Эукариотическая клетка животная: «Строение эукариотической клетки.. Многообразие клеток.». Скачать бесплатно и без регистрации.

Содержание

Конспект урока Строение эукариотической клетки

Дата_____________ Класс____ Учитель__________________________

Предмет: Биология Урок № 14

Тема урока: Строение эукариотической клетки.

Цель урока: Систематизировать, обобщить и углубить знания учащихся о строении эукариотических клеток разных типов.

Задачи урока:

Образовательные:

  1. Обобщить и систематизировать знания учащихся об особенностях строения клеток растений, животных и грибов.

  2. Закрепить умение готовить микропрепараты и описывать особенности строения клеток растений, животных, грибов, выявлять черты их сходства и различия.

Развивающие:

  1. Продолжить формирование у школьников представлений о клетке как структурно – функциональной единице живой природы.

  2. Формировать умения работать с Интернет-ресурсами, содавать презентации на заданную тему.

Воспитательные:

  1. Вырабатывать коммуникативные навыки при работе в группе, умение кратко и четко излагать свои мысли.

Тип урока: урок обобщения и закрепления знаний, отработки практических навыков.

Вид урока: урок – практикум.

Формы работы учащихся: индивидуальная, групповая, работа в парах

Оборудование: мультимедийное оборудование, электронное приложение к учебнику «Общая биология 10-11 классы», инструктивные карточки к лабораторным работам, таблицы « Строение растительной клетки», « Строение животной клетки», « Строение грибной клетки».

Методы обучения:

Метод самостоятельной работы с источниками информации;

Частично – поисковый демонстрационный метод с мультимедийными пособиями;

Лабораторный метод.

Подготовительный этап.

Учащиеся разделяются на три группы, которым задается тема для подготовки к уроку:

1 группа — Особенности растительной клетки;

2 группа – Особенности животной клетки;

3 группа – Особенности грибной клетки.

План урока:

1.Оргмомент . Постановка цели и задач урока.

2.Актуализация знаний учащихся — фронтальный опрос.

3.Выполнение лабораторной работы.

4.Обобщение и систематизация знаний.

5.Подведение итогов урока. Рефлексия.

6.Домашнее задание.

Ход урока.

  1. Оргмомент . 1 минута

Приветствие учителя. Проверка готовности класса и оборудования.

  1. Постановка целей и задач урока. 2 минуты

На доске записана тема урока: лабораторная работа № 1 « Строение эукариотической клетки». Учащиеся записывают в тетради тему и цель лабораторной работы.

Постановка задач: -систематизировать знания о строении клеток растений, животных, грибов; закрепить навыки работы с микроскопом и приготовления микропрепаратов; продолжить формирование навыков работы в группе.

  1. Актуализация знаний учащихся. Фронтальный опрос. 5 минут

На какие две группы делятся все клетки?

Что такое прокариоты? Какие организмы к ним относятся?

Что такое эукариоты? Какие организмы к ним относятся?

Назовите основные части эукариотической клетки.

Каковы особенности строения растительной, животной, грибной клетки?

  1. Учащиеся выполняют лабораторную работу в группах по инструктивным карточкам. ( Приложение №1) 15 минут

  2. Заполнение итоговой таблицы на доске. 3 минуты

Заполняют представители каждой группы по мере готовности. (Приложение № 2).

  1. Обобщение и систематизация знаний. 10 минут

Каждая группа представляет краткий отчет о работе, демонстрируют слайды и коротко рассказывают об особенностях строения клетки определенного типа ( растительной, животной или грибной).

1 группа. Особенности растительной клетки.

— Имеет клеточную стенку, состоящую из клетчатки (целлюлозы), благодаря чему из растений можно получить древесину как строительный материал, бумагу, ткани.

— Содержатся пластиды 3-х видов: хлоропласты –зеленые пластиды, в которых происходит фотосинтез; хромопласты – желтые, оранжевые пластиды; лейкопласты – бесцветные пластиды.

— Содержат вакуоли – мешочки с клеточным соком. Молодые клетки имеют несколько мелких вакуолей. Старые клетки – одну крупную вакуоль.

На микропрепарате кожицы лука хорошо видны клеточные стенки; на препарате листа элодеи можно рассмотреть хлоропласты и наблюдать движение цитоплазмы. В цитоплазме растительных клеток можно видеть глыбки крахмала – это запасное вещество растительных клеток.

Вывод: главные особенности растительной клетки – клеточная стенка из целлюлозы, пластиды, вакуоли.


Растительная клетка

Покровная ткань растения

2 группа. Особенности строения животной клетки.

— Животные клетки не имеют утолщенных клеточных стенок, поэтому их форма более округлая или овальная.

— В световой микроскоп видны мембрана, цитоплазма, ядро, различные включения. -Запасное питательное вещество для животной клетки – гликоген.

-Пластиды и вакуоли в животных клетках отсутствуют.

животные клетки

3 группа. Особенности строения грибной клетки.

— Клетки грибов имеют клеточную стенку из хитина.

— У плесневого гриба мукора молодые гифы представляют собой одну вытянутую клетку, часто многоядерную. По мере старения в гифах образуются перегородки.

— В цитоплазме грибной клетки можно увидеть вакуоли, гранулы запасных веществ.

  1. Подведение итогов. Рефлексия 2 минуты

О чем свидетельствует сходство строения всех эукариотических клеток?

Представьте, что в клетках организма прекратилось образование лизосом. К каким последствиям и почему это могло бы привести?

Как можно объяснить тот факт, что митохондрии и пластиды обладают собственной ДНК, а другие органоиды не имеют?

  1. Домашнее задание 1 минута: параграф

Приложение 1.

Инструктивная карточка к лабораторной работе № 1

«Изучение строения эукариотической клетки»

Тема: Строение эукариотической клетки.

Цель: изучить особенности строения растительной, животной клетки и грибной клеток, их сходство и различия.

Оборудование: микроскоп, микропрепараты клеток, предметные и покровные стекла, пипетки, луковица, йод, водное растение элодея, плесневый гриб мукор.

Ход работы.

Подготовьте микроскоп к работе.

1 группа. Особенности растительной клетки.

  1. Рассмотрите готовый микропрепарат растительной покровной ткани сначала при малом увеличении, затем при большом увеличении. Какие части клетки видны в световой микроскоп? Зарисуйте несколько клеток, подпишите названия органоидов клетки, видимых в световой микроскоп.

  2. Приготовьте микропрепарат кожицы лука. На предметное стекло нанесите каплю воды, подкрашенной йодом. С помощью препаровальной иглы снимите пленку с чешуи лука, поместите ее в каплю воды, расправьте иглой и накройте покровным стеклом. Поместите препарат на предметный столик микроскопа, закрепите зажимом и рассмотрите сначала при малом, а затем при большом увеличении. Приготовьте и рассмотрите препарат листа водного растения элодеи. Зарисуйте несколько клеток.

2 группа. Особенности животной клетки.

    1. Рассмотрите готовый микропрепарат животной эпителиальной ткани сначала при малом увеличении, затем при большом увеличении. Какие части клетки видны в световой микроскоп? Зарисуйте несколько клеток, подпишите названия органоидов клетки, видимых в световой микроскоп.

2. Приготовьте микропрепарат эпителиальной ткани слизистой оболочки ротовой полости. На предметное стекло нанесите каплю воды, подкрашенной йодом. С помощью зубочистки или ватной палочки соскоблите эпителий с внутренней части щеки, перенесите соскоб в каплю воды и накройте покровным стеклом. Поместите препарат на предметный столик, закрепите зажимом и рассмотрите сначала при малом, а потом при большом увеличении. Зарисуйте несколько клеток.

3 группа. Особенности грибной клетки.

1.Рассмотрите готовый микропрепарат грибных клеток сначала при малом увеличении. Затем при большом увеличении. Какие части клетки видны в световой микроскоп? Зарисуйте несколько клеток, подпишите названия органоидов клетки, видимых в световой микроскоп.

2.Приготовьте микропрепарат из плесени гриба мукора. Поместите препарат на предметный столик, закрепите зажимом и рассмотрите клетки грибницы сначала при малом увеличении, затем при большом увеличении. Зарисуйте несколько клеток.

Вывод: занести результаты работы в сводную таблицу после сообщения каждой группы

(ткань, клетка)

Особенности строения

Черты

различия

Черты

сходства

Приложение №2

Сводная таблица «Строение эукариотической клетки»

Таблица нарисована на доске и заполняется представителями каждой группы по ходу выполнения лабораторной работы.

(ткань, клетка)

Особенности строения

Черты

различия

Черты

сходства

Растительная клетка

Клеточная стенка из целлюлозы, мембрана, цитоплазма, ядро, пластиды, вакуоли,

Клеточная стенка, пластиды, вакуоли. Клетки цилиндрической формы

Все клетки имеют мембрану, цитоплазму, ядро.

Клетка – структурно-функциональная единица живого

Животная клетка

Мембрана, цитоплазма, ядро

Клетки овальной формы

Грибная клетка

Клеточная стенка из муреина, мембрана, цитоплазма,ядро

Клеточная стенка,

Клетки вытянутые, многоядерные

Клетки представителей разных царств — методическая рекомендация. Биология, Общие биологические закономерности (9–11 класс).

1. Особенности строения клеток представителей разных царств 1 вид — рецептивный лёгкое 1 Б. Выбери особенности строения клеток представителей разных царств.
2. Выбери органоид определённой клетки 2 вид — интерпретация лёгкое 1 Б. Выбери нужный рисунок.
3. Согласен ли ты с утверждениями? 2 вид — интерпретация лёгкое 3 Б. Определи верность утверждений о клеточных органоидах, изображённых на рисунке.
4. Отметь отличительные особенности растительной клетки 2 вид — интерпретация лёгкое 1 Б. Выбери 3 верных ответа.
5. Особенности клеток растений 2 вид — интерпретация среднее 1 Б. Выбери 3 верных ответа.
6. Найди ошибки в тексте «Цианобактерии» 2 вид — интерпретация среднее 1 Б. Найди ошибки в тексте (Важно для ЕГЭ).
7. Найди ошибки в тексте «Клетка» 2 вид — интерпретация среднее 1 Б. Найди ошибки в тексте (Важно для ЕГЭ).
8. Согласен ли ты с утверждениями? 2 вид — интерпретация сложное 3 Б. Определи клеточный органоид на рисунке, впиши его название.
9. Закончи текст «Прокариотические и эукариотические клетки» 3 вид — анализ среднее 9 Б. Выбери верные окончания предложений, впиши необходимое, укажи функцию органоида, изображённого на рисунке.
10. Сравни вакуоль и хлоропласт 3 вид — анализ среднее 2 Б. Установи соответствие между признаком и органоидом растительной клетки (Важно для ЕГЭ).
11. Сравни эукариотную и прокариотную клетку 3 вид — анализ среднее 2 Б. Установи соответствие между признаком и типом клеток (Важно для ЕГЭ).

Эволюция эукариот | Лекторий-библиотека Batrachos.com

Именно появление эукариотической клетки является одним из самых значимых событий биологической эволюции. Отличие эукариотических организмов от прокариотических состоит в более совершенной системе регуляции генома. А благодаря этому возросла приспособляемость одноклеточных организмов, их способность адаптироваться к меняющимся условиям среды без внесения наследственных изменений в геном. Благодаря возможности адаптироваться эукариоты смогли стать многоклеточными – в многоклеточном организме клетки с одним и тем же геномом, в зависимости от условий, образуют совершенно разные по морфологии и по функции ткани.

Этот ароморфоз произошел на рубеже Архея и Протерозоя (2,6 – 2,7 млрд. лет назад), что определили по биомаркерам – остаткам стероидных соединений, свойственных только эукариотическим клеткам. Появление эукариот  совпадает по времени с кислородной революцией.

Считается общепризнанным, что эукариоты появились в результате симбиоза нескольких разновидностей прокариот. Видимо, митохондрии произошли от альфа-протеобактерий (аэробных эубактерий), пластиды – от цианобактерий, а цитоплазма – от неизвестной архебактерии. Пока еще нет общепринятой теории возникновения ядра, цитоскелета, а также жгутиков. Гипотезы возникновения жизни на Земле не внесли ясности в вопрос о возникновении клетки. Если о происхождении прокариотов практически нет никаких гипотез, правдоподобно описывающих их возникновение, то что касается происхождения эукариотических клеток, есть несколько точек зрения.

Основные гипотезы происхождения эукариот:

1. Симбиотическая гипотеза основана на двух концепциях. Согласно первой из этих концепций, самое фундаментальное разграничение в живой природе – это разграничение между бактериями и организмами, состоящими из клеток с истинными ядрами – протистами, животными, грибами и растениями. Вторая концепция состоит в том, что источником некоторых частей эукариотических клеток была эволюция симбиозов – формирование постоянных ассоциаций между организмами разных видов. Предполагается, что три класса органелл – митохондрии, реснички и фотосинтезирующие пластиды произошли от свободно живущих бактерий, которые в результате симбиоза были включены в состав клеток прокариот-хозяев. Эта теория в большой мере опирается на неодарвинистские представления, развитые генетиками, экологами, цитологами, которые связали Менделевскую генетику с Дарвиновской идеей естественного отбора. Она опирается также на молекулярную биологию, особенно на данные о структуре белков и последовательности аминокислот, на микропалеонтологию, изучающую наиболее ранние следы жизни на Земле, и на физику и химию атмосферы, поскольку эти науки имеют отношение к газам биологического происхождения.

