочерние клетки . Хромосомы разделяются, так что каждая хромосома входит в каждую дочернюю клетку. Это приводит к тому, что дочерние клетки имеют хромосомы, идентичные родительской клетке.Сам митоз делится на профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Каждая фаза отмечает различные моменты в процессе разделения ДНК. Затем за митозом следует процесс, называемый цитокинез , во время которого клетка отделяет свои ядра и другие органеллы, готовясь к делению, а затем физически делится на две клетки.

Примеры эукариотической клетки

Растительные клетки

Растительные клетки образуют толстые клеточные стенки

Растительные клетки уникальны среди эукариотических клеток по нескольким причинам.Они имеют усиленные клеточные стенки толщиной , изготовленные из целлюлозы, которые помогают поддерживать структурную поддержку в растении. Каждая растительная клетка имеет большую вакуоль в центре, что позволяет ей поддерживать тургорного давления. Тургорное давление возникает из-за того, что вода в центральной вакуоли выталкивается наружу на стенки клеток. Клетки растений также содержат органеллы, называемые хлоропластами , которые содержат молекулу хлорофилла. Эта важная молекула используется в процессе фотосинтеза , так растения производят сахар, используя энергию света.

Клетки грибов

Как и клетки растений, клетки грибов также имеют клеточную стенку, но их клеточная стенка состоит из хитина (то же самое вещество, которое содержится в экзоскелетах насекомых). Некоторые грибы имеют перегородки , которые представляют собой отверстия, которые позволяют органеллам и цитоплазме проходить между ними. Это делает менее четкими границы между разными ячейками. Большинство грибов живут под землей или в разлагающемся органическом веществе, где мицелиальная сеть может содержать миллионы взаимосвязанных клеток.

Клетки грибов часто разделяют цитоплазму через перегородки.

Клетки животных

Клетки животных не имеют клеточных стенок. Вместо этого у них есть только плазматическая мембрана. Отсутствие клеточной стенки позволяет животным клеткам принимать самые разные формы. Это позволяет происходить процессам фагоцитоза («поедание клеток») и пиноцитоза («питье клеток»). Клетки животных отличаются от клеток растений тем, что они не имеют хлоропластов и имеют много меньших вакуолей вместо большой центральной вакуоли.

Простейшие

Простейшие — это эукариотические организмы, состоящие из одной клетки. Они могут перемещаться, поедать другие мелкие организмы и переваривать пищу в вакуолях. У некоторых простейших есть много ресничек , которые представляют собой небольшие подвижные волоски, которые позволяют им плавать. Другие используют большие жгутики — структуры, похожие на большой хвост, — чтобы плавать по воде. У некоторых протистов также есть тонкий слой, называемый пленкой , который обеспечивает поддержку клеточной мембраны.

Несколько типов простейших

Викторина

Эукариотические клетки — определение, характеристики, структура, примеры

Главная »Клеточная биология» Эукариотические клетки — определение, характеристики, структура, примеры

Определение эукариотических клеток

Эукариотические клетки — это клетки, которые имеют сложную структуру и функции, поскольку они имеют связанное с мембраной четко определенное ядро ​​и другие связанные с мембраной органеллы.

• Термин «эукариот» происходит от греческих слов: «eu» означает «истинный», а «karyon» означает «ядро».
• Эукариотические клетки имеют более совершенный структурный состав по сравнению с прокариотами.
• Благодаря этим достижениям эукариотические клетки способны выполнять более сложные функции, чем прокариотические клетки .

Характеристики эукариотических клеток

Общие характеристики эукариотических клеток перечислены ниже:

1. Размер эукариотических клеток значительно больше, чем прокариотических клеток, так как размер колеблется от 10 до 100 мкм в диаметре.
2. Форма эукариотических клеток значительно зависит от типа клетки. Некоторые клетки плейоморфны, как амебы, тогда как некоторые имеют определенную форму, как клетки растений. На форму клеток сильно влияют факторы окружающей среды, а также другие функциональные адаптации.
3. Эукариотические клетки имеют более развитую клеточную организацию с множеством мембраносвязанных органелл и четко выраженным ядром.
4. Генетический материал эукариотических клеток — это ДНК, она линейна и имеет несколько источников репликации.
5. Ядро эукариотических клеток окружено сложной ядерной мембраной. Хромосомы в ядре образуют комплекс с гистоновым белком, образуя линейные хромосомы в отличие от кольцевых хромосом прокариот.
6. Клеточная стенка, которая присутствует в некоторых эукариотических клетках, состоит из целлюлозы или других углеводов.
7. Некоторые эукариотические клетки, такие как дрожжевые клетки, размножаются бесполым путем митоза или деления, тогда как другие клетки размножаются половым путем.

Рисунок: Эукариотические клетки.Изображение создано с помощью biorender.com

Структура (компоненты / части) эукариотической клетки

Эукариотические клетки намного больше по размеру по сравнению с прокариотическими клетками, имея объем примерно в 10 000 раз больше, чем прокариотические клетки. Эукариотические клетки состоят из ряда мембраносвязанных и безмембранных органелл, которые работают вместе, поддерживая организацию и функции клетки. Общие компоненты / части в эукариотических клетках следующие:

Стенка клетки

• Клеточная стенка присутствует в некоторых эукариотических клетках, таких как некоторые протисты, грибковые и растительные клетки.
• Клеточная стенка растений и некоторых простейших состоит из микрофибрилл целлюлозы и сети гликанов, встроенных в матрицу полисахаридов пектина.
• Состав клеточной стенки в клетках грибов отличается, так как в клетках грибов клеточная стенка состоит из другого полисахарида, хитина.
• Однако функция клеточной стенки у эукариотических клеток аналогична. Клеточная стенка обеспечивает поддержку и форму эукариотическим клеткам.

Клеточная мембрана / Плазматическая мембрана / Цитоплазматическая мембрана

• Клеточная мембрана эукариотических клеток находится внутри клеточной стенки.
• В клетках без клеточной стенки клеточная мембрана функционирует как самое внешнее покрытие, которое отделяет внутреннее содержимое клетки от внешней среды.
• Плазматическая мембрана состоит из фосфолипидного бислоя со встроенными белками, заключенными между двумя слоями.
• Состав клеточной мембраны сходен у эукариот и прокариот.

