Строение и функции клетки кратко: Строение и функции клетки – Биология. Справочные материалы – Kaz-Ekzams.ru

Строение и функции клетки | Дистанционные уроки

06-Июл-2013 | Нет комментариев | Лолита Окольнова

Изучение клетки

 

 

 

О клетке в научном мире заговорили практически сразу после изобретения микроскопа.

Кстати, сейчас довольно много видов микроскопов, из них два основных, используемых в изучении строения клетки:

 

• Оптический микроскоп — максимальное увеличение — ~2000 крат (можно рассмотреть некоторые микроорганизмы, изучить клетки (растительные и животные), кристаллы и т.д.
• Электронный микроскоп — увеличивает до до 10⁶ раз. Можно уже изучать частицы как клетки, так и молекул — это уже уровень микроструктур

 

Современные методы цитологии
 

 

Первым ученым, который смог увидеть клетки (естественно, в микроскоп) был Роберт Гук ( 1665 г) — он изучал клеточное строение в основном растений.

 

А вот впервые об одноклеточных организмах — бактериях, инфузориях заговорил А. ван Ле-венгук (1674 г)

 

Ла-Марк (1809 г) уже стал говорить о клеточной теории.

 

Ну и уже в середине XIX века М.Шлейден и Т.Шванн сформулировали ту клеточную теорию, которая сейчас общепризнана во всем мире.

 

 

Вопросы об истории клеточной теории на экзаменах встречаются, и довольно часто, так что советую запомнить эту историческую линейку. Ученых знать — строго обязательно!

 

Итак, вернемся к теме изучения строения и функций клетки.

Клеточными являются все организмы, кроме вирусов.

 

Клетка — элементарная единица строения и жизнедеятельности всех организмов, обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию. Все живые организмы либо, как многоклеточные животные, растения и грибы, состоят из множества клеток, либо, как многие простейшие и бактерии, являются одноклеточными организмами.

Раздел биологии, занимающийся изучением строения и жизнедеятельности клеток, получил название цитологии. Она изучает строение и функции клеток, их химический состав, развитие и взаимосвязи в многоклеточных организмах.

В последнее время принято также говорить о биологии клетки, или клеточной биологии.

 

Клетка — это мини-организм. У этого организма есть  «органы» — органоиды. Главный органоид клетки — это ядро.

 

По этому признаку все живые организмы делятся на

 

• ЭУКАРИОТИЧЕСКИЕ («карио» — ядро) — содержащие ядро и
• ПРОКАРИОТИЧЕСКИЕ («про» -до) — доядерные

 

 

Основные положения клеточной теории 

 

1. Все живые организмы состоят из клеток.

2. Новые клетки образуются только путем возникновения из старых  клеток.

3. Клетка является самой маленькой единицей живого,  единицей строения и развития всего живого, целый организм — это совокупность клеток.

4. Клетки всех живых организмов сходны по строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ.
5. Сходство клеточных организмов свидетельствует о единстве их происхождения

 

Основные положения современной клеточной теории

 

1. Клетка — единица строения, жизнедеятельности, роста и развития живых организмов, вне клетки жизни нет.
2. Клетка — единая система, состоящая из множества закономерно связанных друг с другом элементов, представляющих собой определённое целостное образование.
3. Ядро − главная составная часть клетки (эукариот).
4. Новые клетки образуются только в результате деления исходных клеток.
5. Клетки многоклеточных организмов образуют ткани, ткани образуют органы. Жизнь организма в целом обусловлена взаимодействием составляющих его клеток.

 

Строение и функции клетки определяются ее основными органоидами — это те компоненты, которые присущи всем клеткам живых организмов — «общий состав»:

 

 

 

Мембранные органоиды	Немембранные органоиды
Одномембранные:   ЭПС Аппарат Гольджи Лизосомы Вакуоли Двумембранные:   Митохондрии Пластиды Ядро	Рибосомы Клеточный центр Органоиды движения (жгутики и реснички)

 

Полуавтономные органеллы — митохондрии и пластиды.

 

Их полуавтономность заключается в том, что, во-первых, у них есть своя ДНК, а во-вторых, свои рибосомы.

 

Подробнее про это можно почитать в теме про цитоплазматическую наследственность.

 

У эукариотических организмов — растений, животных и грибов есть определенные различия в строении и функциях клеток.

 

Все эти органеллы и их особенности мы разберем в следующих лекциях.

 

 Есть так же органеллы, которые очень редко упоминаются в школьном курсе биологии, но в клетках они есть и встречаются в вопросах ЕГЭ:

 

Микрофиламенты —  нити, состоящие из молекул глобулярного белка актина и присутствующие в цитоплазме всех эукариотических клеток.

 

Это что-то вроде «мышц клеток» — они могут быть в виде удлиненных пучков или сетки внутри клетки, они могут сокращаться и растягиваться, тем самым меняя форму клетки.

 

Внутриклеточные нити — специальные волокна в цитоплазме, придающие форму клетке, они образуют цитоскелет.

 

 

 

---

 

---

 

Еще на эту тему:

Обсуждение: «Строение и функции клетки»

(Правила комментирования)

СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ КЛЕТКИ

СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ КЛЕТКИ

Кле́тка— элементарная единица строения и жизнедеятельности всех организмов (кроме вирусов, о которых нередко говорят как о неклеточных формах жизни), обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию. Все живые организмы либо состоят из множества клеток (многоклеточные животные, растения и грибы), либо являются одноклеточными организмами (многие простейшие и бактерии). Раздел биологии, занимающийся изучением строения и жизнедеятельности клеток, получил название цитологии. В последнее время принято также говорить о биологии клетки, или клеточной биологии.