 

2. Инвагинационная гипотеза говорит, что предковой формой эукариотической клетки был аэробный прокариот. Внутри находилось несколько геномов, прикреплявшихся к клеточной оболочке. Корпускулярные органеллы и ядро, возникли путем впячивания и отшнуровывания участков оболочки с последующей функциональной специализацией в ядро, митохондрий, хлоропласты. Потом в процессе эволюции произошло усложнение ядерного генома и появилась система цитоплазматических мембран. Эта гипотеза объясняет наличие в оболочках ядра, митохондрий, хлоропластов, двух мембран. Но она встречается с трудностями в объяснении различий в деталях процесса биосинтеза белка в корпускулярных органеллах и цитоплазме эукариотической клетки. В митохондриях и хлоропластах этот процесс в точности соответствует таковому в современных прокариотических клетках.

Происхождение эукариотической клетки согласно симбиотической (I) и инвагинационной (II) гипотезам:

1 — анаэробный прокариот (клетка-хозяин), 2 — прокариоты, имеющие митохондрии, 3 — сине-зеленая водоросль (презумптивный хлоропласт), 4 — сиирохетообразная бактерия (презумпгивный жгутик), 5 — примитивный эукариот со жгутиком, 6 — растительная клетка, 7 — животная клетка со жгутиком, 8 — аэробный прокариот (презумптивная митохондрия), 9 — аэробный прокариот (клетка-родоначальница согласно гипотезе II), 10 — инвагинации клеточной оболочки, давшие ядро и митохондрии, 11 — примитивный эукариот 12 — впячивание клеточной оболочки, давшее хлоропласт, 13 — растительная клетка; а —ДНК прокариотической клетки, б — митохондрия, в —ядро эукариотической клетки, г — жгутик, д — хлоропласт.

Имеющихся данных пока недостаточно для того, чтобы отдать предпочтение какой-то одной из гипотез или выработать новую, которая устроила бы большинство ученых, но в последние годы удалось убедительно доказать симбиогенетическую теорию происхождения эукариотической клетки.

Эволюционные возможности клеток эукариотического типа выше, чем прокариотического. Ведущая роль здесь принадлежит ядерному геному эукариот, который превосходит по размерам геном прокариот. Важные отличия заключаются в диплоидности эукариотических клеток благодаря наличию в ядрах двух комплектов генов, а также в многократном повторении некоторых генов.

Усложняется механизм регуляции жизнедеятельности клетки, что проявилось в увеличении относительного количества регуляторных генов, замене кольцевых «голых» молекул ДНК прокариот хромосомами, в которых ДНК соединена с белками.

Аэробное дыхание также послужило предпосылкой для развития многоклеточных форм. Сами эукариотические клетки появились на Земле после того, как концентрация O2 в атмосфере достигла 1% (точка Пастера). А эта концентрация –необходимое условием аэробного дыхания.

Известно, что каждая эукариотическая клетка содержит геномы различного происхождения: в клетках животных и грибов это геномы ядра и митохондрий, а в клетках растений – также и пластид. Небольшая кольцевая ДНК содержится и в базальном тельце жгутиков эукариотических клеток.

Согласно методу молекулярных часов эукариоты возникли тогда же, когда и прокариоты. Но очевидно же, что в течение значительной части истории Земли на ней доминировали прокариоты. Первые клетки, которые соответствуют эукариотическим размерам (акритархи), имеют возраст 3 млрд. лет, но их природа все еще остается неясной. Почти несомненные остатки эукариот имеют возраст около 2 млрд. лет. И лишь после кислородной революции на поверхности планеты сложились благоприятные условия для эукариот (около 1 млрд. лет назад).

Скорее всего, основным предком эукариотических клеток стали архебактерии, которые перешли к питанию путем заглатывания пищевых частиц. Изменение формы клетки, необходимое для такого заглатывания, обеспечивал состоящий из актина и миозина цитоскелет. Наследственный аппарат такой клетки переместился вглубь от ее изменчивой поверхности, сохранив при этом свою связь с мембраной. А уже это послужило причиной возникновения ядерной оболочки с ядерными порами.

Поглощенные клеткой-хозяином бактерии могли продолжить свое существование внутри нее. Так, предками митохондрий стала группа фотосинтезирующих бактерий – пурпурные альфапротеобактерии. Внутри клетки-хозяина они утратили способность к фотосинтезу и приняли на себя окисление органических веществ. Благодаря им эукариотические клетки стали аэробными. Симбиозы с другими фотосинтезирующими клетками стали причиной приобретения растительными клетками пластид. Возможно, жгутики эукариотических клеток произошли в результате симбиоза клеток-хозяев с бактериями, которые были способны к извивающимся движениям.

Наследственный аппарат эукариотических клеток был устроен примерно так же, как у прокариот. Но в связи с необходимостью управления более крупной и сложной клеткой, позже изменилась организация хромосом, а ДНК оказалась связана с белками-гистонами. Прокариотическая организация сохранилась у геномов внутриклеточных симбионтов.

В результате различных  актов симбиогенеза возникли различные группы эукариотических организмов: эукариотической клетка + цианобактерия = красные водоросли; эукариотическая клетка + бактерия-прохлорофита = зеленые водоросли. Даже хлоропласты золотистых, диатомовых, бурых и криптомонадовых водорослей возникли в результате двух последовательных симбиозов, о чем говорит наличие у них 4 мембран. 

Появление эукариот было приурочено к такому периоду истории биосферы, когда условия были особенно нестабильны и непредсказуемы, когда приспособительная стратегия прокариот (быстрое мутирование, горизонтальный обмен генами и отбор устойчивых клонов) оказалась слишком расточительной и недостаточно эффективной. В такой ситуации большое преимущество могла получить принципиально более универсальная и экономичная адаптивная стратегия, основанная на развитии целесообразной модификационной изменчивости.

Пожалуй, становление эукариот и развитие у них полового процесса сделали структуру изменчивости и биоразнообразия более дискретной и «управляемой» – это должно было привести к ускоренному росту биоразнообразия и к повышению эволюционной пластичности и экологической толерантности видов, сообществ и биоты в целом.

Появление эукариот можно по праву назвать «эталонным» ароморфозом. В этом событии предельно ярко проявилась общая прогрессивная направленность биологической эволюции. Прогресс выразился не только в усложнении организации, расширении суммарной адаптивной зоны жизни, росте биомассы и численности, повышении автономности организмов но и в повышении устойчивости живых систем.

На примере эукариот отчетливо показано, что появление новых форм жизни следует рассматривать не как результат эволюции каких-то отдельных филетических линий или клад, а как закономерный и неизбежный эффект развития систем высшего порядка – сообществ, биосферы и, возможно, всей планеты как единого целого.

 

 

 

 

Используемые источники:

А. В. Марков, А. М. Куликов. Происхождение эукариот как результат интеграционных процессов в микробном сообществе

А. В. Марков. Проблема происхождения эукариот

М. В. Ларина. Гипотезы происхождения эукариотических клеток. Возникновения многоклеточности

http://batrachos.com/Этапы_истории_земной_жизни

http://botan0.ru/?cat=2&id=6

эукариотических клеток | Биониндзя

Понимание:

• Эукариоты имеют разделенную клеточную структуру

    
Эукариоты — это организмы, клетки которых содержат ядро ​​ ( ‘eu’  = хорошее/истинное; ‘karyon’  = ядро)

Они имеют более сложную структуру и, как полагают, произошли от прокариотических клеток эндосимбиоз)

Эукариотические клетки разделены мембраносвязанными структурами ( органеллами ), которые выполняют определенные функции

Эукариот можно разделить на четыре отдельных царства:

  • Протисты – одноклеточные организмы; или многоклеточные организмы без специализированной ткани
  • Грибы – имеют клеточную стенку из хитина и получают питание путем гетеротрофного поглощения
  • Plantae – имеют клеточную стенку из целлюлозы и получают питание автотрофно (посредством фотосинтеза)
  • Animalia – отсутствие клеточной стенки и получение питания за счет гетеротрофного проглатывания

  Типичная структура животной клетки

⇒   Нажмите на диаграмму, чтобы показать/скрыть метки

Типичная структура растительной клетки


⇒   Нажмите на диаграмму, чтобы показать/скрыть метки

3.

3 Эукариотические клетки — концепции биологии — 1-е канадское издание

На данный момент должно быть ясно, что эукариотические клетки имеют более сложную структуру, чем прокариотические клетки. Органеллы позволяют одновременно выполнять в клетке различные функции. Прежде чем обсуждать функции органелл внутри эукариотической клетки, давайте сначала рассмотрим два важных компонента клетки: плазматическую мембрану и цитоплазму.

Рисунок 3.8 (а) На этом рисунке показана типичная животная клетка Рисунок 3.8 (b) На этих рисунках показана типичная растительная клетка.

Какие структуры есть у растительной клетки, которых нет у животной клетки? Какие структуры есть у животных клеток, которых нет у клеток растений? Растительные клетки имеют плазмодесмы, клеточную стенку, крупную центральную вакуоль, хлоропласты и пластиды. Клетки животных имеют лизосомы и центросомы.

Как и прокариоты, эукариотические клетки имеют плазматическую мембрану (рис. 3.9), состоящую из двойного слоя фосфолипидов со встроенными белками , который отделяет внутреннее содержимое клетки от окружающей среды. Фосфолипид представляет собой молекулу липида, состоящую из двух цепей жирных кислот, глицеринового остова и фосфатной группы. Плазматическая мембрана регулирует прохождение одних веществ, таких как органические молекулы, ионы и вода, препятствуя прохождению одних для поддержания внутренних условий, при этом активно внося или удаляя другие. Другие соединения пассивно перемещаются через мембрану.

Рис. 3.9. Плазматическая мембрана представляет собой двойной слой фосфолипидов со встроенными белками. Помимо фосфолипидов и белков в мембране можно обнаружить и другие компоненты, такие как холестерин и углеводы.

Плазматические мембраны клеток, специализирующихся на абсорбции, свернуты в пальцеобразные выступы, называемые микроворсинками (единственное число = микроворсинки). Эта складчатость увеличивает площадь поверхности плазматической мембраны. Такие клетки обычно выстилают тонкий кишечник — орган, который поглощает питательные вещества из переваренной пищи. Это отличный пример формы, соответствующей функции конструкции.

Люди с глютеновой болезнью имеют иммунный ответ на глютен, белок, содержащийся в пшенице, ячмене и ржи.Иммунный ответ повреждает микроворсинки, и, таким образом, больные люди не могут усваивать питательные вещества. Это приводит к недоеданию, спазмам и диарее. Пациенты, страдающие целиакией, должны соблюдать безглютеновую диету.

Цитоплазма представляет собой содержимое клетки между плазматической мембраной и ядерной оболочкой (структура будет обсуждаться в ближайшее время). Он состоит из органелл, взвешенных в гелеобразном цитозоле, цитоскелета и различных химических веществ. Несмотря на то, что цитоплазма состоит на 70–80 % из воды, она имеет полутвердую консистенцию за счет содержащихся в ней белков.Однако белки — не единственные органические молекулы, обнаруженные в цитоплазме. Там же обнаружены глюкоза и другие простые сахара, полисахариды, аминокислоты, нуклеиновые кислоты, жирные кислоты и производные глицерина. В цитоплазме также растворены ионы натрия, калия, кальция и многих других элементов. Многие метаболические реакции, в том числе синтез белка, происходят в цитоплазме.

Если бы вы удалили все органеллы из клетки, остались бы только плазматическая мембрана и цитоплазма? Нет.В цитоплазме по-прежнему будут ионы и органические молекулы, а также сеть из белковых волокон , которая помогает поддерживать форму клетки, закрепляет определенные органеллы в определенных положениях, позволяет цитоплазме и пузырькам перемещаться внутри клетки и обеспечивает одноклеточные организмы передвигаются самостоятельно. В совокупности эта сеть белковых волокон известна как цитоскелет. В цитоскелете есть три типа волокон: микрофиламенты, также известные как актиновые филаменты, промежуточные филаменты и микротрубочки (рис. 3.10).

Рис. 3.10. Микрофиламенты, промежуточные филаменты и микротрубочки составляют цитоскелет клетки.

Микрофиламенты являются самыми тонкими из волокон цитоскелета и участвуют в перемещении клеточных компонентов, например, во время деления клеток. Они также поддерживают структуру микроворсинок, обширную складчатость плазматической мембраны, обнаруженную в клетках, предназначенных для всасывания. Эти компоненты также распространены в мышечных клетках и отвечают за сокращение мышечных клеток. Промежуточные филаменты имеют промежуточный диаметр и выполняют структурные функции, такие как поддержание формы клетки и закрепление органелл.Кератин, соединение, укрепляющее волосы и ногти, образует промежуточную нить одного типа. Микротрубочки являются самыми толстыми волокнами цитоскелета. Это полые трубки, которые могут быстро растворяться и восстанавливаться. Микротрубочки направляют движение органелл и являются структурами, которые притягивают хромосомы к их полюсам во время клеточного деления. Они также являются структурными компонентами жгутиков и ресничек. В ресничках и жгутиках микротрубочки организованы в виде кольца из девяти двойных микротрубочек снаружи и двух микротрубочек в центре.

Центросома представляет собой область вблизи ядра клеток животных, которая функционирует как центр организации микротрубочек. Он содержит пару центриолей, две структуры, которые лежат перпендикулярно друг другу. Каждая центриоль представляет собой цилиндр из девяти триплетов микротрубочек.

Центросома реплицируется перед делением клетки, и центриоли играют роль в подтягивании дуплицированных хромосом к противоположным концам делящейся клетки. Однако точная функция центриолей при клеточном делении не ясна, поскольку клетки, у которых удалены центриоли, все еще могут делиться, а растительные клетки, у которых отсутствуют центриоли, способны к клеточному делению.