Цитоплазма

• Цитоплазма эукариотической клетки представляет собой заполненное жидкостью пространство, в котором находятся все внутренние клеточные органеллы и другие молекулы.
• Цитоплазма состоит из желеобразного цитозоля и водорастворимого раствора, содержащего минералы, ионы и другие молекулы.
• Количество цитоплазмы выше в эукариотических клетках по сравнению с прокариотическими клетками, поскольку объем цитоплазмы больше в эукариотических клетках.

Ядро

• Ядро — это органелла, присутствующая в цитоплазме эукариотической клетки.
• Это более сложно, чем прокариотическое ядро, поскольку ядро ​​окружено ядерной мембраной, имеющей состав, подобный плазматической мембране.
• Геном эукариотической клетки присутствует внутри ядра, где он остается связанным с различными белками, такими как гистоновый белок.
• Внутри ядра молекулы ДНК расположены в линейных и более организованных хромосомах.
• Кроме того, в ядре также находится ядрышко, которое не окружено мембраной, но содержит белки, из которых состоят рибосомы и рРНК.

Рибосомы

• В эукариотических клетках рибосомы 80S-типа содержат субъединицы 60S и 40S.
• Более крупная субъединица состоит из 5S РНК, 28S РНК и белков, тогда как меньшая субъединица состоит из 18S РНК и 33 белков.
• Рибосомы в эукариотических клетках либо прикреплены к эндоплазматической сети, либо свободны в цитоплазме.

Митохондрии и пластиды

• Митохондрии и пластиды — это мембраносвязанные органеллы, обнаруженные в цитоплазме эукариотических клеток.
• И митохондрии, и пластиды содержат внехромосомную ДНК, которая регулирует функции органелл.
• В митохондриях внешняя мембрана состоит из фосфолипидного бислоя, тогда как внутренний слой свернут в кристы, где выполняется основная физиологическая функция клетки.
• Пластиды находятся в эукариотических клетках растений и водорослей, которые придают клетке цвет. Кроме того, пластиды содержат зеленый пигмент хлорофилл, необходимый для фотосинтеза.

Цитоскелетные структуры

• Многие эукариотические клетки имеют цитоплазматические выступы, такие как жгутики и реснички, которые участвуют в движении, питании и ощущении этих клеток.
• Эти структуры в основном состоят из белков тубулина, поддерживаемых микрофиламентами и микротрубочками.
• Цитоскелетные структуры также присутствуют в цитоплазме, которые обеспечивают форму и поддержку клетки.

Деление эукариотических клеток (размножение)

Некоторые эукариотические клетки могут делиться только бесполым путем, в то время как другие эукариотические клетки делятся как половым, так и бесполым путем.

Бесполое размножение

• Бесполое размножение характерно для всех эукариотических клеток, за исключением репродуктивных клеток, которые образуют мужскую и женскую гаметы.
• Наиболее распространенным способом бесполого размножения является митоз, при котором клетка увеличивается в два раза, а затем делится, образуя две идентичные дочерние клетки.
• Одноклеточные клетки грибов и протисты делятся почкованием, при этом новые клетки возникают на поверхности делящихся клеток в виде цепочки.
• Такие процессы, как двойное деление и множественное деление, также наблюдаются в клетках примитивных эукариот.
• Также известно, что некоторые грибы могут делиться / размножаться бесполым путем посредством споруляции.

Половое размножение

• Клетки репродуктивной системы растений и животных делятся половым методом.
• В этом методе клетка мейотически делилась с образованием четырех дочерних клеток, каждая из которых имеет половину количества хромосом по сравнению с их родительской клеткой.
• Половое размножение в эукариотических клетках отвечает за различия в разных клетках.

Примеры эукариотических клеток

Растительные клетки Изображение создано с помощью biorender.com

• Растительные клетки представляют собой примеры эукариотических клеток, в которых имеется толстая клеточная стенка, состоящая из целлюлозы, которая придает клетке форму и структуру.
• Каждая клетка растения имеет более крупную вакуоль в цитоплазме, которая поддерживает тургорное давление клетки.
• Кроме того, растительные клетки уникальны среди эукариотических клеток, поскольку они содержат хлоропласты, содержащие хлорофилл, который играет важную роль в процессе фотосинтеза.

Подробнее: растительные клетки — определение, маркированная диаграмма, структура, части, органеллы

Клетки животных Изображение создано с помощью biorender.com

• Клетки животных — еще одна группа эукариотических клеток, у которых нет жесткой клеточной стенки.
• Отсутствие клеточной стенки у животных позволяет клеткам принимать различные формы и способствует процессам фагоцитоза и пиноцитоза.
• Клетки животных отличаются от клеток растений тем, что имеют меньшую вакуоль и не содержат хлоропластов.
• Клетки животных имеют дополнительные органеллы, центриоли, которые генерируют митотический аппарат, необходимый во время деления клеток.

Узнайте больше: животная клетка — определение, структура, части, функции и диаграмма

Грибковые клетки

• Клетки грибов похожи на клетки растений в том, что они также имеют жесткую клеточную стенку.
• Однако клеточная стенка состоит из хитина, а не целлюлозы.
• Некоторые грибы одноклеточны, как дрожжи, у которых есть крошечные отверстия в клеточной мембране, которые позволяют клеткам обмениваться цитоплазмой и другими органеллами.

Протисты

• Протисты — одноклеточные эукариоты, которые примитивны по сравнению с растительными или животными клетками.
• У большинства протистов нет клеточной стенки, а у некоторых она есть.
• Известно, что у многих протистов хлоропласты содержат хлорофилл, в то время как у других могут быть другие фотосинтетические пигменты.
• Известно, что у протистов ресничек и жгутиков, которые помогают клеткам двигаться.