Обычно размеры растительных и животных клеток колеблются в пределах от 5 до 20 мкм в поперечнике. Типичная бактериальная клетка значительно меньше – ок. 2 мкм, а наименьшая из известных – 0,2 мкм.

Некоторые свободноживущие клетки, например такие простейшие, как фораминиферы, могут достигать нескольких сантиметров; они всегда имеют много ядер. Клетки тонких растительных волокон достигают в длину одного метра, а отростки нервных клеток достигают у крупных животных нескольких метров. При такой длине объем этих клеток небольшой, а поверхность очень велика.

Самые крупные клетки – это неоплодотворенные яйца птиц, заполненные желтком. Наибольшее яйцо (и, следовательно, наибольшая клетка) принадлежало вымершей громадной птице – эпиорнису (Aepyornis). Предположительно его желток весил ок. 3,5 кг. Самое крупное яйцо у ныне живущих видов принадлежит страусу, его желток весит ок. 0,5 кг

Одно время клетка рассматривалась как более или менее гомогенная капелька органического вещества, которую называли протоплазмой или живой субстанцией. Этот термин устарел после того, как выяснилось, что клетка состоит из множества четко обособленных структур, получивших название клеточных органелл («маленьких органов»).

Первым человеком, увидевшим клетки, был английский учѐный Роберт Гук (известный нам благодаря закону Гука). В 1665 году, пытаясь понять, почему пробковое дерево так хорошо плавает, Гук стал рассматривать тонкие срезы пробки с помощью усовершенствованного им микроскопа. Он обнаружил, что пробка разделена на множество крошечных ячеек, напомнивших ему соты в ульях медоносных пчел, и он назвал эти ячейки клетками (по-английски cell означает «ячейка, клетка»).

В 1675 году итальянский врач М. Мальпиги, а в 1682 году — английский ботаник Н. Грю подтвердили клеточное строение растений. О клетке стали говорить как о «пузырьке, наполненном питательным соком». В 1674 году голландский мастер Антоний ван Левенгук (Anton van Leeuwenhoek, 1632—1723) с помощью микроскопа впервые увидел в капле воды «зверьков» — движущиеся живые организмы (инфузории, амѐбы, бактерии). Также Левенгук впервые наблюдал животные клетки — эритроциты и сперматозоиды. Таким образом, уже к началу XVIII века учѐные знали, что под большим увеличением растения имеют ячеистое строение, и видели некоторые организмы, которые позже получили название одноклеточных. В 1802—1808 годах французский исследователь Шарль-Франсуа Мирбель установил, что все растения состоят из тканей, образованных клетками. Ж. Б. Ламарк в 1809 году

распространил идею Мирбеля о клеточном строении и на животные организмы. В 1825 году чешский учѐный Я. Пуркине открыл ядро яйцеклетки птиц, а в 1839 ввѐл термин «протоплазма». В 1831 году английский ботаник Р. Броун впервые описал ядро растительной клетки, а в 1833 году установил, что ядро является обязательным органоидом клетки растения. С тех пор главным в организации клеток считается не мембрана, а содержимое.

Методы исследования клеток

Впервые клетки удалось увидеть только после создания световых микроскопов, с того времени и до сих пор микроскопия остается одним из важнейших методов исследования клеток. Световая (оптическая) микроскопия, несмотря на своѐ сравнительно небольшое разрешение, позволяла наблюдать за живыми клетками. В ХХ веке была изобретена электронная микроскопия, давшая возможность изучить ультраструктуру клеток.

В изучении клеточной формы и структуры первым инструментом был световой микроскоп. Его разрешающая способность ограничена размерами, сравнимыми с длиной световой волны (0,4–0,7 мкм для видимого света). Однако многие элементы клеточной структуры значительно меньше по размерам.

Другая трудность состоит в том, что большинство клеточных компонентов прозрачны и коэффициент преломления у них почти такой же, как у воды. Для улучшения видимости часто используют красители, имеющие разное сродство к различным клеточным компонентам. Окрашивание применяют также для изучения химии клетки. Например, некоторые красители связываются преимущественно с нуклеиновыми кислотами и тем самым выявляют их локализацию в клетке. Небольшая часть красителей

– их называют прижизненными – может быть использована для окраски живых клеток, но обычно клетки должны быть предварительно зафиксированы (с помощью веществ, коагулирующих белок) и только после этого могут быть окрашены.

Перед проведением исследования клетки или кусочки ткани обычно заливают в парафин или пластик и затем режут на очень тонкие срезы с помощью микротома. Такой метод широко используется в клинических лабораториях для выявления опухолевых клеток. Помимо обычной световой микроскопии разработаны и другие оптические методы изучения клетки: флуоресцентная микроскопия, фазово-контрастная микроскопия, спектроскопия и рентгеноструктурный анализ.

Оптическая микроскопия

В оптическом микроскопе увеличение объекта достигается благодаря серии линз, через которые проходит свет. Максимальное увеличение, которое можно достичь благодаря оптическому микроскопу, составляет около 1000. Еще одной важной характеристикой является

разрешение — расстояние между		двумя
точками, которые еще распознаются
отдельно, другими словами, разрешение
характеризует чѐткость изображения. Эта
величина ограничивается длиной световой
волны, и даже при использовании самого
коротковолнового	света —
ультрафиолетового —	можно	достичь

разрешения только около 200 нм; такое разрешение было получено еще в конце

XIX века. Таким образом, малейшие структуры, которые можно наблюдать под оптическим микроскопом, это митохондрии и бактерии, линейный размер которых составляет примерно 500 нм. Однако объекты размером меньше 200 нм видны в световом микроскопе только тогда, если они сами излучают свет. Эта особенность используется в флуоресцентной микроскопии, когда клеточные структуры или отдельные белки связываются со специальными флуоресцентными белками или антителами с флуоресцентными метками. На качество изображения, полученного с помощью оптического микроскопа, влияет также контрастность — еѐ можно увеличить, используя различные методы окраски клеток. Для изучения живых клеток используют фазовоконтрастную, дифференциальную интерференционно-контрастную и темнопольную микроскопию. Конфокальные микроскопы позволяют улучшить качество флуоресцентных изображений.