Жгутики и реснички

Жгутики (единственное число = жгутик) представляют собой длинные волосовидные структуры, отходящие от плазматической мембраны и используемые для перемещения целой клетки (например, сперматозоиды, Euglena ). Когда они присутствуют, клетка имеет только один жгутик или несколько жгутиков. Однако когда реснички (единственное число = реснички) присутствуют, их много и они тянутся по всей поверхности плазматической мембраны. Это короткие, похожие на волоски структуры, которые используются для перемещения целых клеток (например, парамеций) или для перемещения веществ по внешней поверхности клетки (например, реснички клеток, выстилающие фаллопиевы трубы, которые перемещают яйцеклетку к матке, или реснички, выстилающие клетки дыхательных путей, которые перемещают твердые частицы к горлу, захваченные слизью).

Эндомембранная система ( эндо = внутри) представляет собой группу мембран и органелл в эукариотических клетках, которые работают вместе для модификации, упаковки и транспорта липидов и белков . Он включает ядерную оболочку, лизосомы, везикулы, эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи, которые мы вскоре рассмотрим. Хотя технически плазматическая мембрана не входит в состав клетки, плазматическая мембрана включена в эндомембранную систему, поскольку, как вы увидите, она взаимодействует с другими эндомембранными органеллами.

Ядро

Как правило, ядро ​​является наиболее заметной органеллой в клетке. Ядро (множественное число = ядра) содержит клеточную ДНК в форме хроматина и управляет синтезом рибосом и белков. Рассмотрим его более подробно (рис. 3.11).

Рис. 3.11 Внешней границей ядра является ядерная оболочка. Обратите внимание, что ядерная оболочка состоит из двух фосфолипидных бислоев (мембран) — наружной мембраны и внутренней мембраны — в отличие от плазматической мембраны ([ссылка]), которая состоит только из одного фосфолипидного бислоя.(кредит: модификация работы NIGMS, NIH)

Ядерная оболочка представляет собой двойную мембранную структуру , которая составляет самую внешнюю часть ядра (рис. 3.11). И внутренняя, и внешняя мембраны ядерной оболочки представляют собой бислои фосфолипидов.

Ядерная оболочка пронизана порами , которые контролируют прохождение ионов, молекул и РНК между нуклеоплазмой и цитоплазмой.

Чтобы понять хроматин, полезно сначала рассмотреть хромосомы.Хромосомы — это структуры внутри ядра, состоящие из ДНК, наследственного материала и белков. Эта комбинация ДНК и белков называется хроматином. У эукариот хромосомы представляют собой линейные структуры. Каждый вид имеет определенное число хромосом в ядре клеток своего тела. Например, у человека число хромосом равно 46, тогда как у дрозофилы число хромосом равно восьми.

Хромосомы видны и отличимы друг от друга только тогда, когда клетка готовится к делению.Когда клетка находится в фазах роста и поддержания своего жизненного цикла, хромосомы напоминают размотанный, спутанный пучок нитей.

Рисунок 3.12. На этом изображении показаны различные уровни организации хроматина (ДНК и белок). Рисунок 3.13. На этом изображении показаны парные хромосомы. (кредит: модификация работы NIH; масштабные данные Мэтта Рассела)

Мы уже знаем, что ядро ​​управляет синтезом рибосом, но как оно это делает? Некоторые хромосомы имеют участки ДНК, кодирующие рибосомную РНК.Темно окрашенная область внутри ядра, называемая ядрышком (множественное число = ядрышко ), объединяет рибосомную РНК со связанными белками для сборки рибосомных субъединиц, которые затем транспортируются через ядерные поры в цитоплазму.

Эндоплазматический ретикулум

Эндоплазматический ретикулум (ЭР) представляет собой серию взаимосвязанных мембранных канальцев, которые совместно модифицируют белки и синтезируют липиды. Однако эти две функции выполняются в отдельных областях эндоплазматического ретикулума: шероховатой эндоплазматической сети и гладкой эндоплазматической сети соответственно.

Полая часть канальцев ЭПР называется просветом или цистернальным пространством. Мембрана ER, представляющая собой двойной слой фосфолипидов, окруженный белками, непрерывна с ядерной оболочкой.

Шероховатый эндоплазматический ретикулум (RER) назван так потому, что рибосомы, прикрепленные к его цитоплазматической поверхности, придают ему шиповатый вид при просмотре в электронный микроскоп.

Рибосомы синтезируют белки, будучи прикрепленными к ER, что приводит к переносу их вновь синтезированных белков в полость RER, где они подвергаются модификациям, таким как сворачивание или добавление сахаров. RER также производит фосфолипиды для клеточных мембран.

Если фосфолипидам или модифицированным белкам не суждено остаться в RER, они будут упакованы в везикулы и транспортированы из RER путем отпочкования от мембраны. Поскольку RER участвует в модификации белков, которые будут секретироваться клеткой, его много в клетках, секретирующих белки, таких как печень.

Гладкий эндоплазматический ретикулум (SER) является продолжением RER, но на его цитоплазматической поверхности мало или совсем нет рибосом.Функции СЭР включают синтез углеводов, липидов (включая фосфолипиды) и стероидных гормонов; дезинтоксикация от лекарств и ядов; метаболизм алкоголя; и хранения ионов кальция.

Аппарат Гольджи

Мы уже упоминали, что везикулы могут отпочковываться от ЭПР, но куда они идут? Прежде чем достичь конечного пункта назначения, липиды или белки в транспортных везикулах необходимо отсортировать, упаковать и пометить, чтобы они оказались в нужном месте. Сортировка , маркировка, упаковка и распределение липидов и белков происходят в аппарате Гольджи (также называемом тельцем Гольджи), ряде уплощенных перепончатых мешочков.

Рис. 3.14 Аппарат Гольджи на этой просвечивающей электронной микрофотографии лейкоцита виден как стопка полукруглых уплощенных колец в нижней части этого изображения. Рядом с аппаратом Гольджи можно увидеть несколько пузырьков. (кредит: модификация работы Луизы Ховард; данные масштабной линейки от Мэтта Рассела)

Аппарат Гольджи имеет принимающую поверхность рядом с эндоплазматическим ретикулумом и выпускающую сторону на стороне, удаленной от ЭПР, по направлению к клеточной мембране.Транспортные везикулы, формирующиеся из ЭПР, направляются к принимающей стороне, сливаются с ней и выбрасывают свое содержимое в просвет аппарата Гольджи. Когда белки и липиды проходят через аппарат Гольджи, они подвергаются дальнейшим модификациям. Наиболее частой модификацией является добавление коротких цепочек молекул сахара. Затем вновь модифицированные белки и липиды помечаются небольшими молекулярными группами, чтобы их можно было направить в нужное место.

Наконец, модифицированные и помеченные белки упаковываются в везикулы, которые отпочковываются от противоположной поверхности Гольджи.В то время как одни из этих везикул, транспортные везикулы, откладывают свое содержимое в другие части клетки, где они будут использоваться, другие, секреторные везикулы, сливаются с плазматической мембраной и высвобождают свое содержимое за пределы клетки.

Количество Гольджи в различных типах клеток снова показывает, что форма следует за функцией внутри клеток. Клетки, участвующие в значительной секреторной деятельности (такие как клетки слюнных желез, секретирующие пищеварительные ферменты, или клетки иммунной системы, секретирующие антитела), имеют обильное количество Гольджи.

В растительных клетках Гольджи играет дополнительную роль в синтезе полисахаридов, некоторые из которых включаются в клеточную стенку, а некоторые используются в других частях клетки.

Лизосомы

В клетках животных лизосомы являются клеточным «мусоропроводом». Пищеварительные ферменты в лизосомах помогают расщеплять белки, полисахариды, липиды, нуклеиновые кислоты и даже изношенные органеллы. У одноклеточных эукариот лизосомы важны для переваривания пищи, которую они поглощают, и рециркуляции органелл .Эти ферменты активны при гораздо более низком рН (более кислом), чем ферменты, расположенные в цитоплазме. Многие реакции, протекающие в цитоплазме, не могут протекать при низком рН, поэтому очевидны преимущества разделения эукариотической клетки на органеллы.

Лизосомы также используют свои гидролитические ферменты для уничтожения болезнетворных организмов, которые могут проникнуть в клетку. Хороший пример этого происходит в группе лейкоцитов, называемых макрофагами, которые являются частью иммунной системы вашего организма.В процессе, известном как фагоцитоз, часть плазматической мембраны макрофага инвагинирует (сворачивается) и поглощает патоген. Инвагинированный участок с возбудителем внутри отщипывается от плазматической мембраны и превращается в везикулу. Везикула сливается с лизосомой. Затем гидролитические ферменты лизосом уничтожают патоген (рис. 3.15).

Рис. 3.15. Макрофаг фагоцитировал потенциально патогенную бактерию, превращая ее в везикулу, которая затем сливается с лизосомой внутри клетки, так что патоген может быть уничтожен.В клетке присутствуют и другие органеллы, но для простоты они не показаны.

Везикулы и вакуоли

Везикулы и вакуоли представляют собой мембраносвязанные мешочки, которые выполняют функцию хранения и транспорта. Вакуоли несколько крупнее везикул, и мембрана вакуоли не срастается с мембранами других клеточных компонентов. Везикулы могут сливаться с другими мембранами внутри клеточной системы. Кроме того, ферменты внутри растительных вакуолей могут расщеплять макромолекулы.

Рис. 3.16 Эндомембранная система модифицирует, упаковывает и транспортирует липиды и белки.(кредит: модификация работы Магнуса Манске)

Почему цис поверхность Гольджи не обращена к плазматической мембране?

->

Рибосомы представляют собой клеточные структуры, ответственные за синтез белка . При рассмотрении в электронном микроскопе свободные рибосомы выглядят либо как скопления, либо как отдельные крошечные точки, свободно плавающие в цитоплазме. Рибосомы могут быть прикреплены либо к цитоплазматической стороне плазматической мембраны, либо к цитоплазматической стороне эндоплазматического ретикулума.Электронная микроскопия показала, что рибосомы состоят из больших и малых субъединиц. Рибосомы представляют собой комплексы ферментов, которые отвечают за синтез белка.

Поскольку синтез белка важен для всех клеток, рибосомы имеются практически в каждой клетке, хотя в прокариотических клетках они меньше. Их особенно много в незрелых эритроцитах для синтеза гемоглобина, который участвует в транспортировке кислорода по всему телу.

Митохондрии (единственное число = митохондрия) часто называют «электростанциями» или «энергетическими фабриками» клетки, потому что они отвечают за производство аденозинтрифосфата (АТФ), основной молекулы, несущей энергию в клетке. Образование АТФ при распаде глюкозы известно как клеточное дыхание. Митохондрии представляют собой двухмембранные органеллы овальной формы (рис. 3.17), имеющие собственные рибосомы и ДНК. Каждая мембрана представляет собой бислой фосфолипидов, окруженный белками. Внутренний слой имеет складки, называемые кристами, которые увеличивают площадь поверхности внутренней мембраны. Область, окруженная складками, называется митохондриальным матриксом. Кристы и матрикс играют разные роли в клеточном дыхании.

Продолжая нашу тему о том, что форма следует за функцией, важно отметить, что мышечные клетки имеют очень высокую концентрацию митохондрий, потому что мышечным клеткам требуется много энергии для сокращения.

Рис. 3.17. На этой трансмиссионной электронной микрофотографии показана митохондрия под электронным микроскопом. Обратите внимание на внутреннюю и внешнюю мембраны, кристы и митохондриальный матрикс. (кредит: модификация работы Мэтью Бриттона; данные масштабной линейки от Мэтта Рассела)

Пероксисомы — маленькие круглые органеллы, окруженные одиночными мембранами. Они осуществляют реакции окисления, расщепляющие жирные кислоты и аминокислоты. Они также обезвреживают многие яды, которые могут попасть в организм. Алкоголь обезвреживается пероксисомами в клетках печени. Побочным продуктом этих реакций окисления является перекись водорода, H 2 O 2 , которая содержится в пероксисомах, чтобы предотвратить повреждение клеточных компонентов за пределами органеллы химическим веществом. Перекись водорода безопасно расщепляется пероксисомальными ферментами на воду и кислород.

Несмотря на их принципиальное сходство, между животными и растительными клетками есть некоторые поразительные различия (см. Таблицу 3.1). В клетках животных есть центриоли, центросомы (обсуждаемые в разделе цитоскелета) и лизосомы, тогда как в растительных клетках их нет. Растительные клетки имеют клеточную стенку, хлоропласты, плазмодесмы и пластиды, используемые для хранения, а также большую центральную вакуоль, в то время как у животных клеток их нет.

Клеточная стенка

На рис. 3.8  b , схеме растительной клетки, вы видите внешнюю по отношению к плазматической мембране структуру, называемую клеточной стенкой.Клеточная стенка представляет собой жесткое покрытие, которое защищает клетку, обеспечивает структурную поддержку и придает клетке форму. Клетки грибов и простейших также имеют клеточные стенки.

В то время как основным компонентом клеточных стенок прокариот является пептидогликан, основной органической молекулой в клеточной стенке растений является целлюлоза, полисахарид, состоящий из длинных прямых цепей единиц глюкозы. Когда информация о пищевой ценности относится к пищевым волокнам, она имеет в виду содержание клетчатки в пище.

Хлоропласты

Как и митохондрии, хлоропласты также имеют собственную ДНК и рибосомы.Хлоропласты участвуют в фотосинтезе и могут быть обнаружены в эукариотических клетках, таких как растения и водоросли. При фотосинтезе углекислый газ, вода и световая энергия используются для производства глюкозы и кислорода. В этом основное различие между растениями и животными: растения (автотрофы) способны производить себе пищу, например, глюкозу, тогда как животные (гетеротрофы) должны полагаться на другие организмы в поисках органических соединений или источника пищи.

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 (рис.18). Каждая стопка тилакоидов называется гранумом (множественное число = грана). Жидкость, окруженная внутренней мембраной и окружающая грану, называется стромой.

Рис. 3.18. На этой упрощенной схеме хлоропласта показаны внешняя мембрана, внутренняя мембрана, тилакоиды, граны и строма.