Ссылки и источники

• 1% — https://www.vedantu.com/biology/difference-between-cilia-and-flagella
• 1% — https: //www.researchgate.сеть / публикация / 11364481_Структура_и_Функция_эукариотической_Рибосомы
• 1% — https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3252087/
• 1% — https://www.asmscience.org/content/journal/microbiolspec/10.1128/microbiolspec.FUNK-0035-2016
• 1% — https://www.answers.com/Q/How_is_genetic_material_organized_in_eukaryotic_cells
• 1% — https://sites.google.com/a/edubuzz.org/nat5biopl/unit-1-cell-biology/1-cell-structure
• 1% — https: // opentextbc.ca / conceptofbiologyopenstax / chapter / eukaryotic-cells /
• 1% — https://courses.lumenlearning.com/boundless-biology/chapter/eukaryotic-cells/
• 1% — https://byjus.com/biology/eukaryotic-cells/
• 1% — https://byjus.com/biology/cells/
• 1% — https://byjus.com/biology/budding/
• 1% — http://www.scientistcindy.com/prokaryotic-and-eukaryotic-cells.html
• <1% - https://www.oughttco.com/types-of-cells-1224602
• <1% - https: // www.thinkco.com/cytoplasm-defined-373301
• <1% - https://www.microscopemaster.com/cell-wall.html
• <1% - https://socratic.org/questions/how-can-eukaryotic-cells-divide
• <1% - https://schoolpk.org/reproduction/
• <1% - https://quizlet.com/270921720/chapter-15-study-guide-flash-cards/
• <1% - https://quizlet.com/159800594/ap-bio-unit-2-practice-flash-cards/
• <1% - https://en.wikipedia.org/wiki/Meiosis
• <1% - https: // byjus.com / биология / пластиды /
• <1% - https://byjus.com/biology/cytoplasm-structure-function/
• <1% - https://brainly.in/question/11513900
• <1% - https://biologywise.com/cell-nucleus-structure-functions
• <1% - https://biodifferences.com/difference-between-plasma-membrane-and-cell-wall.html
• <1% - https://answers.yahoo.com/question/index?qid=20140228221254AA4tDyA
• <1% - https://answers.yahoo.com/question/index?qid=20071014121503AAGMYdY

Категории Клеточная биология Теги Эукариоты, Эукариотические клетки сообщение навигации

4.3A: Характеристики эукариотических клеток

Эукариотическая клетка имеет истинное мембраносвязанное ядро ​​и другие мембранные органеллы, которые позволяют выполнять компартментализацию функций.

Задачи обучения

• Описать структуру эукариотических клеток

Ключевые моменты

• Эукариотические клетки больше прокариотических клеток и имеют «истинное» ядро, мембраносвязанные органеллы и палочковидные хромосомы.
• Ядро содержит ДНК клетки и управляет синтезом белков и рибосом.
• Митохондрии отвечают за производство АТФ; эндоплазматический ретикулум модифицирует белки и синтезирует липиды; а в аппарате Гольджи происходит сортировка липидов и белков.
• Пероксисомы осуществляют реакции окисления, которые расщепляют жирные кислоты и аминокислоты и выводят токсины из ядов; везикулы и вакуоли функционируют при хранении и транспортировке.
• В клетках животных есть центросома и лизосомы, а в клетках растений их нет.
• Клетки растений имеют клеточную стенку, большую центральную вакуоль, хлоропласты и другие специализированные пластиды, в то время как клетки животных не имеют.

Ключевые термины

• эукариот : Имеющие сложные клетки, в которых генетический материал организован в связанные с мембраной ядра.
• Органелла : Специализированная структура внутри клеток, которая выполняет определенный жизненный процесс (например, рибосомы, вакуоли).
• фотосинтез : процесс, с помощью которого растения и другие фотоавтотрофы производят углеводы и кислород из углекислого газа, воды и световой энергии в хлоропластах

Структура эукариотических клеток

Подобно прокариотической клетке, эукариотическая клетка имеет плазматическую мембрану, цитоплазму и рибосомы.Однако, в отличие от прокариотических клеток, эукариотические клетки имеют:

1. мембраносвязанное ядро ​​
2. многочисленные мембраносвязанные органеллы (включая эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, хлоропласты и митохондрии)
3. несколько палочковидных хромосом

Поскольку ядро ​​эукариотической клетки окружено мембраной, часто говорят, что у нее есть «истинное ядро». Органеллы (что означает «маленький орган») выполняют особые клеточные роли, так же как органы вашего тела выполняют особые роли.Они позволяют разделить разные функции на разные части клетки.

Ядро и его структуры

Обычно ядро ​​является наиболее заметной органеллой в клетке. У эукариотических клеток есть истинное ядро, что означает, что ДНК клетки окружена мембраной. Следовательно, ядро ​​содержит ДНК клетки и направляет синтез белков и рибосом, клеточных органелл, ответственных за синтез белка. Ядерная оболочка представляет собой структуру с двойной мембраной, которая составляет самую внешнюю часть ядра.И внутренняя, и внешняя мембраны ядерной оболочки представляют собой бислои фосфолипидов. Ядерная оболочка перемежается порами, которые контролируют прохождение ионов, молекул и РНК между нуклеоплазмой и цитоплазмой. Нуклеоплазма — это полутвердая жидкость внутри ядра, где мы находим хроматин и ядрышко. Более того, хромосомы — это структуры в ядре, состоящие из ДНК, генетического материала. У прокариот ДНК организована в единую кольцевую хромосому.У эукариот хромосомы представляют собой линейные структуры.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Эукариотическое ядро ​​: Ядро хранит хроматин (ДНК плюс белки) в гелеобразном веществе, называемом нуклеоплазмой. Ядрышко — это конденсированная область хроматина, в которой происходит синтез рибосом. Ядерная оболочка называется ядерной оболочкой. Она состоит из двух фосфолипидных бислоев: внешней и внутренней мембраны. Ядерная мембрана непрерывна с эндоплазматическим ретикулумом.Ядерные поры позволяют веществам входить в ядро ​​и выходить из него.