Электронная микроскопия

В 30-х годах XX века был сконструирован электронный микроскоп, в котором вместо света через объект пропускается пучок электронов. Теоретический предел разрешения для современных электронных микроскопов составляет около 0,002 нм, однако из практических причин для биологических объектов достигается разрешение только около 2 нм. С помощью электронного микроскопа можно изучать ультраструктуру клеток. Различают два основных типа электронной микроскопии:

сканирующую и трансмиссионную.

Сканирующая (растровая) электронная микроскопия (РЭМ) используется для изучения поверхности объекта. Образцы зачастую покрывают тонкой пленкой золота. РЭМ

позволяет получать объемные изображения. Трансмиссионная (просвечивающая) электронная микроскопия (ПЭМ) — используется для изучения внутреннего

строения клетки. Пучок электронов пропускается через объект, предварительно обработанный тяжелыми металлами, которые накапливаются в определенных структурах, увеличивая их электронную плотность. Электроны рассеиваются на участках клетки с большей электронной плотностью, в результате чего на изображениях эти области выглядят темнее.

Фракционирование клеток. Для установления функций отдельных компонентов клетки важно выделить их в чистом виде, чаще всего это делается с помощью метода дифференциального центрифугирования. Разработаны методики, позволяющие получить чистые фракции любых клеточных органелл. Получение фракций начинается с разрушения плазмалеммы и образования гомогената клеток. Гомогенат последовательно центрифугируется при различных скоростях, на первом этапе можно получить четыре фракции: (1) ядер и крупных обломков клеток, (2) митохондрий, пластид, лизосом и пероксисом, (3) микросом — пузырьков аппарата Гольджи и эндоплазматического ретикулума, (4) рибосом, в супернатанте останутся белки и более мелкие молекулы. Дальнейшее дифференциальное центрифугирование каждой из смешанных фракций позволяет получить чистые препараты органелл, к которым можно применять разнообразные биохимические и микроскопические методы.

Строение клеток

Все клеточные формы жизни на Земле можно разделить на два надцарства на основании строения составляющих их клеток:

прокариоты (доядерные) — более простые по строению;

эукариоты (ядерные) — более сложные. Клетки, составляющие тело человека, являются эукариотическими.

Несмотря на многообразие форм, организация клеток всех живых организмов подчинена единым структурным принципам.

Прокариотическая клетка

Прокариоты (от лат. pro — перед, до и греч. κάρῠον — ядро, орех) — организмы, не обладающие, в отличие от эукариот, оформленным клеточным ядром и другими внутренними мембранными органоидами (за исключением плоских цистерн у фотосинтезирующих видов, например, у цианобактерий). Единственная крупная кольцевая (у некоторых видов — линейная) двухцепочечная молекула ДНК, в которой содержится основная часть генетического материала клетки (так называемый нуклеоид) не образует комплекса с белками-гистонами (так называемого хроматина). К прокариотам относятся бактерии, в том числе цианобактерии (сине-зелѐные водоросли), и археи. Основное содержимое клетки, заполняющее весь еѐ объѐм, — вязкая зернистая

цитоплазма.

Эукариотическая клетка

Эукариоты (эвкариоты) (от греч. ευ — хорошо, полностью и κάρῠον — ядро, орех)

— организмы, обладающие, в отличие от прокариот, оформленным клеточным ядром, отграниченным от цитоплазмы ядерной оболочкой. Генетический материал заключѐн в нескольких линейных двухцепочных молекулах ДНК (в зависимости от вида организмов их число на ядро может колебаться от двух до нескольких сотен), прикреплѐнных изнутри к мембране клеточного ядра и образующих у подавляющего большинства комплекс с белками-гистонами, называемый хроматином.

Строение эукариотической клетки. Схематическое изображение животной клетки.

Некоторые клетки, в основном растительные и бактериальные, имеют наружную клеточную стенку. У высших растений она состоит из целлюлозы. Клеточная стенка играет исключительно важную роль: она представляет собой внешний каркас, защитную оболочку, обеспечивает тургор растительных клеток: через клеточную стенку проходит вода, соли, молекулы многих органических веществ.. У клеток животных клеточные стенки, как правило, отсутствуют.

Под клеточной стенкой растений расположена плазматическая мембрана или плазмалемма. Толщина плазматической мембраны около 10 нм, изучение ее строения и функций возможно только с помощью электронного микроскопа.

Внутри клетка заполнена цитоплазмой, в которой расположены различные органоиды и клеточные включения, а также генетический материал в виде молекулы ДНК. Каждый из органоидов клетки выполняет свою особую функцию, а в совокупности все они определяют жизнедеятельность клетки в целом.

Плазматическая мембрана обеспечивает в первую очередь разграничительную функцию по отношению к внешней для

клетки среде. Она представляет собой двойной слой молекул (бимолекулярный слой, или бислой). В основном это молекулы фосфолипидов и других близких к ним веществ. Липидные молекулы имеют двойственную природу, проявляющуюся в том, как они ведут себя по отношению к воде. Головы молекул гидрофильные, т.е. обладают сродством к воде, а их углеводородные хвосты гидрофобны. Поэтому при смешивании с водой липиды образуют на ее поверхности пленку, аналогичную пленке масла; при этом все их молекулы ориентированы одинаково: головы молекул – в воде, а углеводородные хвосты – над ее поверхностью.