Хлоропласты содержат зеленый пигмент хлорофилл, который улавливает энергию солнечного света для фотосинтеза. Как и клетки растений, фотосинтезирующие протисты также имеют хлоропласты. Некоторые бактерии также осуществляют фотосинтез, но у них нет хлоропластов.Их фотосинтетические пигменты расположены в тилакоидной мембране внутри самой клетки.

Эволюция в действии

Эндосимбиоз: Мы упоминали, что и митохондрии, и хлоропласты содержат ДНК и рибосомы. Вы задавались вопросом, почему? Веские доказательства указывают на эндосимбиоз как на объяснение.

Симбиоз — это отношения, при которых организмы двух отдельных видов живут в тесной ассоциации и обычно проявляют специфические приспособления друг к другу.Эндосимбиоз ( эндо- = внутри) — отношения, при которых один организм живет внутри другого. В природе изобилуют эндосимбиотические отношения. Микробы, вырабатывающие витамин К, живут в кишечнике человека. Эта взаимосвязь полезна для нас, потому что мы не можем синтезировать витамин К. Она также полезна для микробов, потому что они защищены от других организмов и им предоставлена ​​стабильная среда обитания и обильное питание, живя в толстой кишке.

Ученые давно заметили, что бактерии, митохондрии и хлоропласты имеют одинаковый размер.Мы также знаем, что митохондрии и хлоропласты имеют ДНК и рибосомы, как и бактерии, и они напоминают типы, встречающиеся у бактерий. Ученые считают, что клетки-хозяева и бактерии сформировали взаимовыгодные эндосимбиотические отношения, когда клетки-хозяева поглощали аэробные бактерии и цианобактерии, но не уничтожали их. В ходе эволюции эти проглоченные бактерии стали более специализированными по своим функциям: аэробные бактерии стали митохондриями, а фотосинтезирующие бактерии стали хлоропластами.

Центральная вакуоль

Ранее мы упоминали о вакуолях как об основных компонентах растительных клеток. Если вы посмотрите на рис. 3.8  b , то увидите, что каждая растительная клетка имеет большую центральную вакуоль, занимающую большую часть клетки. Центральная вакуоль играет ключевую роль в регуляции концентрации воды в клетке при изменении условий окружающей среды. В растительных клетках жидкость внутри центральной вакуоли обеспечивает тургорное давление, то есть внешнее давление, вызванное жидкостью внутри клетки.Вы когда-нибудь замечали, что если вы забудете полить растение на несколько дней, оно завянет? Это связано с тем, что по мере того, как концентрация воды в почве становится ниже, чем концентрация воды в растении, вода выходит из центральных вакуолей и цитоплазмы в почву. Когда центральная вакуоль сжимается, она оставляет клеточную стенку без опоры. Эта потеря поддержки клеточных стенок растения приводит к увядшему виду. Кроме того, эта жидкость имеет очень горький вкус, что препятствует ее употреблению насекомыми и животными.Центральная вакуоль также служит для хранения белков в развивающихся семенных клетках.

Большинство клеток животных выделяют вещества во внеклеточное пространство. Основными компонентами этих материалов являются гликопротеины и белок коллаген. В совокупности эти материалы называются внеклеточным матриксом (рис. 3.19). Внеклеточный матрикс не только удерживает клетки вместе, образуя ткань, но также позволяет клеткам внутри ткани общаться друг с другом.

Рисунок 3.19 Внеклеточный матрикс состоит из сети веществ, секретируемых клетками.

Свертывание крови является примером роли внеклеточного матрикса в клеточной коммуникации. Когда клетки, выстилающие кровеносный сосуд, повреждены, они обнаруживают белковый рецептор, называемый тканевым фактором. Когда тканевой фактор связывается с другим фактором во внеклеточном матриксе, он заставляет тромбоциты прикрепляться к стенке поврежденного кровеносного сосуда, стимулирует соседние гладкомышечные клетки в кровеносном сосуде сокращаться (таким образом сужая кровеносный сосуд) и инициирует серию действия, которые стимулируют тромбоциты к выработке факторов свертывания крови.

Клетки

также могут общаться друг с другом путем прямого контакта, называемого межклеточными соединениями. Существуют некоторые различия в том, как это делают растительные и животные клетки. Плазмодесмы (единственное число = плазмодесма) представляют собой соединения между растительными клетками, тогда как контакты животных клеток включают плотные и щелевые соединения и десмосомы.

В общем, длинные участки плазматических мембран соседних растительных клеток не могут соприкасаться друг с другом, потому что они разделены клеточными стенками, окружающими каждую клетку.Плазмодесмы представляют собой многочисленные каналы, проходящие между клеточными стенками соседних растительных клеток, соединяющие их цитоплазму и позволяющие транспортировать сигнальные молекулы и питательные вещества от клетки к клетке (рис. 3.20  a ).

Рис. 3.20 Существует четыре типа соединений между ячейками. а) Плазмодесма представляет собой канал между клеточными стенками двух соседних растительных клеток. (б) Плотные контакты соединяют соседние клетки животных. (c) Десмосомы соединяют две клетки животных вместе. (г) Щелевые контакты действуют как каналы между животными клетками. (кредит b, c, d: модификация работы Марианы Руис Вильярреал)

Плотное соединение представляет собой водонепроницаемое соединение между двумя соседними клетками животных (рис. 3.20  b ). Белки плотно удерживают клетки друг против друга. Эта плотная адгезия предотвращает утечку материалов между ячейками. Плотные соединения обычно обнаруживаются в эпителиальной ткани, которая выстилает внутренние органы и полости и составляет большую часть кожи. Например, плотные соединения эпителиальных клеток, выстилающих мочевой пузырь, предотвращают просачивание мочи во внеклеточное пространство.

Также только в клетках животных обнаружены десмосомы, которые действуют как точечные сварные швы между соседними эпителиальными клетками (рис. 3.20  c ). Они удерживают клетки вместе в виде листа в растягивающихся органах и тканях, таких как кожа, сердце и мышцы.

Щелевые контакты в клетках животных похожи на плазмодесмы в растительных клетках в том смысле, что они являются каналами между соседними клетками, которые позволяют транспортировать ионы, питательные вещества и другие вещества, позволяющие клеткам общаться (рис. 3.20 д ). Однако структурно щелевые контакты и плазмодесмы различаются.

Таблица 3.1 В этой таблице представлены компоненты прокариотических и эукариотических клеток и их соответствующие функции.

Компоненты прокариотических и эукариотических клеток и их функции

Компонент ячейки

Функция

Присутствует у прокариот?

Присутствует в клетках животных?

Присутствует в растительных клетках?

Плазматическая мембрана Отделяет клетку от внешней среды; контролирует прохождение органических молекул, ионов, воды, кислорода и отходов в клетку и из нее Да Да Да
Цитоплазма Обеспечивает структуру клетки; место многих метаболических реакций; среда, в которой обнаружены органеллы Да Да Да
Нуклеоид Расположение ДНК Да
Ядро Органелла клетки, содержащая ДНК и направляющая синтез рибосом и белков Да Да
Рибосомы Синтез белка Да Да Да
Митохондрии Производство АТФ/клеточное дыхание Да Да
Пероксисомы Окисляет и расщепляет жирные кислоты и аминокислоты, обезвреживает яды Да Да
Везикулы и вакуоли Хранение и транспортировка; пищеварительная функция в растительных клетках Да Да
Центросома Неуточненная роль в делении клеток животных клеток; организующий центр микротрубочек в клетках животных Да
Лизосомы Расщепление макромолекул; переработка изношенных органелл Да
Клеточная стенка Защита, структурная поддержка и сохранение формы ячеек Да, в основном пептидогликан у бактерий, но не у архей Да, преимущественно целлюлоза
Хлоропласты Фотосинтез Да
Эндоплазматический ретикулум Модифицирует белки и синтезирует липиды Да Да
Аппарат Гольджи Изменяет, сортирует, маркирует, упаковывает и распределяет липиды и белки Да Да
Цитоскелет Поддерживает форму клетки, закрепляет органеллы в определенных положениях, позволяет цитоплазме и пузырькам перемещаться внутри клетки, а также позволяет одноклеточным организмам двигаться независимо Да Да Да
Жгутики Клеточное передвижение Некоторые Некоторые Нет, за исключением некоторых растительных сперматозоидов.
Реснички Клеточное передвижение, движение частиц вдоль внеклеточной поверхности плазматической мембраны и фильтрация Некоторые

Как и прокариотическая клетка, эукариотическая клетка имеет плазматическую мембрану, цитоплазму и рибосомы, но эукариотическая клетка, как правило, больше, чем прокариотическая клетка, имеет истинное ядро ​​(это означает, что ее ДНК окружена мембраной) и имеет другую мембрану. -связанные органеллы, обеспечивающие компартментализацию функций.Плазматическая мембрана представляет собой бислой фосфолипидов, залитый белками. Ядрышко внутри ядра является местом сборки рибосомы. Рибосомы находятся в цитоплазме или прикреплены к цитоплазматической стороне плазматической мембраны или эндоплазматического ретикулума. Они осуществляют синтез белка. Митохондрии осуществляют клеточное дыхание и производят АТФ. Пероксисомы расщепляют жирные кислоты, аминокислоты и некоторые токсины. Везикулы и вакуоли являются запасающими и транспортными отсеками. В растительных клетках вакуоли также помогают расщеплять макромолекулы.

Клетки животных также имеют центросому и лизосомы. Центросома имеет два тела, центриоли, роль которых в клеточном делении неизвестна. Лизосомы — пищеварительные органеллы животных клеток.

Растительные клетки имеют клеточную стенку, хлоропласты и центральную вакуоль. Стенка растительной клетки, основным компонентом которой является целлюлоза, защищает клетку, обеспечивает структурную поддержку и придает клетке форму. Фотосинтез происходит в хлоропластах. Центральная вакуоль расширяется, увеличивая клетку без необходимости производить больше цитоплазмы.

Эндомембранная система включает ядерную оболочку, эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы, везикулы, а также плазматическую мембрану. Эти клеточные компоненты работают вместе, модифицируя, упаковывая, маркируя и транспортируя мембранные липиды и белки.

Цитоскелет состоит из трех различных типов белковых элементов. Микрофиламенты обеспечивают жесткость и форму клетки и облегчают клеточные движения. Промежуточные филаменты несут натяжение и закрепляют ядро ​​и другие органеллы на месте.Микротрубочки помогают клетке сопротивляться сжатию, служат путями для моторных белков, которые перемещают везикулы по клетке, и тянут реплицированные хромосомы к противоположным концам делящейся клетки. Они также являются структурными элементами центриолей, жгутиков и ресничек.

Клетки животных взаимодействуют через свой внеклеточный матрикс и связаны друг с другом плотными контактами, десмосомами и щелевыми контактами. Клетки растений связаны и сообщаются друг с другом плазмодесмами.

Упражнения

  1. Какие структуры есть у растительной клетки, которых нет у животной клетки? Какие структуры есть у животных клеток, которых нет у клеток растений?
  2. Почему цис поверхность Гольджи не обращена к плазматической мембране?
  3. Что из перечисленного встречается как в эукариотических, так и в прокариотических клетках?
    1. ядро ​​
    2. митохондрия
    3. вакуоль
    4. рибосома
  4. Что из перечисленного не является компонентом эндомембранной системы?
    1. митохондрия
    2. Аппарат Гольджи
    3. эндоплазматический ретикулум
    4. лизосома
  5. В контексте клеточной биологии, что мы подразумеваем под формой, следующей за функцией? Каковы хотя бы два примера этой концепции?
ответов
  1. Растительные клетки имеют плазмодесмы, клеточную стенку, большую центральную вакуоль, хлоропласты и пластиды. Клетки животных имеют лизосомы и центросомы.
  2. Потому что это лицо получает химические вещества из ER, который находится ближе к центру клетки.
  3. Д
  4. А
  5. «Форма следует за функцией» относится к идее, что функция части тела диктует форму этой части тела. Например, такие организмы, как птицы или рыбы, которые быстро летают или плавают по воздуху или воде, имеют обтекаемые тела, уменьшающие сопротивление. На клеточном уровне в тканях, участвующих в секреторных функциях, таких как слюнные железы, клетки имеют обильное Гольджи.

Глоссарий

клеточная стенка: жесткое клеточное покрытие, состоящее из целлюлозы у растений, пептидогликана у бактерий, непептидогликановых соединений у архей и хитина у грибов, которое защищает клетку, обеспечивает структурную поддержку и придает клетке форму

центральная вакуоль: крупная органелла растительной клетки, действующая как хранилище, резервуар для воды и место деградации макромолекул

хлоропласт: органелла растительной клетки, осуществляющая фотосинтез

ресничка: (множественное число: реснички) короткая волосовидная структура, которая в большом количестве отходит от плазматической мембраны и используется для перемещения целой клетки или перемещения веществ по внешней поверхности клетки

цитоплазма: вся область между плазматической мембраной и ядерной оболочкой, состоящая из органелл, взвешенных в гелеобразном цитозоле, цитоскелета и различных химических веществ

цитоскелет: сеть белковых волокон, которая в совокупности поддерживает форму клетки, закрепляет некоторые органеллы в определенных положениях, позволяет цитоплазме и пузырькам перемещаться внутри клетки, а также позволяет двигаться одноклеточным организмам

цитозоль: гелеобразный материал цитоплазмы, в котором подвешены клеточные структуры

десмосома: связь между соседними эпителиальными клетками, которая образуется, когда кадгерины в плазматической мембране прикрепляются к промежуточным филаментам

эндомембранная система: группа органелл и мембран в эукариотических клетках, которые совместно модифицируют, упаковывают и транспортируют липиды и белки.