Другие мембраносвязанные органеллы

Митохондрии — это овальные органеллы с двойной мембраной, которые имеют собственные рибосомы и ДНК. Эти органеллы часто называют «энергетическими фабриками» клетки, потому что они ответственны за выработку аденозинтрифосфата (АТФ), основной молекулы, несущей энергию клетки, посредством клеточного дыхания. Эндоплазматический ретикулум модифицирует белки и синтезирует липиды, а в аппарате Гольджи происходит сортировка, маркировка, упаковка и распределение липидов и белков.Пероксисомы — это маленькие круглые органеллы, окруженные одиночными мембранами; они проводят реакции окисления, расщепляющие жирные кислоты и аминокислоты. Пероксисомы также выводят токсины из многих ядов, которые могут попасть в организм. Везикулы и вакуоли — это мембранные мешочки, которые функционируют при хранении и транспортировке. Помимо того факта, что вакуоли несколько больше, чем везикулы, между ними существует очень тонкое различие: мембраны везикул могут сливаться либо с плазматической мембраной, либо с другими мембранными системами внутри клетки.Все эти органеллы находятся в каждой эукариотической клетке.

Клетки животных и клетки растений

Хотя все эукариотические клетки содержат вышеупомянутые органеллы и структуры, между животными и растительными клетками есть некоторые поразительные различия. Клетки животных имеют центросомы и лизосомы, а клетки растений — нет. Центросома — это центр организации микротрубочек, расположенный рядом с ядрами клеток животных, в то время как лизосомы заботятся о пищеварительном процессе клетки.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Клетки животных : Несмотря на их фундаментальное сходство, есть некоторые поразительные различия между клетками животных и растений. Клетки животных имеют центриоли, центросомы и лизосомы, а клетки растений — нет.

Кроме того, у растительных клеток есть клеточная стенка, большая центральная вакуоль, хлоропласты и другие специализированные пластиды, тогда как у животных клеток нет. Клеточная стенка защищает клетку, обеспечивает структурную поддержку и придает форму клетке, в то время как центральная вакуоль играет ключевую роль в регулировании концентрации воды в клетке при изменении условий окружающей среды.Хлоропласты — это органеллы, осуществляющие фотосинтез.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Растительные клетки : Растительные клетки имеют клеточную стенку, хлоропласты, плазмодесматы и пластиды, используемые для хранения, и большую центральную вакуоль, тогда как у животных клеток нет.

прокариот и эукариот: в чем основные различия?

Каждый живой организм попадает в одну из двух групп: эукариоты или прокариоты. Клеточная структура определяет, к какой группе принадлежит организм.В этой статье мы подробно объясним, что такое прокариоты и эукариоты, и обозначим различия между ними.

Определение прокариот

Прокариоты — это одноклеточные организмы, не имеющие мембраносвязанных структур, наиболее примечательной из которых является ядро. Прокариотические клетки, как правило, представляют собой небольшие простые клетки, размером около 0,1-5 мкм в диаметре.

Ключевые структуры, присутствующие в прокариотной клетке

Хотя прокариотические клетки не имеют мембраносвязанных структур, у них действительно есть отдельные клеточные области.В прокариотических клетках ДНК связывается вместе в области, называемой нуклеоидом.

Характеристики прокариотической клетки

Вот разбивка того, что вы можете найти в прокариотической бактериальной клетке.

• Нуклеоид: Центральная область клетки, содержащая ее ДНК.
• Рибосомы: Рибосомы отвечают за синтез белка.
• Клеточная стенка: Клеточная стенка обеспечивает структуру и защиту от внешней среды.У большинства бактерий жесткая клеточная стенка состоит из углеводов и белков, называемых пептидогликанами.
• Клеточная мембрана: Каждый прокариот имеет клеточную мембрану, также известную как плазматическая мембрана, которая отделяет клетку от внешней среды.
• Капсула: У некоторых бактерий есть слой углеводов, окружающий клеточную стенку, который называется капсулой. Капсула помогает бактериям прикрепляться к поверхностям.
• Фимбрии: Фимбрии — это тонкие, похожие на волосы структуры, которые помогают прикрепляться к клеткам.
• Пили: Пили — это палочковидные структуры, выполняющие множество функций, включая прикрепление и перенос ДНК.
• Жгутики: Жгутики — это тонкие, похожие на хвост структуры, которые помогают двигаться.

Примеры прокариот

Бактерии и археи — это два типа прокариот.

Есть ли у прокариот митохондрии?

Нет, прокариоты не имеют митохондрий. Митохондрии встречаются только в эукариотических клетках. Это также верно для других мембраносвязанных структур, таких как ядро ​​и аппарат Гольджи (подробнее об этом позже).

Одна теория эволюции эукариот предполагает, что митохондрии были первыми прокариотическими клетками, которые жили внутри других клеток. Со временем эволюция привела к тому, что эти отдельные организмы функционировали как единый организм в форме эукариота.

Определение эукариот

Эукариоты — это организмы, клетки которых имеют ядро ​​и другие органеллы, окруженные плазматической мембраной. Органеллы — это внутренние структуры, отвечающие за множество функций, таких как производство энергии и синтез белка.

Ключевые структуры, присутствующие в эукариотической клетке.

Эукариотические клетки большие (около 10–100 мкм) и сложные. Хотя большинство эукариот являются многоклеточными организмами, есть некоторые одноклеточные эукариоты.

Характеристики эукариотической клетки

Внутри эукариотической клетки каждая мембраносвязанная структура выполняет определенные клеточные функции. Вот обзор многих основных компонентов эукариотических клеток.

• Ядро: Ядро хранит генетическую информацию в форме хроматина.
• Ядрышко: Ядрышко находится внутри ядра и является частью эукариотических клеток, где вырабатывается рибосомная РНК.
• Плазменная мембрана: Плазматическая мембрана представляет собой бислой фосфолипидов, который окружает всю клетку и включает в себя органеллы внутри.
• Цитоскелет или клеточная стенка: Цитоскелет или клеточная стенка обеспечивает структуру, позволяет клеткам двигаться и играет роль в делении клеток.
• Рибосомы: Рибосомы отвечают за синтез белка.
• Митохондрии: Митохондрии, также известные как электростанции клетки, отвечают за производство энергии.
• Цитоплазма: Цитоплазма — это область клетки между ядерной оболочкой и плазматической мембраной.
• Цитозоль: Цитозоль представляет собой гелеобразное вещество внутри клетки, которое содержит органеллы.
• Эндоплазматический ретикулум: Эндоплазматический ретикулум — это органелла, предназначенная для созревания и транспортировки белка.
• Везикулы и вакуоли: Везикулы и вакуоли представляют собой мембранные мешочки, участвующие в транспортировке и хранении.