Вклеточной мембране два таких слоя, и в каждом из них головы молекул обращены наружу, а хвосты – внутрь мембраны, один к другому, не соприкасаясь таким образом с водой.

Кроме основных липидных компонентов, она содержит крупные белковые молекулы, которые способны «плавать» в липидном бислое и расположены так, что одна их сторона обращена внутрь клетки, а другая соприкасается с внешней средой. Некоторые белки находятся только на наружной или только на внутренней поверхности мембраны или лишь частично погружены в липидный бислой.

Основная функция клеточной мембраны заключается в регуляции переноса веществ в клетку и из клетки.

Существует несколько механизмов транспорта веществ через мембрану:

Диффузия — проникновение веществ через мембрану по градиенту концентрации (из области, где их концентрация выше, в область, где их концентрация ниже). Диффузный транспорт веществ осуществляется при участии белков мембраны, в которых имеются молекулярные поры (вода, ионы), либо при участии липидной фазы (для жирорастворимых веществ).

Облегченная диффузия — специальные мембранные белки-переносчики избирательно связываются с тем или иным ионом, или молекулой и переносят их через мембрану.

Активный транспорт. Этот механизм сопряжен с затратами энергии и служит для переноса веществ против их градиента концентрации. Он осуществляется специальными

белками-переносчиками, образующими так называемые ионные насосы. Наиболее изученным является Nа+/К+-насос в клетках животных, активно выкачивающий ионы Nа наружу, поглощая при этом ионы К+ .

Всочетании с активным транспортом ионов в клетку через цитоплазматическую мембрану проникают различные сахара, нуклеотиды, аминокислоты.

Такая избирательная проницаемость физиологически очень важна, и ее отсутствие

–первое свидетельство гибели клетки. Это легко проиллюстрировать на примере свеклы. Если живой корень свеклы погрузить в холодную воду, то он сохраняет свой пигмент; если же свеклу кипятить, то клетки погибают, становятся легко проницаемыми и теряют пигмент, который и окрашивает воду в красный цвет.

Крупные молекулы типа белковых клетка может «заглатывать». Под влиянием некоторых белков, если они присутствуют в жидкости, окружающей клетку, в клеточной мембране возникает впячивание, которое затем смыкается, образуя пузырек – небольшую вакуоль, содержащую воду и белковые молекулы; после этого мембрана вокруг вакуоли разрывается, и содержимое попадает внутрь клетки. Такой процесс называется пиноцитозом (буквально «питье клетки»), или эндоцитозом.

Более крупные частички, например частички пищи, могут поглощаться аналогичным образом в ходе т.н. фагоцитоза. Как правило, вакуоль, образующаяся при фагоцитозе, крупнее, и пища переваривается ферментами лизосом внутри вакуоли до разрыва окружающей ее мембраны. Такой тип питания характерен для простейших, например для амеб, поедающих бактерий.

Экзоцитоз (экзо — наружу), благодаря нему, клетка выводит внутриклеточные продукты или непереваренные остатки, заключенные в вакуоли, или пузырьки. Пузырек подходит к цитоплазматической мембране, сливается с ней, а его содержимое выделяется в окружающую среду. Так выделяются пищеварительные ферменты, гормоны, гемицеллюлоза и др..

Структура цитоплазмы.

Жидкую составляющую цитоплазмы также называют цитозолем. Под световым микроскопом казалось, что клетка заполнена чем-то вроде жидкой плазмы или золя, в котором «плавают» ядро и другие органоиды. На самом деле это не так. Внутреннее пространство эукариотической клетки строго упорядочено. Передвижение органоидов координируется при помощи специализированных транспортных систем, так называемых микротрубочек, служащих внутриклеточными «дорогами», и специальных белков динеинов и кинезинов, играющих роль «двигателей». Отдельные белковые молекулы также не диффундируют свободно по всему внутриклеточному пространству, а направляются в необходимые компартменты при помощи специальных сигналов на их поверхности, узнаваемых транспортными системами клетки.

Эндоплазматический ретикулум

В эукариотической клетке существует система переходящих друг в друга мембранных отсеков (трубок и цистерн),

которая называется эндоплазматическим ретикулумом (или эндоплазматическая сеть, ЭПР или ЭПС). Ту часть ЭПР, к мембранам которого прикреплены рибосомы, относят к гранулярному (или шероховатому) эндоплазматическому

ретикулуму, на его мембранах происходит синтез белков. Те компартменты, на стенках которых нет рибосом, относят к гладкому ЭПР, принимающему участие в синтезе липидов. Внутренние пространства гладкого и гранулярного ЭПР не изолированы, а переходят друг в друга и сообщаются с просветом ядерной оболочки. Канальцы открываются и на поверхности клетки, и эндоплазматический ретикулум, таким образом, играет роль аппарата, через который внешняя среда может непосредственно взаимодействовать со всем содержимым клетки.

Крошечные тельца, называемые рибосомами, покрывают поверхность шероховатого эндоплазматического ретикулума, особенно вблизи ядра. Диаметр рибосом около 15 нм. Каждая рибосома состоит из двух неодинаковых по размерам частиц, малой и большой Их основная функция – синтез белков; к их поверхности прикрепляются матричная (информационная) РНК и аминокислоты, связанные с транспортными РНК. Синтезированные белки сначала накапливаются в каналах и полостях эндоплазматической сети, а затем транспортируются к органоидам и участкам клетки, где они потребляются.