эндоплазматический ретикулум (ЭР): ряд взаимосвязанных мембранных структур внутри эукариотических клеток, которые коллективно модифицируют белки и синтезируют липиды

внеклеточный матрикс: материал, в основном коллаген, гликопротеины и протеогликаны, секретируемый клетками животных, который удерживает клетки вместе как ткань, позволяет клеткам общаться друг с другом и обеспечивает механическую защиту и закрепление клеток в ткани

жгутик: (множественное число: жгутик) длинная волосовидная структура, отходящая от плазматической мембраны и используемая для перемещения клетки

щелевой контакт: канал между двумя соседними клетками животных, который позволяет ионам, питательным веществам и другим низкомолекулярным веществам проходить между клетками, позволяя клеткам общаться

Аппарат Гольджи: эукариотическая органелла, состоящая из ряда уложенных друг на друга мембран, которые сортируют, маркируют и упаковывают липиды и белки для распределения

лизосома: органелла в животной клетке, которая функционирует как пищеварительный компонент клетки; расщепляет белки, полисахариды, липиды, нуклеиновые кислоты и даже изношенные органеллы

митохондрии: (единственное число: митохондрия) клеточные органеллы, ответственные за клеточное дыхание, в результате которого вырабатывается АТФ, основная молекула, несущая энергию в клетке.

ядерная оболочка: двойная мембранная структура, образующая самую внешнюю часть ядра

ядрышко: темное окрашивающееся тело внутри ядра, ответственное за сборку рибосомных субъединиц

ядро: клеточный органоид, содержащий клеточную ДНК и управляющий синтезом рибосом и белков

пероксисома: небольшая круглая органелла, содержащая перекись водорода, окисляющая жирные кислоты и аминокислоты и обезвреживающая многие яды.

плазматическая мембрана: двойной слой фосфолипидов со встроенными (интегральными) или присоединенными (периферическими) белками, который отделяет внутреннее содержимое клетки от окружающей среды

плазмодесма: (множественное число: плазмодесмы) канал, который проходит между клеточными стенками соседних растительных клеток, соединяет их цитоплазму и позволяет транспортировать вещества из клетки в клетку

рибосома: клеточная структура, осуществляющая синтез белка

шероховатый эндоплазматический ретикулум (RER): участок эндоплазматического ретикулума, усеянный рибосомами и участвующий в модификации белка

гладкий эндоплазматический ретикулум (ГЭР): область эндоплазматического ретикулума, которая имеет небольшое количество рибосом или не имеет их на своей цитоплазматической поверхности и синтезирует углеводы, липиды и стероидные гормоны; обезвреживает химические вещества, такие как пестициды, консерванты, лекарства и загрязнители окружающей среды, и сохраняет ионы кальция

плотное соединение: плотное соединение между двумя соседними клетками животных, созданное прилипанием белка

вакуоль: мембраносвязанный мешочек, несколько крупнее везикулы, выполняющий функцию клеточного хранения и транспорта

везикула: небольшой мембраносвязанный мешочек, участвующий в хранении и транспорте клеток; его мембрана способна сливаться с плазматической мембраной и мембранами эндоплазматического ретикулума и аппарата Гольджи

Сравнить и сопоставить прокариотические клетки, эукариотические клетки растений и эукариотические клетки животных?

Прокариотические клетки:

  • Преимущественно бактериальный.
  • Есть капсула,
  • Клеточная мембрана
  • Жгутик в некоторых, для подвижности,
  • У них нет митохондрий, так как они достаточно малы, и могут дышать напрямую, используя клеточную мембрану.
  • У них нет ядра, вместо этого генетическая информация плавает по цитоплазме. У них тоже есть плазмиды.

эукариотические клетки (животные):

  • Имеют клеточную мембрану с двойным слоем фосфолипидов, которая проницаема для некоторых молекул, таких как вода, и непроницаема для более крупных молекул, таких как глюкоза и заряженные ионы.
  • Имеют цитоплазму.
  • Имеют митохондрии, которые представляют собой органеллы с двойной мембраной, со складчатой ​​внутренней мембраной, дающей дополнительную площадь поверхности для максимального дыхания, которое происходит в каналах с жидкостью, называемых матриксом.
  • У них также есть рибосомы, где происходит синтез белка с использованием молекул тРНК и молекул мРНК (процесс, известный как трансляция).

  • У них также есть аппарат Гольджи, который модифицирует и упаковывает липиды (триглицериды) и превращает их в везикулы для эндоцитоза.

  • У них также есть шероховатый эндоплазматический ретикулум, который имеет множество рибосом, в большинстве случаев вблизи ядра, для легкой транспортировки молекул мРНК. (также гладкий ER, для производства липидов)

  • Также имеет ядро, в котором хранится ядерная информация в виде ДНК, и имеет ядерную мембрану.

Эукраиотические клетки (растения):

  • имеют все, что есть в животной клетке, за исключением нескольких дополнительных вещей:

  • У них есть вакуоль, которая содержит клеточный сок и поддерживает форму клетки.

  • Имеет клеточную стенку, сделанную из целлюлозы, состоящую из молекул бета-глюкозы, которая создает прочные микрофибриллы, придает клетке силу и сохраняет ее упругость.
  • У них также есть хлоропласты, которые выделяют глюкозу с помощью фотосинтеза. У него внутри есть гранулы и хлорофилл, придающий ему зеленый цвет.

Город и сотовый

Город и сотовый Сотовый и город

Во многом эукариотическая клетка похожа на город. Я скажу тебе, что каждая из органелл в клетке делает.Ваша задача будет заключаться в том, чтобы попытаться сопоставьте каждую из частей клетки с частями города и объясните, почему они подобны.

a) Аппарат Гольджи : упаковывает белки и маркирует их для распространение в другие части клетки.

b) Vacuole : контейнер для жидкостей, пищевых продуктов, отходов или других материалов. Большие в растениях, меньше или отсутствуют в клетках животных.

c) Хлоропласт : использует световую энергию и CO 2 (углерод диоксида) из воздуха для создания длинных углеродных цепей (сахара и крахмала), по пути высвобождая O 2 (кислород).

d) Лизосома : место, где расщепляются продукты жизнедеятельности и клеточный мусор.

e) Митохондрия : сжигает пищу для создания АТФ, молекулы для хранения энергии, которая может использоваться вся клетка.

f) Nucleus : содержит ДНК, инструкции по построению и эксплуатации клетки.

g) Клеточная мембрана : регулирует то, что входит и выходит из клетка.

h) Эндоплазматический ретикулум : сеть для транспортировки белков по всей клетке.

i) Рибосома : считывает информационную РНК, скопированную с инструкций ДНК в ядре, и является местом, где производятся белки. Рибосомы образуются в ядрышках.

j) Клеточная стенка : в растительных клетках прочная стенка вне клеточной мембраны, обеспечивающая защиту и структурную жесткость, изготовленная из целлюлозы.


Эта часть города… похожа на эту часть клетки …так как…
Животная клетка   Растительная клетка

1. Завод по переработке

2. Мэрия

3. Электростанция

4. Фабрика

5. Дороги

6. Почтовое отделение

7. Границы города

8. Склад

9. Ферма

10. Укрепления

Посетите сайт CellsAlive.com, чтобы узнать больше о мобильных телефонах!


Ответы: 1d, 2f, 3e, 4i, 5h, 6a, 7g, 8b, 9c, 10j

 

Похожие темы :

Клеточная мембрана

Съедобная ячейка

Размер ячейки

Клетки животных являются эукариотическими

Все клетки подпадают под две широкие категории, известные как эукариотическая клетка и прокариотическая клетка , независимо от того, являются ли они бактериями, археями или эукариотами.Прежде чем мы обсудим, являются ли клетки животных эукариотическими или прокариотическими, важно знать, что такое эукариотические и прокариотические клетки, а также ключевое различие между ними.

Что такое эукариотическая клетка?

Термин эукариотический также известен как «истинное ядро» (eu = истинное, кариотическое = ядро) или «истинное ядро» из-за присутствия в нем истинного ядра. Эукариотическая клетка имеет мембраносвязанное ядро ​​и другие компоненты, включая плазматическую мембрану, рибосомы, аппарат Гольджи, хлоропласт, митохондрии, цитоплазму и несколько палочковидных хромосом.Он также сочетается с мембранными компартментами или мешочками, называемыми «органеллами » (означает «маленький орган»), которые выполняют специализированные клеточные функции (помогают в размножении и выживании), подобно органам нашего тела, выполняющим особые функции.

Что такое прокариотическая клетка?

Термин «прокариотический» относится к «ложному ядру» (про = ложное, кариотическое = ядро) или «перед ядром». Прокариотическая клетка представляет собой одноклеточный, также называемый одноклеточным организмом, который не содержит ядра и других связанных с мембраной компонентов. Эта клетка немного отличается от клетки эукариот. Его ДНК находится в центре клетки и называется нуклеоидом .

Большинство прокариот (бактерий) имеют клеточную стенку из пептидогликана, состоящую из аминокислот и сахаров, и многие из них имеют полисахаридную капсулу. Клеточная стенка обеспечивает дополнительный слой защиты, который поддерживает форму клетки и предотвращает обезвоживание.

Капсула прокариотической клетки заставляет ее прикрепляться к поверхности окружающей ее среды. Некоторые из этих клеток имеют пили, жгутики или фимбрии.Большинство пили используются для обмена генетическим материалом во время размножения, известного как конъюгация . Жгутики используются для движения, а фимбрии используются клеткой для прикрепления к клетке-хозяину.

Общие компоненты ячеек

Все ячейки имеют четыре общих компонента, которые приведены ниже:

  1. Плазматическая мембрана: Это внешнее покрытие, которое отделяет внутренние части клетки от окружающей среды.
  2. Цитоплазма: Это желеобразная область внутри клетки, в которой существуют другие клеточные компоненты.
  3. ДНК: Это генетический компонент клетки.
  4. Рибосомы: Частица, синтезирующая белки.

Определение клеток животных

Клетки животных окружены плазматической мембраной , также называемой клеточной мембраной , которая содержит ограниченное мембраной ядро ​​и другие органеллы. Плазматическая мембрана представляет собой слой, который отделяет внутреннюю часть клетки от внешней среды. Эти особенности клетки поднимают царство Animalia .Клетки животных не имеют клеточной стенки, которую содержат клетки растений и грибов. Большинство животных и растительных клеток имеют размер от 1 до 100 микрометров, одноклеточные — от 0,1 до 5,0 микрометров, и они видны только в микроскоп.

Животные многоклеточные и диплоидные . Многоклеточный означает, что несколько клеток объединяются в единый организм . Термин диплоидная клетка означает: хромосомы животных клеток присутствуют в гомологичных парах.В период полового размножения процесс клеточного деления, называемый мейозом , необходим для образования гаплоидных дочерних клеток или гамет . Когда две гаплоидные клетки сливаются вместе, они образуют диплоидную зиготу , она делится, размножается и из нового организма, как сложные люди.

Структура клеток животных

Клетки животных в основном меньше по сравнению с клетками растений и имеют неправильную форму из-за отсутствия клеточной стенки.Типичная структура животной клетки представлена ​​ниже и состоит из нескольких компонентов.

Плазменная мембрана (клеточная мембрана):

Это полупроницаемый слой жиров и белков, который окружает клетку. Основная роль клеточной мембраны заключается в защите клетки от окружающей среды. Кроме того, он также отвечает за вход и выход питательных веществ и других микробов из клетки.

Ядро:

Это орган, который содержит множество других суборганелл, таких как ядрышки, нуклеосомы и хроматин.ДНК и другие генетические материалы также находятся в ядре.

Ядерная мембрана:

Это двухслойная структура, покрывающая ядро ​​и называемая также ядерной оболочкой.

Аппарат Гольджи:

Это плоская, гладкая, мешкообразная органелла, которая производит, сортирует и упаковывает белки в качестве переносящих частиц по всей клетке. Аппарат Гольджи расположен вблизи ядра клетки.

Лизосомы (клеточные везикулы):

Лизосомы представляют собой круглые органеллы, окруженные мембраной, которая содержит пищеварительные ферменты и помогает пищеварению, удаляет продукты жизнедеятельности, расщепляет токсичные соединения, выделяет и перерабатывает клеточные структуры.

Эндоплазматический ретикулум (ER):

Он состоит из тонкой изогнутой сети перепончатого мешка и берет начало от ядра клеточной органеллы. Он встречается в двух разных типах: «шероховатый эндоплазматический ретикулум» и «гладкий эндоплазматический ретикулум». Грубый эндоплазматический ретикулум продолжается от внешнего слоя ядерных оболочек и содержит рибосомы. Гладкий эндоплазматический ретикулум является продолжением шероховатого эндоплазматического ретикулума, отделен от ядерной мембраны и не содержит рибосом.

Рибосома:

Это небольшие органы, состоящие из богатых РНК цитоплазматических частиц, которые синтезируют белки.

Вакуоль:

Это органеллы, связанные с мембранами внутри клетки, которые участвуют в поддержании размера и хранении воды, пищи, отходов и т. д.

Цитоплазма:

Это желеобразное вещество, содержащее целые органеллы клеток, заключенные в плазматическую мембрану. Материал, находящийся в цитоплазме, называется нуклеоплазмой, содержащейся в ядерной мембране.

Центросома:

Это небольшой орган, расположенный в ядре, с толстым центром, включая лучистые канальцы. Центросома находится там, где возникают микротрубочки.

Митохондрия:

Они представляют собой двухмембранные сферические или палочковидные органы, генерирующие энергию в клетке. Их также называют электростанцией клетки, потому что они генерируют энергию в клетках.

Нуклеопор:

Это небольшие отверстия в ядерной мембране, которые помогают транспортировать нуклеиновые кислоты, белки и другие материалы по всей клетке.

Животная клетка также имеет различную форму; она может быть плоской, овальной, сферической, изогнутой, вогнутой или стержневидной, а также прямоугольной. Большинство клеток имеют микроскопическую форму, и мы можем увидеть их только через микроскоп.