Другие общие органеллы, обнаруженные у многих, но не у всех эукариот, включают аппарат Гольджи, хлоропласты и лизосомы.

Примеры эукариот

Животные, растения, грибы, водоросли и простейшие — все являются эукариотами.

Сравнение прокариот и эукариот

Вся жизнь на Земле состоит либо из эукариотических клеток, либо из прокариотических клеток.Прокариоты были первой формой жизни. Ученые считают, что эукариоты произошли от прокариот около 2,7 миллиарда лет назад.

Основное различие между этими двумя типами организмов состоит в том, что у эукариотических клеток есть мембраносвязанное ядро, а у прокариотических клеток нет. В ядре эукариоты хранят свою генетическую информацию. У прокариот ДНК связана вместе в области нуклеоида, но не хранится в мембраносвязанном ядре.

Ядро — только одна из многих мембраносвязанных органелл у эукариот.С другой стороны, прокариоты не имеют мембраносвязанных органелл. Еще одно важное отличие — структура ДНК. ДНК эукариот состоит из множества молекул двухцепочечной линейной ДНК, в то время как ДНК прокариот является двухцепочечной и кольцевой.

Ключевые сходства между прокариотами и эукариотами

Сравнение, показывающее общие и уникальные особенности прокариот и эукариот

Все клетки, будь то прокариотические или эукариотические, имеют эти четыре характеристики: 1

.ДНК

2. Плазматическая мембрана

3. Цитоплазма

4. Рибосомы

Транскрипция и трансляция в прокариотах по сравнению с эукариотами

В прокариотических клетках транскрипция и трансляция связаны, что означает, что трансляция начинается во время синтеза мРНК.

В эукариотических клетках транскрипция и трансляция не связаны. Транскрипция происходит в ядре, производя мРНК. Затем мРНК покидает ядро, и трансляция происходит в цитоплазме клетки.

Каковы основные различия между прокариотами и эукариотами?

Прокариоты и эукариоты различаются по нескольким важным направлениям — эти различия включают структурные вариации — наличие или отсутствие ядра, наличие в клетке мембраносвязанных органелл и молекулярные вариации, в том числе круговую или линейную форму ДНК. . Различия суммированы в таблице ниже. Связанный 9103

	Прокариот	Эукариот
Ядро	Отсутствует
Мембрана 4 Структура клетки	Одноклеточная	В основном многоклеточная; некоторые одноклеточные
Размер ячейки	Меньше (0.1-5 мкм)	Более крупный (10-100 мкм)
Сложность	Более простой	Более сложный
Форма ДНК	Круглый	Линейный	Бактерии, археи	Животные, растения, грибы, протисты

Структура клеток прокариотов и эукариот

Структура клеток прокариотов и эукариотов

В 1950-х годах ученые разработали концепцию, согласно которой все организмы можно отнести к прокариотам, или эукариотам. Клетки всех прокариот и эукариот обладают двумя основными характеристиками: плазматической мембраной, также называемой клеточной мембраной, и цитоплазмой. Однако клетки прокариот проще, чем у эукариот. Например, у прокариотических клеток нет ядра, в то время как у эукариотических клеток есть ядро. В прокариотических клетках отсутствуют внутренние клеточные тела (органеллы), тогда как у эукариотических клеток они есть. Примерами прокариот являются бактерии и архей. Примерами эукариот являются простейшие, грибы, растения и животные (все, кроме прокариот).

Плазменная мембрана

Все прокариотические и эукариотические клетки имеют плазматические мембраны. Плазматическая мембрана (также известная как клеточная мембрана ) является самой внешней поверхностью клетки, которая отделяет клетку от внешней среды. Плазматическая мембрана состоит в основном из белков и липидов, особенно фосфолипидов. Липиды расположены в двух слоях (бислой ). Белки, встроенные в бислой, кажутся плавающими в липиде, поэтому мембрана постоянно находится в движении.Поэтому мембрану называют жидкой мозаичной структурой . В жидкой мозаичной структуре белки выполняют большинство функций мембраны.

Раздел «Движение через плазменную мембрану» далее в этой главе описывает процесс, посредством которого материалы проходят между внутренней и внешней частью ячейки.

Цитоплазма и органеллы

Все прокариотные и эукариотические клетки также имеют цитоплазмы (или цитозоль ), полужидкое вещество, составляющее объем клетки.По сути, цитоплазма представляет собой гелеобразный материал, заключенный в плазматическую мембрану.

В цитоплазме эукариотических клеток находится ряд связанных с мембраной тел, называемых органеллами («маленькие органы»), которые обеспечивают специализированную функцию внутри клетки.

Одним из примеров органелл является эндоплазматический ретикулум (ER). ER представляет собой серию мембран, простирающихся по цитоплазме эукариотических клеток. В некоторых местах ER усеяна субмикроскопическими тельцами, называемыми рибосомами. Этот тип ER называется черновым ER . В других местах рибосом нет. Этот тип ER называется гладким ER . Грубый ER — это место синтеза белка в клетке, потому что он содержит рибосомы; однако гладкий ER лишен рибосом и отвечает за производство липидов. В рибосомах аминокислоты фактически связаны вместе, образуя белки. Цистерны представляют собой пространства внутри складок мембран ЭР.

Другая органелла — это аппарат Гольджи (также называемый тело Гольджи ).Аппарат Гольджи представляет собой серию уплощенных мешочков, обычно закрученных по краям. В теле Гольджи белки и липиды клетки обрабатываются и упаковываются перед отправкой в ​​конечный пункт назначения. Для выполнения этой функции самый внешний мешок тела Гольджи часто выпячивается и разрывается, образуя каплевидные пузырьки, известные как секреторные пузырьки .