Аппарат Гольджи

Аппарат Гольджи (комплекс Гольджи)

представляет собой стопку плоских мембранных мешочков, несколько расширенных ближе к краям. В цистернах аппарата Гольджи созревают некоторые белки, синтезированные на мембранах гранулярного ЭПР и предназначенные для секреции или образования лизосом. Аппарат Гольджи асимметричен — цистерны располагающиеся ближе к ядру клетки (цис-Гольджи) содержат наименее зрелые белки, к этим цистернам непрерывно присоединяются мембранные пузырьки — везикулы, отпочковывающиеся от эндоплазматического ретикулума. По-видимому, при помощи таких же пузырьков происходит дальнейшее перемещение созревающих белков от одной цистерны к другой. В конце концов от противоположного конца органеллы

(транс-Гольджи) отпочковываются пузырьки, содержащие полностью зрелые белки.

Лизосомы

Лизосомы (греч. «лизео» — растворяю, «сома» — тело) представляют собой небольшие округлые тельца. Эти мембранные органоиды клетки имеют овальную форму и диаметр 0,5 мкм Они отпочковываются от аппарата Гольджи и, возможно, от эндоплазматического ретикулума. Лизосомы содержат разнообразные ферменты, которые расщепляют крупные молекулы: белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты. Из-за своего разрушительного действия эти ферменты как бы «заперты» в лизосомах и высвобождаются только по мере надобности. Но если лизосома

повреждается от каких-либо внешних воздействий, то разрушается вся клетка или часть ее.

При внутриклеточном пищеварении ферменты выделяются из лизосом в пищеварительные вакуоли.

При голодании клетки лизосомы переваривают некоторые органоиды, не убивая клетку. Такое частичное переваривание обеспечивает клетке на какое-то время необходимый минимум питательных веществ.

Обладая способностью к активному перевариванию пищевых веществ, лизосомы участвуют в удалении отмирающих в процессе жизнедеятельности частей клеток, целых клеток и органов. Например, исчезновение хвоста у головастика лягушек происходит под действием ферментов лизосом.. В данном случае это нормально и полезно для организма, но иногда такое разрушение клеток носит патологический характер. Например, при вдыхании асбестовой пыли она может проникнуть в клетки легких, и тогда происходит разрыв лизосом, разрушение клеток и развивается легочное заболевание.

Ядро

Информационным центром клетки, местом хранения и воспроизводства наследственной информации, которая определяет все признаки данной клетки и организма в целом, является ядро. Удаление ядра из клетки, как правило, ведет к ее быстрой гибели. Форма и размеры ядра клетки очень изменчивый зависят от вида организма, а также от типа, возраста и функционального состояния клетки. Общий план

строения ядра одинаков у всех клеток эукариот. Клеточное ядро состоит из ядерной оболочки, ядерного матрикса (нуклеоплазмы), хроматина и ядрышка (одного или нескольких). От цитоплазмы содержимое ядра отделено двойной мембраной или так называемой ядерной оболочкой. Наружная мембрана в некоторых местах переходит в каналы эндоплазматического ретикулума; к ней прикреплены рибосомы. Клеточное ядро содержит молекулы ДНК, на которых записана генетическая информация организма. . Этим определяется ведущая роль клеточного ядра в наследственности. В ядре происходит репликация — удвоение молекул ДНК, а также транскрипция— синтез молекул РНК на матрице ДНК. Сборка рибосом также происходит в ядре, в специальных образованиях, называемых ядрышками. Ядерная оболочка пронизана множеством пор, диаметр которых около 90 нм. Благодаря наличию пор, обеспечивающих избирательную проницаемость, ядерная оболочка контролирует обмен веществ между ядром и цитоплазмой.

	Цитоскелет
К элементам	цитоскелета относят белковые

фибриллярные структуры, расположенные в цитоплазме клетки: микротрубочки, актиновые и промежуточные филаменты. Микротрубочки принимают участие в транспорте органелл, входят в состав жгутиков, из микротрубочек строится митотическое веретено деления. Актиновые филаменты необходимы для поддержания

формы клетки, псевдоподиальных реакций. Роль промежуточных филаментов, повидимому, также заключается в поддержании структуры клетки. Белки цитоскелета составляют несколько десятков процентов от массы клеточного белка.

Центриоли

Центриоли представляют собой цилиндрические белковые структуры, расположенные вблизи ядра клеток животных (у растений центриолей нет, за исключением низших водорослей). Центриоль представляет собой цилиндр, боковая поверхность которого образована девятью наборами микротрубочек. Количество микротрубочек в наборе может

колебаться для разных организмов от 1 до 3.

Вокруг центриолей находится так называемый центр организации цитоскелета, район в котором группируются минус концы микротрубочек клетки.

Перед делением клетка содержит две центриоли, расположенные под прямым углом друг к другу. В ходе митоза они расходятся к разным концам клетки, формируя полюса веретена деления. После цитокинеза каждая дочерняя клетка получает по одной центриоли, которая удваивается к следующему делению. Удвоение центриолей происходит не делением, а путѐм синтеза новой структуры, перпендикулярной существующей.

Митохондрии

Митохондрии — особые органеллы клетки, основной функцией которых является синтез АТФ — универсального носителя энергии. В митохондриях протекает окисление органических веществ, сопряженное с синтезом

аденозинтрифосфата (АТФ). Распад АТФ с образованием аденозиндифосфата (АДФ) сопровождается выделением энергии, которая расходуется на различные процессы жизнедеятельности, например на синтез белков и нуклеиновых кислот, транспорт веществ внутрь клетки и из нее, передачу нервных импульсов или мышечное сокращение.

Митохондрии, таким образом, являются энергетическими станциями, перерабатывающими «топливо» – жиры и углеводы – в такую форму энергии, которая может быть использована клеткой, а следовательно, и организмом в целом.

схема, особенности, структура, функции органоидов, отличительные признаки, из чего состоит оболочка клетки одноклеточных животных

Ученые позиционируют животную клетку как основную часть организма представителя царства животных — как одноклеточных так и многоклеточных.

Они являются эукариотическими, с наличием истинного ядра и специализированных структур — органелл, выполняющих дифференцированные функции.