Да, клетки животных являются эукариотическими

Основываясь на приведенном выше обсуждении свойств животной клетки и эукариотической клетки, мы можем сказать, что животных клеток являются эукариотическими . Клетки животных являются эукариотическими, потому что они имеют определенное ядро ​​ и другие связанные с мембраной органеллы, такие как митохондрии, аппарат Гольджи, и эндоплазматический ретикулум .

Помимо мембраносвязанного ядра в эукариотической клетке, эти клетки также указывают на присутствие ДНК внутри ядра. Они также включают клеточные структуры, которые выполняют определенные функции, необходимые клетке для правильного функционирования.

Царство животных отличается от других эукариотических организмов тем, что большинство тканей животных объединяется во внеклеточном матриксе в виде тройной спирали белков, называемых коллагеном. С другой стороны, растительные и грибковые клетки объединяются в ткани или группируются другими молекулами, такими как пектин.

Разница между прокариотической и эукариотической клеткой

Прокариоты Эукариоты
Тип ячейки Эта клетка всегда одноклеточная. Эта клетка может быть одноклеточной и многоклеточной.
Ядро Ядро отсутствует, но имеет в клетке нуклеоидный участок. В клетке присутствует ядро.
Размер ячейки Размер ячейки колеблется от 0.2 мкм — 2,0 мкм в диаметре. Размер клеток варьируется от 10 мкм до 100 мкм в диаметре.
Клеточная стенка Он в основном присутствует, но имеет сложный химический состав. Если и присутствует, то химически прост.
Цитоплазма Цитоплазма присутствует, но клеточные органеллы отсутствуют. Присутствуют как цитоплазма, так и клеточные органеллы.
Плазмиды Присутствует у прокариот. Редко встречается в клетках эукариот.
Рибосома Рибосомы меньше по размеру. Рибосомы больше по размеру.
Лизосома Лизосомы и центросомы отсутствуют. Присутствуют как лизосомы, так и центросомы.
Митохондрии Отсутствует Подарок
Деление клеток Деление клеток происходит путем бинарного деления. Деление клеток происходит посредством митоза.
Рибосомы Присутствует, но имеет меньший размер и сферическую форму Присутствует, но сравнительно большего размера и линейной формы
Жгутики Его жгутики меньше по размеру. Его жгутики крупнее.
Расположение ДНК Циркуляр Линейный
Эндоплазматический ретикулум Отсутствует Подарок
Репродукция Размножение происходит бесполым путем. Размножение происходит как бесполым, так и половым путем.
Пример Бактерии и археи Животные и растительные клетки

3.

3 Эукариотические клетки – концепции биологии

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Описать структуру эукариотических клеток растений и животных
  • Укажите роль плазматической мембраны
  • Обобщить функции основных клеточных органелл
  • Опишите цитоскелет и внеклеточный матрикс

 

На данный момент должно быть ясно, что эукариотические клетки имеют более сложную структуру, чем прокариотические клетки.Органеллы позволяют одновременно выполнять в клетке различные функции. Прежде чем обсуждать функции органелл внутри эукариотической клетки, давайте сначала рассмотрим два важных компонента клетки: плазматическую мембрану и цитоплазму.

Рисунок 3.8 (а) На этом рисунке показана типичная животная клетка. Рисунок 3.8 (б) На этом рисунке показана типичная растительная клетка.

Какие структуры есть у растительной клетки, которых нет у животной клетки? Какие структуры есть у животных клеток, которых нет у клеток растений? Растительные клетки имеют плазмодесмы, клеточную стенку, крупную центральную вакуоль, хлоропласты и пластиды. Клетки животных имеют лизосомы и центросомы.

Как и прокариоты, эукариотические клетки имеют плазматическую мембрану (рис. 3.9), состоящую из двойного слоя фосфолипидов со встроенными белками , который отделяет внутреннее содержимое клетки от окружающей среды. Фосфолипид представляет собой молекулу липида, состоящую из двух цепей жирных кислот, глицеринового остова и фосфатной группы. Плазматическая мембрана регулирует прохождение одних веществ, таких как органические молекулы, ионы и вода, препятствуя прохождению одних для поддержания внутренних условий, при этом активно внося или удаляя другие.Другие соединения пассивно перемещаются через мембрану.

Рис. 3.9. Плазматическая мембрана представляет собой двойной слой фосфолипидов со встроенными белками. Помимо фосфолипидов и белков в мембране можно обнаружить и другие компоненты, такие как холестерин и углеводы.

Плазматические мембраны клеток, специализирующихся на абсорбции, свернуты в пальцеобразные выступы, называемые микроворсинками (единственное число = микроворсинки). Эта складчатость увеличивает площадь поверхности плазматической мембраны. Такие клетки обычно выстилают тонкий кишечник — орган, который поглощает питательные вещества из переваренной пищи.Это отличный пример формы, соответствующей функции конструкции.

Люди с глютеновой болезнью имеют иммунный ответ на глютен, белок, содержащийся в пшенице, ячмене и ржи. Иммунный ответ повреждает микроворсинки, и, таким образом, больные люди не могут усваивать питательные вещества. Это приводит к недоеданию, спазмам и диарее. Пациенты, страдающие целиакией, должны соблюдать безглютеновую диету.

Цитоплазма представляет собой содержимое клетки между плазматической мембраной и ядерной оболочкой (структура будет обсуждаться в ближайшее время).Он состоит из органелл, взвешенных в гелеобразном цитозоле, цитоскелета и различных химических веществ. Несмотря на то, что цитоплазма состоит на 70–80 % из воды, она имеет полутвердую консистенцию за счет содержащихся в ней белков. Однако белки — не единственные органические молекулы, обнаруженные в цитоплазме. Там же обнаружены глюкоза и другие простые сахара, полисахариды, аминокислоты, нуклеиновые кислоты, жирные кислоты и производные глицерина. В цитоплазме также растворены ионы натрия, калия, кальция и многих других элементов.Многие метаболические реакции, в том числе синтез белка, происходят в цитоплазме.

Если бы вы удалили все органеллы из клетки, остались бы только плазматическая мембрана и цитоплазма? Нет. Внутри цитоплазмы по-прежнему будут ионы и органические молекулы, а также сеть белковых волокон , которая помогает поддерживать форму клетки, закрепляет определенные органеллы в определенных положениях, позволяет цитоплазме и пузырькам перемещаться внутри клетки, и позволяет одноклеточным организмам передвигаться независимо.В совокупности эта сеть белковых волокон известна как цитоскелет. В цитоскелете имеется три типа волокон: микрофиламенты, также известные как актиновые филаменты, промежуточные филаменты и микротрубочки (рис. 3.10).

Рис. 3.10. Микрофиламенты, промежуточные филаменты и микротрубочки составляют цитоскелет клетки.

Микрофиламенты являются самыми тонкими из волокон цитоскелета и участвуют в перемещении клеточных компонентов, например, во время деления клеток. Они также поддерживают структуру микроворсинок, обширную складчатость плазматической мембраны, обнаруженную в клетках, предназначенных для всасывания.Эти компоненты также распространены в мышечных клетках и отвечают за сокращение мышечных клеток. Промежуточные филаменты имеют промежуточный диаметр и выполняют структурные функции, такие как поддержание формы клетки и закрепление органелл. Кератин, соединение, укрепляющее волосы и ногти, образует промежуточную нить одного типа. Микротрубочки являются самыми толстыми волокнами цитоскелета. Это полые трубки, которые могут быстро растворяться и восстанавливаться. Микротрубочки направляют движение органелл и являются структурами, которые притягивают хромосомы к их полюсам во время клеточного деления.Они также являются структурными компонентами жгутиков и ресничек. В ресничках и жгутиках микротрубочки организованы в виде кольца из девяти двойных микротрубочек снаружи и двух микротрубочек в центре.

Центросома представляет собой область вблизи ядра клеток животных, которая функционирует как центр организации микротрубочек. Он содержит пару центриолей, две структуры, которые лежат перпендикулярно друг другу. Каждая центриоль представляет собой цилиндр из девяти триплетов микротрубочек.

Центросома реплицируется перед делением клетки, и центриоли играют роль в подтягивании дуплицированных хромосом к противоположным концам делящейся клетки.Однако точная функция центриолей при клеточном делении не ясна, поскольку клетки, у которых удалены центриоли, все еще могут делиться, а растительные клетки, у которых отсутствуют центриоли, способны к клеточному делению.

Жгутики и реснички

Жгутики (единственное число = жгутик) представляют собой длинные волосовидные структуры, отходящие от плазматической мембраны и используемые для перемещения целой клетки (например, сперматозоиды, Euglena ). Когда они присутствуют, клетка имеет только один жгутик или несколько жгутиков. Однако когда реснички (единственное число = реснички) присутствуют, их много и они тянутся по всей поверхности плазматической мембраны. Это короткие, похожие на волоски структуры, которые используются для перемещения целых клеток (например, парамеций) или для перемещения веществ по внешней поверхности клетки (например, реснички клеток, выстилающие фаллопиевы трубы, которые перемещают яйцеклетку к матке, или реснички, выстилающие клетки дыхательных путей, которые перемещают твердые частицы к горлу, захваченные слизью).

Эндомембранная система ( эндо = внутри) представляет собой группу мембран и органелл в эукариотических клетках, которые работают вместе для модификации, упаковки и транспорта липидов и белков . Он включает ядерную оболочку, лизосомы, везикулы, эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи, которые мы вскоре рассмотрим. Хотя технически плазматическая мембрана не входит в состав клетки, плазматическая мембрана включена в эндомембранную систему, поскольку, как вы увидите, она взаимодействует с другими эндомембранными органеллами.

Ядро

Как правило, ядро ​​является наиболее заметной органеллой в клетке. Ядро (множественное число = ядра) содержит клеточную ДНК в форме хроматина и управляет синтезом рибосом и белков. Рассмотрим его более подробно (рис. 3.11).

Рис. 3.11 Внешней границей ядра является ядерная оболочка. Обратите внимание, что ядерная оболочка состоит из двух фосфолипидных бислоев (мембран) — наружной мембраны и внутренней мембраны — в отличие от плазматической мембраны ([ссылка]), которая состоит только из одного фосфолипидного бислоя.(кредит: модификация работы NIGMS, NIH)

Ядерная оболочка представляет собой двойную мембранную структуру , которая составляет самую внешнюю часть ядра (рис. 3.11). И внутренняя, и внешняя мембраны ядерной оболочки представляют собой бислои фосфолипидов.

Ядерная оболочка пронизана порами , которые контролируют прохождение ионов, молекул и РНК между нуклеоплазмой и цитоплазмой.

Чтобы понять хроматин, полезно сначала рассмотреть хромосомы. Хромосомы — это структуры внутри ядра, состоящие из ДНК, наследственного материала и белков. Эта комбинация ДНК и белков называется хроматином. У эукариот хромосомы представляют собой линейные структуры. Каждый вид имеет определенное число хромосом в ядре клеток своего тела. Например, у человека число хромосом равно 46, тогда как у дрозофилы число хромосом равно восьми.

Хромосомы видны и отличимы друг от друга только тогда, когда клетка готовится к делению.Когда клетка находится в фазах роста и поддержания своего жизненного цикла, хромосомы напоминают размотанный, спутанный пучок нитей.

Рис. 3.12. На этом изображении показаны различные уровни организации хроматина (ДНК и белок).

 

Рисунок 3.13. На этом изображении показаны парные хромосомы. (кредит: модификация работы NIH; масштабные данные Мэтта Рассела)

Мы уже знаем, что ядро ​​управляет синтезом рибосом, но как оно это делает? Некоторые хромосомы имеют участки ДНК, кодирующие рибосомную РНК.Темно окрашенная область внутри ядра, называемая ядрышком (множественное число = ядрышко ), объединяет рибосомную РНК со связанными белками для сборки рибосомных субъединиц, которые затем транспортируются через ядерные поры в цитоплазму.

Эндоплазматический ретикулум

Эндоплазматический ретикулум (ЭР) представляет собой серию взаимосвязанных мембранных канальцев, которые совместно модифицируют белки и синтезируют липиды. Однако эти две функции выполняются в отдельных областях эндоплазматического ретикулума: шероховатой эндоплазматической сети и гладкой эндоплазматической сети соответственно.

Полая часть канальцев ЭПР называется просветом или цистернальным пространством. Мембрана ER, представляющая собой двойной слой фосфолипидов, окруженный белками, непрерывна с ядерной оболочкой.

Шероховатый эндоплазматический ретикулум (RER) назван так потому, что рибосомы, прикрепленные к его цитоплазматической поверхности, придают ему шиповатый вид при просмотре в электронный микроскоп.

Рибосомы синтезируют белки, будучи прикрепленными к ER, что приводит к переносу их вновь синтезированных белков в полость RER, где они подвергаются модификациям, таким как сворачивание или добавление сахаров. RER также производит фосфолипиды для клеточных мембран.

Если фосфолипидам или модифицированным белкам не суждено остаться в RER, они будут упакованы в везикулы и транспортированы из RER путем отпочкования от мембраны. Поскольку RER участвует в модификации белков, которые будут секретироваться клеткой, его много в клетках, секретирующих белки, таких как печень.

Гладкий эндоплазматический ретикулум (SER) является продолжением RER, но на его цитоплазматической поверхности мало или совсем нет рибосом.Функции СЭР включают синтез углеводов, липидов (включая фосфолипиды) и стероидных гормонов; дезинтоксикация от лекарств и ядов; метаболизм алкоголя; и хранения ионов кальция.

Аппарат Гольджи

Мы уже упоминали, что везикулы могут отпочковываться от ЭПР, но куда они идут? Прежде чем достичь конечного пункта назначения, липиды или белки в транспортных везикулах необходимо отсортировать, упаковать и пометить, чтобы они оказались в нужном месте. Сортировка , маркировка, упаковка и распределение липидов и белков происходят в аппарате Гольджи (также называемом тельцем Гольджи), ряде уплощенных перепончатых мешочков.