Органелла, называемая лизосомой (см. Рис. 3-1), происходит от тела Гольджи. Это каплевидный мешок из ферментов в цитоплазме.Эти ферменты используются для пищеварения внутри клетки. Они разрушают частицы пищи, попавшие в клетку, и делают продукты доступными для употребления; они также помогают разрушать старые клеточные органеллы. Ферменты также содержатся в цитоплазматическом теле, называемом пероксисомой .

Рисунок 3-1 Компоненты идеализированной эукариотической клетки. На схеме показаны относительные размеры и расположение частей ячейки.

Органелла, которая выделяет количество энергии для образования аденозинтрифосфата (АТФ), — это митохондрия (форма множественного числа — митохондрии ).Поскольку митохондрии участвуют в высвобождении и хранении энергии, их называют «электростанциями клеток».

Клетки зеленых растений, например, содержат органеллы, известные как хлоропласты , , которые функционируют в процессе фотосинтеза. Внутри хлоропластов энергия солнца поглощается и преобразуется в энергию молекул углеводов. Клетки растений, специализирующиеся на фотосинтезе, содержат большое количество хлоропластов, которые имеют зеленый цвет, потому что пигменты хлорофилла в хлоропластах зеленые.Листья растения содержат многочисленные хлоропласты. Клетки растений, не специализирующиеся на фотосинтезе (например, клетки корней), не являются зелеными.

Органелла, обнаруженная в зрелых растительных клетках, представляет собой большую заполненную жидкостью центральную вакуоль . Вакуоль может занимать более 75 процентов растительной клетки. В вакуоли растение хранит питательные вещества, а также токсичные отходы. Давление внутри растущей вакуоли может вызвать набухание клетки.

Цитоскелет представляет собой взаимосвязанную систему волокон, нитей и переплетенных молекул, которые придают структуру клетке.Основными компонентами цитоскелета являются микротрубочки, микрофиламенты и промежуточные филаменты. Все они собраны из субъединиц белка.

Центриоль Органелла представляет собой цилиндрическую структуру, которая встречается попарно. Центриоли участвуют в делении клеток.

Многие клетки имеют специализированные цитоскелетные структуры, называемые жгутиками и ресничками. Жгутики — длинные волосовидные органеллы, которые отходят от клетки, позволяя ей двигаться. В прокариотических клетках, таких как бактерии, жгутики вращаются, как гребной винт моторной лодки.В эукариотических клетках, таких как некоторые простейшие и сперматозоиды, жгутики вращаются и продвигают клетку. Реснички короче и многочисленнее жгутиков. В движущихся клетках реснички синхронно колеблются и перемещают клетку вперед. Paramecium — хорошо известное мерцательное простейшее. Реснички также находятся на поверхности нескольких типов клеток, например, выстилающих дыхательные пути человека.

Ядро

Прокариотические клетки лишены ядра ; слово прокариот означает «примитивное ядро».С другой стороны, у эукариотических клеток есть отчетливое ядро.

Ядро эукариотических клеток состоит в основном из белка и дезоксирибонуклеиновой кислоты, или ДНК. ДНК плотно намотана на особые белки, называемые гистонами ; смесь белков ДНК и гистонов называется хроматином . Хроматин еще больше свернут в отдельные нити, называемые хромосомами . Функциональные сегменты хромосом называются генами . Примерно 21 000 генов расположены в ядрах всех клеток человека.

Ядерная оболочка , внешняя мембрана, окружает ядро ​​эукариотической клетки. Ядерная оболочка представляет собой двойную мембрану, состоящую из двух липидных слоев (по аналогии с плазматической мембраной). Поры в ядерной оболочке позволяют внутренней ядерной среде общаться с внешней ядерной средой.

Внутри ядра находятся две или более плотных органеллы, называемые ядрышками (единственная форма — ядрышко ).В ядрышках субмикроскопические частицы, известные как рибосомы , собираются перед их выходом из ядра в цитоплазму.

Хотя прокариотические клетки не имеют ядра, у них есть ДНК. ДНК свободно существует в цитоплазме в виде замкнутой петли. В нем нет белка, который поддерживает его, и нет мембраны, покрывающей его. Бактерия обычно имеет хромосому с одной петлей.

Стенка клетки

Многие виды прокариот и эукариот содержат структуру вне клеточной мембраны, называемую клеточной стенкой . За некоторыми исключениями, все прокариоты имеют толстые жесткие клеточные стенки, которые придают им форму. Среди эукариот некоторые простейшие, а также все грибы и растения имеют клеточные стенки. Однако клеточные стенки у этих организмов не идентичны. У грибов клеточная стенка содержит полисахарид, называемый хитином . Растительные клетки, напротив, не содержат хитина; их клеточные стенки состоят исключительно из полисахаридной целлюлозы.

Стенки клеток обеспечивают поддержку и помогают клеткам противостоять механическому давлению, но они не являются твердыми, поэтому материалы могут довольно легко проходить сквозь них.Клеточные стенки не являются селективными устройствами, в отличие от плазматических мембран.

Цикл эукариотических клеток — Принципы биологии

У эукариот есть два основных типа клеточного деления: митоз и мейоз. Митоз используется для производства новых клеток тела для роста и заживления, в то время как мейоз используется для производства половых клеток (яйцеклеток и сперматозоидов). О мейозе мы поговорим в одной из следующих глав.

Клеточный цикл — это упорядоченная серия событий, включающих рост клеток и деление клеток, в результате которых через митоз образуются две новые дочерние клетки.Длина клеточного цикла сильно варьируется даже внутри клеток отдельного организма. У людей частота обновления клеток колеблется от нескольких часов на раннем этапе эмбрионального развития до в среднем от двух до пяти дней для эпителиальных клеток или до всей жизни человека, проведенной без деления в специализированных клетках, таких как нейроны коры или клетки сердечной мышцы. Также существует вариация времени, которое клетка проводит в каждой фазе клеточного цикла. Когда быстро делящиеся клетки млекопитающих выращивают в культуре (вне тела при оптимальных условиях роста), продолжительность цикла составляет приблизительно 24 часа.Время событий клеточного цикла контролируется механизмами, которые являются как внутренними, так и внешними по отношению к клетке.