Растения, грибы и протисты имеют эукариотические клетки, у бактерий и архей определяются более простые прокариотические клетки.

Строение животной клетки отличается от растительной. Животная клетка не имеет стенок или хлоропластов (органелл, выполняющих фотосинтез).

…

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Мой мир

Рисунок животной клетки с подписями

Клетка состоит из множества специализированных органелл, выполняющих различные функции.

Чаще всего, в ней содержится большинство, иногда все существующие типы органелл.

Основные органеллы и органоиды животной клетки

Органеллы и органоиды являются «органами», ответственными за функционирование микроорганизма.

Ядро

Ядро является источником дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) — генетического материала. ДНК является источником создания белков, контролирующих состояние организма. В ядре, нити ДНК плотно обматываются вокруг узкоспециализированных белков (гистонов), формируя хромосомы.

Ядро выбирает гены, контролируя активность и функционирование единицы ткани. В зависимости от типа клетки, в ней представлен различный набор генов. ДНК находится в нуклеоидной области ядра, где образуются рибосомы. Ядро окружено ядерной мембраной (кариолеммой), двойным липидным бислоем, отгораживающим его от остальных компонентов.

Ядро регулирует рост и деление клетки. При митозе в ядре образуются хромосомы, которые дублируются в процессе размножения, образуя две дочерние единицы. Органеллы, называемые центросомами, помогают организовать ДНК во время деления. Ядро обычно представлено в единственном числе.

Рибосомы

Рибосомы — место синтеза белка. Они обнаружены во всех единицах ткани, у растений и у животных. В ядре, последовательность ДНК, которая кодирует определенный белок, копируется в свободную мессенджерную РНК (мРНК) цепь.

Цепочка мРНК перемещается к рибосоме через передающую РНК (тРНК), и ее последовательность используется для определения системы расположения аминокислот в цепи, составляющей белок. В животной ткани рибосомы расположены свободно в цитоплазме или прикреплены к мембранам эндоплазматического ретикулума.

Эндоплазматический ретикулум

Эндоплазматический ретикулум (ER) представляет собой сеть мембранных мешочков (цистерн), отходящих от внешней ядерной мембраны. Он модифицирует и транспортирует белки, созданные рибосомами.

Существует два вида эндоплазматического ретикулума:

• гранулярный;
• агранулярный.

Гранулярный ЭР содержит прикрепленные рибосомы. Агранулярный ЭР свободен от прикрепленных рибосом, участвует в создании липидов и стероидных гормонов, удалении токсичных веществ.

Везикулы

Везикулы представляют собой небольшие сферы липидного бислоя, входящие в состав наружной мембраны. Они используются для транспортировки молекул по клетке от одной органеллы к другой, участвуют в метаболизме.

Специализированные везикулы, называемые лизосомами, содержат ферменты, переваривающие большие молекулы (углеводы, липиды и белки) в более мелкие, для облегчения их использования тканью.

Аппарат Гольджи

Аппарат Гольджи (комплекс Гольджи, тело Гольджи) также состоит из не соединенных между собой цистерн (в отличие от эндоплазматического ретикулума).

Аппарат Гольджи получает белки, сортирует и упаковывает их в везикулы.

Митохондрии

В митохондриях осуществляется процесс клеточного дыхания. Сахара и жиры разрушаются, выделяется энергия в виде аденозинтрифосфата (АТФ). АТФ управляет всеми клеточными процессами, митохондрии продуцируют АТФ клетки. Митохондрии иногда называют «генераторами».

Цитоплазма клетки

Цитоплазма – жидкостная среда клетки. Она может функционировать даже без ядра, однако, короткое время.

Цитозоль

Цитозолью называют клеточную жидкость. Цитозоль и все органеллы внутри нее, за исключением ядра, в совокупности называются цитоплазмой. Цитозоль в основном состоит из воды, а также содержит ионы (калий, белки и малые молекулы).

Цитоскелет

Цитоскелет представляет собой сеть нитей и трубочек, распространенных по всей цитоплазме.

Он выполняет следующие функции:

• придает форму;
• обеспечивает прочность;
• стабилизирует ткани;
• закрепляет органеллы на определенных местах;
• играет важную роль в передаче сигналов.

Существует три типа цитоскелетных нитей: микрофиламенты, микротрубочки и промежуточные филаменты. Микрофиламенты являются самыми маленькими элементами цитоскелета, а микротрубочки – самыми большими.

Клеточная мембрана

Клеточная мембрана полностью окружает животную клетку, не имеющую клеточной стенки, в отличие от растений. Клеточная мембрана представляет собой двойной слой, состоящий из фосфолипидов.

Фосфолипиды являются молекулами, содержащими фосфаты, прикрепленные к глицерину и радикалам жирных кислот. Они спонтанно образуют двойные мембраны в воде из-за своих одновременно гидрофильных и гидрофобных свойств.

Клеточная мембрана избирательно проницаема — она способна пропускать определенные молекулы. Кислород и диоксид углерода проходят легко, в то время как большие или заряженные молекулы должны проходить через специальный канал в мембране, что поддерживает гомеостаз.

Лизосомы

Лизосомы представляют собой органеллы, осуществляющие деградацию веществ. В состав лизосомы входит около 40 расщепляющих ферментов. Интересно, что сам клеточный организм защищен от деградации в случае прорыва лизосомных ферментов в цитоплазму, разложению подвергаются закончившие выполнять свои функции митохондрии. После расщепления образуются остаточные тела, первичные лизосомы превращаются во вторичные.

Центриоль

Центриоли являются плотными телами, расположенными около ядра. Количество центриолей меняется, чаще всего их две. Центриоли соединены эндоплазматической перемычкой.