Рис. 3.14 Аппарат Гольджи на этой просвечивающей электронной микрофотографии лейкоцита виден как стопка полукруглых уплощенных колец в нижней части этого изображения. Рядом с аппаратом Гольджи можно увидеть несколько пузырьков. (кредит: модификация работы Луизы Ховард; данные масштабной линейки от Мэтта Рассела)

Аппарат Гольджи имеет принимающую поверхность рядом с эндоплазматическим ретикулумом и выпускающую сторону на стороне, удаленной от ЭПР, по направлению к клеточной мембране.Транспортные везикулы, формирующиеся из ЭПР, направляются к принимающей стороне, сливаются с ней и выбрасывают свое содержимое в просвет аппарата Гольджи. Когда белки и липиды проходят через аппарат Гольджи, они подвергаются дальнейшим модификациям. Наиболее частой модификацией является добавление коротких цепочек молекул сахара. Затем вновь модифицированные белки и липиды помечаются небольшими молекулярными группами, чтобы их можно было направить в нужное место.

Наконец, модифицированные и помеченные белки упаковываются в везикулы, которые отпочковываются от противоположной поверхности Гольджи.В то время как одни из этих везикул, транспортные везикулы, откладывают свое содержимое в другие части клетки, где они будут использоваться, другие, секреторные везикулы, сливаются с плазматической мембраной и высвобождают свое содержимое за пределы клетки.

Количество Гольджи в различных типах клеток снова показывает, что форма следует за функцией внутри клеток. Клетки, участвующие в значительной секреторной деятельности (такие как клетки слюнных желез, секретирующие пищеварительные ферменты, или клетки иммунной системы, секретирующие антитела), имеют обильное количество Гольджи.

В растительных клетках Гольджи играет дополнительную роль в синтезе полисахаридов, некоторые из которых включаются в клеточную стенку, а некоторые используются в других частях клетки.

Лизосомы

В клетках животных лизосомы являются клеточным «мусоропроводом». Пищеварительные ферменты в лизосомах помогают расщеплять белки, полисахариды, липиды, нуклеиновые кислоты и даже изношенные органеллы. У одноклеточных эукариот лизосомы важны для переваривания пищи, которую они поглощают, и рециркуляции органелл .Эти ферменты активны при гораздо более низком рН (более кислом), чем ферменты, расположенные в цитоплазме. Многие реакции, протекающие в цитоплазме, не могут протекать при низком рН, поэтому очевидны преимущества разделения эукариотической клетки на органеллы.

Лизосомы также используют свои гидролитические ферменты для уничтожения болезнетворных организмов, которые могут проникнуть в клетку. Хороший пример этого происходит в группе лейкоцитов, называемых макрофагами, которые являются частью иммунной системы вашего организма.В процессе, известном как фагоцитоз, часть плазматической мембраны макрофага инвагинирует (сворачивается) и поглощает патоген. Инвагинированный участок с возбудителем внутри отщипывается от плазматической мембраны и превращается в везикулу. Везикула сливается с лизосомой. Затем гидролитические ферменты лизосом уничтожают патоген (рис. 3.15).

Рис. 3.15. Макрофаг фагоцитировал потенциально патогенную бактерию, превращая ее в везикулу, которая затем сливается с лизосомой внутри клетки, так что патоген может быть уничтожен.В клетке присутствуют и другие органеллы, но для простоты они не показаны.

Везикулы и вакуоли

Везикулы и вакуоли представляют собой мембраносвязанные мешочки, которые выполняют функцию хранения и транспорта. Вакуоли несколько крупнее везикул, и мембрана вакуоли не срастается с мембранами других клеточных компонентов. Везикулы могут сливаться с другими мембранами внутри клеточной системы. Кроме того, ферменты внутри растительных вакуолей могут расщеплять макромолекулы.

Рис. 3.16 Эндомембранная система модифицирует, упаковывает и транспортирует липиды и белки.(кредит: модификация работы Магнуса Манске)

Почему цис поверхность Гольджи не обращена к плазматической мембране?

->

Рибосомы представляют собой клеточные структуры, ответственные за синтез белка . При рассмотрении в электронном микроскопе свободные рибосомы выглядят либо как скопления, либо как отдельные крошечные точки, свободно плавающие в цитоплазме. Рибосомы могут быть прикреплены либо к цитоплазматической стороне плазматической мембраны, либо к цитоплазматической стороне эндоплазматического ретикулума.Электронная микроскопия показала, что рибосомы состоят из больших и малых субъединиц. Рибосомы представляют собой комплексы ферментов, которые отвечают за синтез белка.

Поскольку синтез белка важен для всех клеток, рибосомы имеются практически в каждой клетке, хотя в прокариотических клетках они меньше. Их особенно много в незрелых эритроцитах для синтеза гемоглобина, который участвует в транспортировке кислорода по всему телу.

Митохондрии (единственное число = митохондрия) часто называют «электростанциями» или «энергетическими фабриками» клетки, потому что они отвечают за производство аденозинтрифосфата (АТФ), основной молекулы, несущей энергию в клетке. Образование АТФ при распаде глюкозы известно как клеточное дыхание. Митохондрии представляют собой двухмембранные органеллы овальной формы (рис. 3.17), имеющие собственные рибосомы и ДНК. Каждая мембрана представляет собой бислой фосфолипидов, окруженный белками. Внутренний слой имеет складки, называемые кристами, которые увеличивают площадь поверхности внутренней мембраны. Область, окруженная складками, называется митохондриальным матриксом. Кристы и матрикс играют разные роли в клеточном дыхании.

Продолжая нашу тему о том, что форма следует за функцией, важно отметить, что мышечные клетки имеют очень высокую концентрацию митохондрий, потому что мышечным клеткам требуется много энергии для сокращения.

Рис. 3.17. На этой трансмиссионной электронной микрофотографии показана митохондрия под электронным микроскопом. Обратите внимание на внутреннюю и внешнюю мембраны, кристы и митохондриальный матрикс. (кредит: модификация работы Мэтью Бриттона; данные масштабной линейки от Мэтта Рассела)

Пероксисомы — маленькие круглые органеллы, окруженные одиночными мембранами. Они осуществляют реакции окисления, расщепляющие жирные кислоты и аминокислоты. Они также обезвреживают многие яды, которые могут попасть в организм. Алкоголь обезвреживается пероксисомами в клетках печени. Побочным продуктом этих реакций окисления является перекись водорода, H 2 O 2 , которая содержится в пероксисомах, чтобы предотвратить повреждение клеточных компонентов за пределами органеллы химическим веществом. Перекись водорода безопасно расщепляется пероксисомальными ферментами на воду и кислород.

Несмотря на их принципиальное сходство, между животными и растительными клетками есть некоторые поразительные различия (см. Таблицу 3.1). В клетках животных есть центриоли, центросомы (обсуждаемые в разделе цитоскелета) и лизосомы, тогда как в растительных клетках их нет. Растительные клетки имеют клеточную стенку, хлоропласты, плазмодесмы и пластиды, используемые для хранения, а также большую центральную вакуоль, в то время как у животных клеток их нет.

Клеточная стенка

На рис. 3.8  b , схеме растительной клетки, вы видите внешнюю по отношению к плазматической мембране структуру, называемую клеточной стенкой.Клеточная стенка представляет собой жесткое покрытие, которое защищает клетку, обеспечивает структурную поддержку и придает клетке форму. Клетки грибов и простейших также имеют клеточные стенки.

В то время как основным компонентом клеточных стенок прокариот является пептидогликан, основной органической молекулой в клеточной стенке растений является целлюлоза, полисахарид, состоящий из длинных прямых цепей единиц глюкозы. Когда информация о пищевой ценности относится к пищевым волокнам, она имеет в виду содержание клетчатки в пище.

Хлоропласты

Как и митохондрии, хлоропласты также имеют собственную ДНК и рибосомы.Хлоропласты участвуют в фотосинтезе и могут быть обнаружены в эукариотических клетках, таких как растения и водоросли. При фотосинтезе углекислый газ, вода и световая энергия используются для производства глюкозы и кислорода. В этом основное различие между растениями и животными: растения (автотрофы) способны производить себе пищу, например, глюкозу, тогда как животные (гетеротрофы) должны полагаться на другие организмы в поисках органических соединений или источника пищи.

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 (рис.18). Каждая стопка тилакоидов называется гранумом (множественное число = грана). Жидкость, окруженная внутренней мембраной и окружающая грану, называется стромой.

Рис. 3.18. На этой упрощенной схеме хлоропласта показаны внешняя мембрана, внутренняя мембрана, тилакоиды, граны и строма.

Хлоропласты содержат зеленый пигмент хлорофилл, который улавливает энергию солнечного света для фотосинтеза. Как и клетки растений, фотосинтезирующие протисты также имеют хлоропласты. Некоторые бактерии также осуществляют фотосинтез, но у них нет хлоропластов.Их фотосинтетические пигменты расположены в тилакоидной мембране внутри самой клетки.

Эволюция в действии

Эндосимбиоз: Мы упоминали, что и митохондрии, и хлоропласты содержат ДНК и рибосомы. Вы задавались вопросом, почему? Веские доказательства указывают на эндосимбиоз как на объяснение.

Симбиоз — это отношения, при которых организмы двух отдельных видов живут в тесной ассоциации и обычно проявляют специфические приспособления друг к другу.Эндосимбиоз ( эндо- = внутри) — отношения, при которых один организм живет внутри другого. В природе изобилуют эндосимбиотические отношения. Микробы, вырабатывающие витамин К, живут в кишечнике человека. Эта взаимосвязь полезна для нас, потому что мы не можем синтезировать витамин К. Она также полезна для микробов, потому что они защищены от других организмов и им предоставлена ​​стабильная среда обитания и обильное питание, живя в толстой кишке.

Ученые давно заметили, что бактерии, митохондрии и хлоропласты имеют одинаковый размер.Мы также знаем, что митохондрии и хлоропласты имеют ДНК и рибосомы, как и бактерии, и они напоминают типы, встречающиеся у бактерий. Ученые считают, что клетки-хозяева и бактерии сформировали взаимовыгодные эндосимбиотические отношения, когда клетки-хозяева поглощали аэробные бактерии и цианобактерии, но не уничтожали их. В ходе эволюции эти проглоченные бактерии стали более специализированными по своим функциям: аэробные бактерии стали митохондриями, а фотосинтезирующие бактерии стали хлоропластами.

Центральная вакуоль

Ранее мы упоминали о вакуолях как об основных компонентах растительных клеток. Если вы посмотрите на рис. 3.8  b , то увидите, что каждая растительная клетка имеет большую центральную вакуоль, занимающую большую часть клетки. Центральная вакуоль играет ключевую роль в регуляции концентрации воды в клетке при изменении условий окружающей среды. В растительных клетках жидкость внутри центральной вакуоли обеспечивает тургорное давление, то есть внешнее давление, вызванное жидкостью внутри клетки.Вы когда-нибудь замечали, что если вы забудете полить растение на несколько дней, оно завянет? Это связано с тем, что по мере того, как концентрация воды в почве становится ниже, чем концентрация воды в растении, вода выходит из центральных вакуолей и цитоплазмы в почву. Когда центральная вакуоль сжимается, она оставляет клеточную стенку без опоры. Эта потеря поддержки клеточных стенок растения приводит к увядшему виду. Кроме того, эта жидкость имеет очень горький вкус, что препятствует ее употреблению насекомыми и животными.Центральная вакуоль также служит для хранения белков в развивающихся семенных клетках.

Большинство клеток животных выделяют вещества во внеклеточное пространство. Основными компонентами этих материалов являются гликопротеины и белок коллаген. В совокупности эти материалы называются внеклеточным матриксом (рис. 3.19). Внеклеточный матрикс не только удерживает клетки вместе, образуя ткань, но также позволяет клеткам внутри ткани общаться друг с другом.

Рисунок 3.19 Внеклеточный матрикс состоит из сети веществ, секретируемых клетками.

Свертывание крови является примером роли внеклеточного матрикса в клеточной коммуникации. Когда клетки, выстилающие кровеносный сосуд, повреждены, они обнаруживают белковый рецептор, называемый тканевым фактором. Когда тканевой фактор связывается с другим фактором во внеклеточном матриксе, он заставляет тромбоциты прикрепляться к стенке поврежденного кровеносного сосуда, стимулирует соседние гладкомышечные клетки в кровеносном сосуде сокращаться (таким образом сужая кровеносный сосуд) и инициирует серию действия, которые стимулируют тромбоциты к выработке факторов свертывания крови.

Клетки

также могут общаться друг с другом путем прямого контакта, называемого межклеточными соединениями. Существуют некоторые различия в том, как это делают растительные и животные клетки. Плазмодесмы (единственное число = плазмодесма) представляют собой соединения между растительными клетками, тогда как контакты животных клеток включают плотные и щелевые соединения и десмосомы.

В общем, длинные участки плазматических мембран соседних растительных клеток не могут соприкасаться друг с другом, потому что они разделены клеточными стенками, окружающими каждую клетку.Плазмодесмы представляют собой многочисленные каналы, проходящие между клеточными стенками соседних растительных клеток, соединяющие их цитоплазму и позволяющие транспортировать сигнальные молекулы и питательные вещества от клетки к клетке (рис. 3.20  a ).