Клетки на пути к клеточному делению проходят через серию точно рассчитанных и тщательно регулируемых стадий роста, репликации ДНК и деления, в результате которых образуются две генетически идентичные клетки. Клеточный цикл состоит из двух основных фаз: интерфазы и митотической фазы (, рисунок 1, ). Во время интерфазы клетка растет, и ДНК реплицируется. Во время митотической фазы реплицированная ДНК и цитоплазматическое содержимое разделяются, и клетка делится.

Рисунок 1: Ячейка упорядоченно проходит серию фаз. Во время интерфазы G1 включает рост клеток и синтез белка, фаза S включает репликацию ДНК и репликацию центросомы, а G2 включает дальнейший рост и синтез белка. Митотическая фаза следует за интерфазой. Митоз — это деление ядра, во время которого дублированные хромосомы разделяются и распределяются по дочерним ядрам. Обычно клетка делится после митоза в процессе, называемом цитокинезом, при котором цитоплазма делится и образуются две дочерние клетки.

Во время интерфазы клетка претерпевает нормальные процессы, а также готовится к клеточному делению. Для перехода клетки из интерфазы в митотическую фазу должны быть выполнены многие внутренние и внешние условия. Три этапа межфазного взаимодействия называются G ₁ , S и G ₂ .

G

₁ Фаза (первый разрыв)

Первая стадия межфазной границы называется фазой G ₁ (первый промежуток), потому что с микроскопической точки зрения небольшие изменения видны. Однако на стадии G ₁ клетка достаточно активна на биохимическом уровне.Клетка накапливает строительные блоки хромосомной ДНК и связанных белков, а также накапливает достаточные запасы энергии для выполнения задачи репликации каждой хромосомы в ядре.

S-фаза (синтез ДНК)

На протяжении всей интерфазы ядерная ДНК остается в полуконденсированной конфигурации хроматина. В S-фазе репликация ДНК может происходить посредством механизмов, которые приводят к образованию идентичных пар молекул ДНК — сестринских хроматид — которые прочно прикреплены к центромерной области ( Рисунок 2, ).

Рисунок 2 Репликация ДНК во время фазы S копирует каждую линейную хромосому. Хромосомы остаются прикрепленными вместе в области, называемой центромерой. Фото: Лиза Барти

Центросома также дублируется во время S фазы. Две центросомы дадут начало митотическому веретену, аппарату, который управляет движением хромосом во время митоза. В центре каждой животной клетки центросомы животных клеток связаны с парой стержневидных объектов, центриолей , , которые расположены под прямым углом друг к другу.Центриоли помогают организовать деление клеток. Центриоли отсутствуют в центросомах других видов эукариот, таких как растения и большинство грибов.

Рисунок 3 (а) Структура центриолей, составляющих центросому. (б) Центриоли дают начало митотическому веретену (серые нитевидные структуры). Фото: CNX OpenStax Microbiology.

G

₂ Фаза (второй разрыв)

В фазе G ₂ клетка пополняет запасы энергии и синтезирует белки, необходимые для манипуляции с хромосомами.Некоторые клеточные органеллы дублируются, а цитоскелет разбирается, чтобы обеспечить ресурсы для митотической фазы. Во время G ₂ может происходить дополнительный рост клеток. Последние приготовления к митотической фазе должны быть завершены до того, как клетка сможет вступить в первую стадию митоза.

Рисунок 4: Митоз в клетках корня лука. Клетки на этом изображении находятся на разных стадиях митоза. (Кредит: Спайк Уокер. Wellcome Images [email protected])

Чтобы создать две дочерние клетки, необходимо разделить содержимое ядра и цитоплазмы.Митотическая фаза — это многоступенчатый процесс, во время которого дублированные хромосомы выравниваются, разделяются и перемещаются к противоположным полюсам клетки, а затем клетка делится на две новые идентичные дочерние клетки. Первая часть митотической фазы, митоз , состоит из пяти стадий, которые завершают ядерное деление ( Рисунок 5, ). Вторая часть митотической фазы, называемая цитокинезом , — это физическое разделение цитоплазматических компонентов на две дочерние клетки.Хотя стадии митоза у большинства эукариот схожи, процесс цитокинеза у эукариот, имеющих клеточные стенки, таких как клетки растений, совершенно иной.

Рисунок 5 Краткое описание процесса митоза. Фотография предоставлена ​​Оганессон007, Викимедиа.

Профаза

Во время профазы, «первой фазы», ​​ядерная оболочка начинает диссоциировать на маленькие пузырьки, а мембранные органеллы (такие как аппарат Гольджи и эндоплазматический ретикулум) фрагментируются и рассеиваются по направлению к краям клетки.Ядрышко исчезает. Центросомы начинают двигаться к противоположным полюсам клетки. Микротрубочки, которые образуют митотическое веретено, проходят между центросомами, раздвигая их дальше друг от друга по мере удлинения волокон микротрубочек. Сестринские хроматиды начинают более плотно сплетаться с помощью белков конденсина и становятся видимыми под световым микроскопом.

Рисунок 6 Профаза. Фотография предоставлена ​​Kelvin13; Викимедиа.

Прометафаза

Во время прометафазы , — «фазы первого изменения», многие процессы, которые были начаты в профазе, продолжают развиваться.Остатки фрагмента ядерной оболочки. Митотическое веретено продолжает развиваться, поскольку все больше микротрубочек собираются и растягиваются по длине бывшей ядерной области. Хромосомы становятся более конденсированными и дискретными. Каждая сестринская хроматида развивает белковую структуру, называемую кинетохорой , в центромерной области.

Рисунок 7 Прометафаза. Фотография предоставлена ​​Kelvin13; Викимедиа.