Как выглядит животная клетка под микроскопом

Под стандартным оптическим микроскопом видны основные компоненты. За счет того, что они соединены в непрерывно меняющийся организм, находящийся в движении, определить отдельные органеллы бывает сложно.

Не вызывают сомнений следующие части:

• ядро;
• цитоплазма;
• клеточная мембрана.

Подробнее изучить клетку поможет большая разрешающая способность микроскопа, тщательно подготовленный препарат и наличие некоторой практики.

Функции центриоли

Точные функции центриоли остаются неизвестными. Распространена гипотеза, что центриоли участвуют в процессе деления, образуя веретено деления и определяя его направленность, однако определенность в научном мире отсутствует.

Строение клетки человека — рисунок с подписями

Единица клеточной ткани человека имеет сложное строение. На рисунке отмечены основные структуры.

Каждый компонент имеет свое назначение, лишь в конгломерате они обеспечивают функционирование важной части живого организма.

Признаки живой клетки

Живая клетка по своим признакам схожа с живым существом в целом. Она дышит, питается, развивается, делится, в ее структуре происходят различные процессы. Понятно, что замирание естественных для организма процессов означает гибель.

Отличительные признаки растительной и животной клетки в таблице

Растительная и животная клетки имеют как сходства, так и различия, которые кратко описаны в таблице:

Признак	Растительная	Животная
Получение питания	Автотрофный. Фотосинтезирует питательные вещества	Гетеротрофный. Не производит органику.
Хранение питания	В вакуоли	В цитоплазме
Запасной углевод	крахмал	гликоген
Репродуктивная система	Образование перегородки в материнской единице	Образование перетяжки в материнской единице
Клеточный центр и центриоли	У низших растений	У всех типов
Клеточная стенка	Плотная, сохраняет форму	Гибкая, позволяет изменяться

Основные компоненты являются сходными как для частиц растительного, так и животного мира.

Заключение

Животная клетка является сложным действующим организмом, обладающим отличительными признаками, функциями, целью существования. Все органеллы и органоиды вносят свою лепту в процесс жизнедеятельности этого микроорганизма.

Некоторые компоненты изучены учеными, функции же и особенности других еще только предстоит открыть.

Основные органеллы клетки и их функции

Поделиться на Facebook

Биология

Автор Nat WorldВремя чтения 3 мин.Просмотры 5.3k.Обновлено 2017-08-15

Органелла — это крошечная клеточная структура, которая выполняет определенные функции внутри клетки. Органеллы встроены в цитоплазму эукариотических и прокариотических клеток. В более сложных эукариотических клетках органеллы часто окружены собственной мембраной. Подобно внутренним органам тела, органеллы специализированы и выполняют конкретные функции, необходимые для нормальной работы клеток. Они имеют широкий круг обязанностей: от генерирования энергии до контроля роста и размножения клеток.

Эукариотические органеллы

Эукариотические клетки представляют собой клетки с ядром. Ядро — важная органелла, окруженная двойной мембраной, называемая ядерной оболочкой, отделяющая содержимое ядра от остальной части клетки. Эукариотические клетки также содержат клеточную мембрану (плазматическая мембрана), цитоплазму, цитоскелет и различные клеточные органеллы. Примерами эукариотических организмов являются животные, растения, грибы и протисты. Клетки животных и растений содержат много одинаковых или отличающихся органелл. Есть также некоторые органеллы, обнаруженные в растительных клетках, но не встречающиеся в клетках животных и наоборот. Примеры основных органелл, содержащихся в клетках растений и животных включают:

• Ядро — связанная с мембраной структура, которая содержит наследственную (ДНК) информацию, а также контролирует рост и размножение клетки. Это обычно самая важная органелла в клетке.
• Митохондрии, как производители энергии, преобразуют энергию в формы, которые может использовать клетка. Они также участвуют в других процессах, таких как клеточное дыхание, деление, рост и гибель клеток.
• Эндоплазматический ретикулум — обширная сеть трубочек и карманов, синтезирующая мембраны, секреторные белки, углеводы, липиды и гормоны.
• Аппарат (комплекс) Гольджи — структура, которая отвечает за производство, хранение и доставку определенных клеточных веществ, особенно из эндоплазматического ретикулума.
• Рибосомы — органеллы, состоящие из РНК и белков и отвечают за биосинтез белка. Рибосомы расположены в цитозоле или связаны с эндоплазматическим ретикулумом.
• Лизосомы — эти мембранные мешочки ферментов перерабатывают органический материал клетки путем переваривания клеточных макромолекул, таких как нуклеиновые кислоты, полисахариды, жиры и белки.
• Пероксисомы, как и лизосомы связаны мембраной и содержат ферменты. Они способствуют детоксикации спирта, образует желчную кислоту и разрушает жиры.
• Вакуоль — заполненные жидкостью замкнутые структуры, чаще всего встречаются в растительных клетках и грибах. Они отвечают за широкий спектр важных функций, включая хранение питательных веществ, детоксикацию и вывод отходов.
• Хлоропласты — пластиды, содержащиеся в клетках растений, но отсутствующие в животных клетках. Хлоропласты поглощают энергию солнечного света для процесса фотосинтеза.
• Клеточная стенка — жесткая внешняя стенка расположенная рядом с плазматической мембраной в большинстве растительных клеток, обеспечивающая поддержку и защиту клетки.
• Центриоли — цилиндрические структуры встречаются в клетках животных и помогают организовать сборку микротрубочек во время деления клеток.
• Реснички и жгутики — волосковидные образования с наружной стороны некоторых клеток, которые осуществляют клеточною локомоцию. Они состоят из специализированных групп микротрубочек, называемых базальными телами.