Рис. 3.20 Существует четыре типа соединений между ячейками. а) Плазмодесма представляет собой канал между клеточными стенками двух соседних растительных клеток. (б) Плотные контакты соединяют соседние клетки животных. (c) Десмосомы соединяют две клетки животных вместе. (г) Щелевые контакты действуют как каналы между животными клетками.(кредит b, c, d: модификация работы Марианы Руис Вильярреал)

Плотное соединение представляет собой водонепроницаемое соединение между двумя соседними клетками животных (рис. 3.20  b ). Белки плотно удерживают клетки друг против друга. Эта плотная адгезия предотвращает утечку материалов между ячейками. Плотные соединения обычно обнаруживаются в эпителиальной ткани, которая выстилает внутренние органы и полости и составляет большую часть кожи. Например, плотные соединения эпителиальных клеток, выстилающих мочевой пузырь, предотвращают просачивание мочи во внеклеточное пространство.

Также только в клетках животных обнаружены десмосомы, которые действуют как точечные сварные швы между соседними эпителиальными клетками (рис. 3.20  c ). Они удерживают клетки вместе в виде листа в растягивающихся органах и тканях, таких как кожа, сердце и мышцы.

Щелевые контакты в клетках животных похожи на плазмодесмы в растительных клетках в том смысле, что они являются каналами между соседними клетками, которые позволяют транспортировать ионы, питательные вещества и другие вещества, позволяющие клеткам общаться (рис. 3.20 д ). Однако структурно щелевые контакты и плазмодесмы различаются.

Таблица 3.1 В этой таблице представлены компоненты прокариотических и эукариотических клеток и их соответствующие функции.

Компоненты прокариотических и эукариотических клеток и их функции

Компонент ячейки

Функция

Присутствует у прокариот?

Присутствует в клетках животных?

Присутствует в растительных клетках?

Плазматическая мембрана Отделяет клетку от внешней среды; контролирует прохождение органических молекул, ионов, воды, кислорода и отходов в клетку и из нее Да Да Да
Цитоплазма Обеспечивает структуру клетки; место многих метаболических реакций; среда, в которой обнаружены органеллы Да Да Да
Нуклеоид Расположение ДНК Да
Ядро Органелла клетки, содержащая ДНК и направляющая синтез рибосом и белков Да Да
Рибосомы Синтез белка Да Да Да
Митохондрии Производство АТФ/клеточное дыхание Да Да
Пероксисомы Окисляет и расщепляет жирные кислоты и аминокислоты, обезвреживает яды Да Да
Везикулы и вакуоли Хранение и транспортировка; пищеварительная функция в растительных клетках Да Да
Центросома Неуточненная роль в делении клеток животных клеток; организующий центр микротрубочек в клетках животных Да
Лизосомы Расщепление макромолекул; переработка изношенных органелл Да
Клеточная стенка Защита, структурная поддержка и сохранение формы ячеек Да, в основном пептидогликан у бактерий, но не у архей Да, преимущественно целлюлоза
Хлоропласты Фотосинтез Да
Эндоплазматический ретикулум Модифицирует белки и синтезирует липиды Да Да
Аппарат Гольджи Изменяет, сортирует, маркирует, упаковывает и распределяет липиды и белки Да Да
Цитоскелет Поддерживает форму клетки, закрепляет органеллы в определенных положениях, позволяет цитоплазме и пузырькам перемещаться внутри клетки, а также позволяет одноклеточным организмам двигаться независимо Да Да Да
Жгутики Клеточное передвижение Некоторые Некоторые Нет, за исключением некоторых растительных сперматозоидов.
Реснички Клеточное передвижение, движение частиц вдоль внеклеточной поверхности плазматической мембраны и фильтрация Некоторые

Как и прокариотическая клетка, эукариотическая клетка имеет плазматическую мембрану, цитоплазму и рибосомы, но эукариотическая клетка, как правило, больше, чем прокариотическая клетка, имеет истинное ядро ​​(это означает, что ее ДНК окружена мембраной) и имеет другую мембрану. -связанные органеллы, обеспечивающие компартментализацию функций.Плазматическая мембрана представляет собой бислой фосфолипидов, залитый белками. Ядрышко внутри ядра является местом сборки рибосомы. Рибосомы находятся в цитоплазме или прикреплены к цитоплазматической стороне плазматической мембраны или эндоплазматического ретикулума. Они осуществляют синтез белка. Митохондрии осуществляют клеточное дыхание и производят АТФ. Пероксисомы расщепляют жирные кислоты, аминокислоты и некоторые токсины. Везикулы и вакуоли являются запасающими и транспортными отсеками. В растительных клетках вакуоли также помогают расщеплять макромолекулы.

Клетки животных также имеют центросому и лизосомы. Центросома имеет два тела, центриоли, роль которых в клеточном делении неизвестна. Лизосомы — пищеварительные органеллы животных клеток.

Растительные клетки имеют клеточную стенку, хлоропласты и центральную вакуоль. Стенка растительной клетки, основным компонентом которой является целлюлоза, защищает клетку, обеспечивает структурную поддержку и придает клетке форму. Фотосинтез происходит в хлоропластах. Центральная вакуоль расширяется, увеличивая клетку без необходимости производить больше цитоплазмы.

Эндомембранная система включает ядерную оболочку, эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы, везикулы, а также плазматическую мембрану. Эти клеточные компоненты работают вместе, модифицируя, упаковывая, маркируя и транспортируя мембранные липиды и белки.

Цитоскелет состоит из трех различных типов белковых элементов. Микрофиламенты обеспечивают жесткость и форму клетки и облегчают клеточные движения. Промежуточные филаменты несут натяжение и закрепляют ядро ​​и другие органеллы на месте.Микротрубочки помогают клетке сопротивляться сжатию, служат путями для моторных белков, которые перемещают везикулы по клетке, и тянут реплицированные хромосомы к противоположным концам делящейся клетки. Они также являются структурными элементами центриолей, жгутиков и ресничек.

Клетки животных взаимодействуют через свой внеклеточный матрикс и связаны друг с другом плотными контактами, десмосомами и щелевыми контактами. Клетки растений связаны и сообщаются друг с другом плазмодесмами.

Упражнения

Какие структуры есть у растительной клетки, которых нет у животной клетки? Какие структуры есть у животных клеток, которых нет у клеток растений?

Растительные клетки имеют плазмодесмы, клеточную стенку, крупную центральную вакуоль, хлоропласты и пластиды.Клетки животных имеют лизосомы и центросомы.

Почему цис поверхность Гольджи не обращена к плазматической мембране?

Потому что это лицо получает химические вещества из ER, который находится ближе к центру клетки.

Что из перечисленного встречается как в эукариотических, так и в прокариотических клетках?

А) ядро ​​

Б) митохондрия

В) вакуоль

Г) рибосома

Что из перечисленного не является компонентом эндомембранной системы?

А) митохондрия

Б) Аппарат Гольджи

В) эндоплазматический ретикулум

Г) лизосома

В контексте клеточной биологии, что мы подразумеваем под формой, следующей за функцией? Каковы хотя бы два примера этой концепции?

«Форма следует за функцией» относится к идее, что функция части тела диктует форму этой части тела.Например, такие организмы, как птицы или рыбы, которые быстро летают или плавают по воздуху или воде, имеют обтекаемые тела, уменьшающие сопротивление. На клеточном уровне в тканях, участвующих в секреторных функциях, таких как слюнные железы, клетки имеют обильное Гольджи.

 

Глоссарий

клеточная стенка: жесткое клеточное покрытие, состоящее из целлюлозы у растений, пептидогликана у бактерий, непептидогликановых соединений у архей и хитина у грибов, которое защищает клетку, обеспечивает структурную поддержку и придает клетке форму

центральная вакуоль: крупная органелла растительной клетки, действующая как хранилище, резервуар для воды и место деградации макромолекул

хлоропласт: органоид растительной клетки, осуществляющий фотосинтез

ресничка: (множественное число: реснички) короткая волосовидная структура, которая в большом количестве отходит от плазматической мембраны и используется для перемещения целой клетки или перемещения веществ по внешней поверхности клетки

цитоплазма: вся область между плазматической мембраной и ядерной оболочкой, состоящая из органелл, взвешенных в гелеобразном цитозоле, цитоскелета и различных химических веществ

цитоскелет: сеть белковых волокон, которая в совокупности поддерживает форму клетки, закрепляет некоторые органеллы в определенных положениях, позволяет цитоплазме и пузырькам перемещаться внутри клетки, а также позволяет двигаться одноклеточным организмам

цитозоль: гелеобразный материал цитоплазмы, в котором подвешены клеточные структуры

десмосома: связь между соседними эпителиальными клетками, которая образуется, когда кадгерины в плазматической мембране прикрепляются к промежуточным филаментам

эндомембранная система: группа органелл и мембран в эукариотических клетках, которые совместно модифицируют, упаковывают и транспортируют липиды и белки

эндоплазматический ретикулум (ЭР): ряд взаимосвязанных мембранных структур внутри эукариотических клеток, которые коллективно модифицируют белки и синтезируют липиды

внеклеточный матрикс: материал, в основном коллаген, гликопротеины и протеогликаны, секретируемый клетками животных, который удерживает клетки вместе как ткань, позволяет клеткам общаться друг с другом и обеспечивает механическую защиту и закрепление клеток в ткани

жгутик: (множественное число: жгутик) длинная волосовидная структура, отходящая от плазматической мембраны и используемая для перемещения клетки

щелевой контакт: канал между двумя соседними клетками животных, который позволяет ионам, питательным веществам и другим низкомолекулярным веществам проходить между клетками, позволяя клеткам общаться

Аппарат Гольджи: эукариотическая органелла, состоящая из ряда уложенных друг на друга мембран, которые сортируют, маркируют и упаковывают липиды и белки для распределения

лизосома: органелла в животной клетке, которая функционирует как пищеварительный компонент клетки; расщепляет белки, полисахариды, липиды, нуклеиновые кислоты и даже изношенные органеллы

митохондрии: (единственное число: митохондрия) клеточные органеллы, ответственные за осуществление клеточного дыхания, в результате чего вырабатывается АТФ, основная молекула, несущая энергию клетки

ядерная оболочка: двойная мембранная структура, образующая самую внешнюю часть ядра

ядрышко: темное тело внутри ядра, ответственное за сборку рибосомных субъединиц

ядро: клеточный органоид, содержащий клеточную ДНК и управляющий синтезом рибосом и белков

пероксисома: небольшая круглая органелла, содержащая перекись водорода, окисляющая жирные кислоты и аминокислоты и обезвреживающая многие яды

плазматическая мембрана: двойной слой фосфолипидов со встроенными (интегральными) или присоединенными (периферическими) белками, который отделяет внутреннее содержимое клетки от окружающей среды

плазмодесма: (множественное число: плазмодесмы) канал, который проходит между клеточными стенками соседних растительных клеток, соединяет их цитоплазму и позволяет транспортировать вещества из клетки в клетку

рибосома: клеточная структура, осуществляющая синтез белка

шероховатый эндоплазматический ретикулум (RER): участок эндоплазматического ретикулума, усеянный рибосомами и участвующий в модификации белка

гладкий эндоплазматический ретикулум (ГЭР): область эндоплазматического ретикулума, которая имеет небольшое количество рибосом или не имеет их на своей цитоплазматической поверхности и синтезирует углеводы, липиды и стероидные гормоны; обезвреживает химические вещества, такие как пестициды, консерванты, лекарства и загрязнители окружающей среды, и сохраняет ионы кальция

плотное соединение: плотное соединение между двумя соседними клетками животных, созданное прилипанием белка

вакуоль: мембраносвязанный мешочек, несколько больший, чем везикула, который участвует в клеточном хранении и транспорте

везикула: небольшой мембраносвязанный мешочек, участвующий в хранении и транспорте клеток; его мембрана способна сливаться с плазматической мембраной и мембранами эндоплазматического ретикулума и аппарата Гольджи

мембраносвязанных органелл в эукариотических клетках — видео и расшифровка урока

Конфетные клетки

В этом упражнении учащиеся применят свои знания о связанных с мембраной органеллах для создания модельной клетки из конфет.Дайте учащимся на выбор несколько типов конфет, которые можно использовать для представления органелл, например, маленькие конфеты, круглые конфеты, конфеты с длинными лентами или мармеладные мишки. Позвольте учащимся творчески разрезать конфеты на разные формы, если это возможно.

Введение

Изготовление моделей — важный навык в науке, технике и архитектуре. Это позволяет вам манипулировать информацией, которая в противном случае была бы слишком большой или слишком маленькой для изучения в лаборатории. Сегодня вы собираетесь сделать конфетную модель эукариотической клетки, включающую все связанные с мембраной органеллы в виде разных видов леденцов.Для начала придумайте, какой тип конфет будет представлять каждую органеллу, и перечислите их ниже:

органелл Тип Конфеты
Ядра
рибосом
эндоплазматической сети
Гольджи
Вакуоль
Лизосома
Митохондрии
Хлоропласт

Далее выполните шаги, чтобы создать конфетную клетку, затем ответьте на вопросы анализа.

шагов

1. Для начала возьмите большую миску, ложку и упаковку желе.

2. Смешайте желе и вылейте его в миску. Дайте настояться в холодильнике.

3. Затем вы можете начать добавлять свои конфетные органеллы в свою клетку. Подумайте, куда должна идти каждая конфета, в зависимости от расположения органелл и того, сколько каждой конфеты должно быть в вашей клетке. Различные типы клеток имеют разное количество каждой органеллы. Вы можете исследовать конкретный тип клетки, такой как растительная клетка, сперматозоид или сердечная клетка, и посмотреть, какая конкретная комбинация органелл в ней содержится.

4. Затем поместите модель конфеты обратно в холодильник и дайте ей застыть. Затем вы можете продемонстрировать свою модель и ответить на вопросы анализа.

Анализ

1. Почему вы выбрали для органелл каждый из видов леденцов? Какие черты были у них общими?

2. Каковы, по вашему мнению, ограничения этой модели? Есть ли способы, которыми эта модель не ведет себя как настоящая эукариотическая клетка, и почему?

.

Author: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.