Белки кинетохоры привлекают и связывают микротрубочки митотического веретена. Когда микротрубочки веретена отходят от центросом, некоторые из этих микротрубочек входят в контакт и прочно связываются с кинетохорами.Как только митотическое волокно прикрепляется к хромосоме, хромосома будет ориентирована до тех пор, пока кинетохоры сестринских хроматид не окажутся напротив противоположных полюсов. В конце концов, все сестринские хроматиды будут прикреплены своими кинетохорами к микротрубочкам с противоположных полюсов. Микротрубочки веретена, которые не взаимодействуют с хромосомами, называются полярными микротрубочками. Эти микротрубочки перекрывают друг друга на полпути между двумя полюсами и способствуют удлинению клеток. Астральные микротрубочки расположены около полюсов, помогают в ориентации веретена и необходимы для регуляции митоза.

Рисунок 8 Во время прометафазы микротрубочки митотического веретена с противоположных полюсов прикрепляются к каждой сестринской хроматиде на кинетохоре. В анафазе связь между сестринскими хроматидами нарушается, и микротрубочки тянут хромосомы к противоположным полюсам.

Метафаза

Во время метафазы , «фазы изменения» все хромосомы выровнены в плоскости, называемой метафазной пластиной, или экваториальной плоскостью, посередине между двумя полюсами клетки.Сестринские хроматиды все еще плотно связаны друг с другом с помощью белков когезина. В это время хромосомы максимально уплотнены.

Рисунок 9 Метафаза. Фотография предоставлена ​​Kelvin13; Викимедиа.

Анафаза

Во время анафазы, «восходящей фазы», ​​когезиновые белки деградируют, и сестринские хроматиды разделяются на центромере. Каждая хроматида, теперь называемая хромосомой, быстро тянется к центросоме, к которой прикреплена ее микротрубочка. Клетка становится заметно удлиненной (овальной формы), когда полярные микротрубочки скользят друг относительно друга в метафазной пластинке, где они перекрываются.

Рисунок 10 Анафаза. Фотография предоставлена ​​Kelvin13; Викимедиа.

Телофаза

Во время телофазы, «дистанционной фазы», ​​хромосомы достигают противоположных полюсов и начинают деконденсироваться (распадаться), расслабляясь в конфигурацию хроматина. Митотические веретена деполимеризуются в мономеры тубулина, которые будут использоваться для сборки компонентов цитоскелета для каждой дочерней клетки. Ядерные оболочки формируются вокруг хромосом, а нуклеосомы появляются в ядерной области.

Рисунок 11 Телофаза.Фотография предоставлена ​​Kelvin13; Викимедиа.

Цитокинез, или «движение клеток», является второй основной стадией митотической фазы, во время которой завершается деление клетки посредством физического разделения цитоплазматических компонентов на две дочерние клетки. Деление не завершается до тех пор, пока компоненты клетки не будут разделены и полностью разделены на две дочерние клетки. Хотя стадии митоза у большинства эукариот схожи, процесс цитокинеза у эукариот, имеющих клеточные стенки, таких как клетки растений, совершенно иной.

В клетках, таких как клетки животных, у которых отсутствуют клеточные стенки, цитокинез следует за наступлением анафазы. Сократительное кольцо, состоящее из актиновых филаментов, образуется внутри плазматической мембраны на бывшей метафазной пластинке ( Рисунок 12, ). Нити актина притягивают экватор клетки внутрь, образуя щель. Эта трещина или «трещина» называется бороздой дробления. По мере того как актиновое кольцо сжимается, борозда углубляется, и в конечном итоге мембрана расщепляется надвое.

В клетках растений между дочерними клетками должна образоваться новая клеточная стенка.Во время интерфазы аппарат Гольджи накапливает ферменты, структурные белки и молекулы глюкозы, прежде чем они разбиваются на пузырьки и распределяются по делящейся клетке ( Рис. 12, ). Во время телофазы эти везикулы Гольджи транспортируются по микротрубочкам с образованием фрагмопласта (везикулярной структуры) на метафазной пластинке. Там пузырьки сливаются и сливаются от центра к стенкам клетки; эта структура называется клеточной пластиной. По мере слияния большего количества пузырьков клеточная пластинка увеличивается, пока не сливается с клеточными стенками на периферии клетки.Ферменты используют глюкозу, которая накопилась между слоями мембраны, для построения новой клеточной стенки. Мембраны Гольджи становятся частями плазматической мембраны по обе стороны от новой клеточной стенки.

Рисунок 12 Во время цитокинеза в клетках животных на метафазной пластинке формируется кольцо актиновых филаментов. Кольцо сжимается, образуя борозду дробления, которая делит клетку на две части. В растительных клетках пузырьки Гольджи сливаются в бывшей метафазной пластинке, образуя фрагмопласт. Клеточная пластинка, образованная слиянием везикул фрагмопласта, растет от центра к стенкам клетки, а мембраны везикул сливаются, образуя плазматическую мембрану, которая делит клетку на две части.

Рисунок 13 Митоз делится на пять стадий: профаза, прометафаза, метафаза, анафаза и телофаза. Изображения внизу были сделаны с помощью флуоресцентной микроскопии клеток, искусственно окрашенных флуоресцентными красителями: синяя флуоресценция указывает на ДНК (хромосомы), а зеленая флуоресценция указывает на микротрубочки (веретенообразный аппарат). (кредит «рисунки митоза»: модификация работы Марианы Руис Вильярреал; кредит «микрофотографии»: модификация работы Роя ван Хисбина; кредит «микрофотография цитокинеза»: Центр Уодсворта / Департамент здравоохранения штата Нью-Йорк; данные шкалы от Мэтта Рассел)

Не все клетки придерживаются классического паттерна клеточного цикла, при котором новообразованная дочерняя клетка немедленно входит в интерфазу, за которой следует митотическая фаза.Ячейки в G 0 фазе активно не готовятся к делению. Клетка находится в стадии покоя (неактивна), вышла из клеточного цикла. Некоторые клетки временно попадают в G0, пока внешний сигнал не вызовет появление G1. Другие клетки, которые никогда или редко делятся, такие как зрелые сердечные мышцы и нервные клетки, остаются в G0 навсегда).

Если не указано иное, изображения на этой странице лицензированы OpenStax в соответствии с CC-BY 4.0.

OpenStax, Биология. OpenStax CNX.27 мая 2016 г. http://cnx.org/contents/[email protected]:Vbi92lHB@9/The-Cell-Cycle

.