Прокариотические клетки

Прокариотические клетки имеют структуру, которая менее сложна, чем у эукариотических клеток. У них нет ядра, где ДНК связано мембраной. Прокариотическая ДНК содержится в области цитоплазмы, называемой нуклеоидом. Подобно эукариотическим клеткам, прокариотические имеют плазматическую мембрану, клеточную стенку и цитоплазму. В отличие от эукариот, прокариоты не содержат связанных с мембраной органелл. Однако они имеют некоторые неперепончатые органеллы, такие как рибосомы, жгутики и плазмиды (круговые структуры ДНК, которые не участвуют в размножении). Примерами прокариотических клеток являются бактерии и археи.

Мне нравится3Не нравится

Не все нашли? Используйте поиск по сайту ↓

Кожа: строение и функции кожи человека

Что такое кожа
Кожа покрывает все наше тело и является самым крупным органом человека. У взрослого человека площадь кожи составляет около 2 квадратных метров. Вместе с подкожной жировой клетчаткой ее вес составляет в среднем 16-17% от общей массы тела [3].
Она защищает наш организм от окружающей среды, поддерживая его гомеостаз (саморегулирующийся процесс). Кожа обеспечивает естественную терморегуляцию: предотвращает перегрев или переохлаждение организма. Она участвует в дыхании и обменных процессах.
На коже, как в зеркале, отражаются наши эмоции и физическое состояние.
Строение кожи
Если говорить про строение кожи, то она состоит из трех основных слоя: эпидермис, дерма и гиподерма (подкожно-жировая клетчатка). Рассмотрим строение кожи чуть детальнее.
Эпидермис
Epi переводится с греческого как “над”, dermis — кожа. Эпидермисом называют верхний слой кожи, его толщина около 0,05-0,1 мм [1].
В строении эпидермиса выделяют четыре слоя [2]:
• базальный
• шиповатый
• зернистый
• роговой (наружный слой)
Каждые 3-4 недели происходит обновление эпидермиса. Этот процесс начинается в базальном (зачатковом) слое. Клетки поднимаются к верхнему роговому слою, преобразуясь в другие виды клеток на этом пути.
Клетки на базальной мембране созревают и превращаются в кератиноциты. Кератиноциты делятся и перемещаются ближе к внешнему слою — роговому. По мере выталкивания клеток к поверхности, они становятся более плоскими. В конце они теряют свое ядро, отмирают и превращаются в чешуйки, из которых и состоит роговой слой. Таким образом создается барьер от внешней среды. Процесс обновления рогового слоя постоянен, мы теряем около 40 000 чешуек в минуту. Если кожа здорова этот процесс незаметен глазу. [1].
Дерма
Под эпидермисом находится более глубокий слой — дерма (dermis — кожа). Ее толщина составляет почти 2 мм. Она представлена соединительной тканью, основу которой составляют прочные белковые волокна-коллаген и эластин. Прочной нашу кожу делает коллаген, упругой — эластин.
В дерме расположена сложная сеть из кровеносных и лимфатических сосудов, нервных окончаний,также в дерме расположены волосяные фолликулы, потовые и сальные железы. По строению дерму можно разделить на два уровня: поверхностная папиллярная дерма и глубокая ретикулярная дерма.
Гиподерма (подкожная жировая клетчатка)
Гиподерма ( или subcutis (sub — под, cutis — название дермы и верхнего слоя кожи))- это самый крупный и самый тяжелый слой, без него кожа бы весила 3 кг, а с ним может весить до 20 кг [3].
Благодаря гиподерме, тело человека обретает мягкие черты, без нее четко виднелись бы кости и суставы. В строении этого слоя участвуют рыхлая соединительная ткань и жир. Гиподерма пронизана кровеносными сосудами и нервными окончаниями, но более крупными, чем в дерме.
Конечно, строение кожи гораздо сложнее, но эти три слоя, из которых кожа состоит, представляют собой основные ее “этажи”.
Функции кожи
Функции кожи очень разнообразны и у каждого ее слоя есть свои задачи.
Эпидермис в первую очередь создает защитный барьер и обладает кислотной мантией. Он защищает от воздействия различных вредных веществ и аллергенов, а такжемеханических воздействий. Защитная функция кожи — одна из наиболее важных.
Кислоты на роговом слое понижают pH и связывают воду, сохраняя верхний слой кожи увлажненным. Уровень pH важен для микробиома кожи — совокупности микроорганизмов на поверхности кожи человека которые выполняют важные защитные и регуляторные функции.
В шиповатом слое находятся клетки Лангерганса, которые отвечают за иммунную защиту кожи. Клетки Меркеля тоже расположены в верхнем слое и среди их функций — обеспечение кожной чувствительности [2].
Еще в эпидермисе есть пигментные клетки меланоциты, определяющие цвет кожи и выполняющие функцию защиты от УФ лучей [2].
Дерма регулирует теплоотдачу тела. Чтобы снизить температуру тела, потовые железы выводят влагу на поверхность кожи. Чтобы согреть нас, она уменьшает приток крови к коже что способствует сохранению тепла внутри организма.
Благодаря дерме наша кожа прочная и эластичная. Здесь расположены волосяные фолликулы, из которых растут волосы.
Кровеносные сосуды дермы снабжают кожу кислородом и питательными веществами, поддерживают иммунную систему. Нервные окончания, расположенные в дерме, передают важную информацию мозгу, например о жаре или о боли.
В гиподерме накапливаются и хранятся питательные вещества. Подкожно-жировая клетчатка предотвращает переохлаждение организма. Она создает дополнительную защиту для внутренних органов.
Как видите, невозможно переоценить важность для человека функций кожи.
Уход за кожей

Лицо
Уход за кожей лица зависит от состояния вашей кожи (чувствительность, выделения сальных желез, возрастные изменения и др.) и лучше, чтобы его подобрал дерматолог. Базовый уход включает в себя очищение, увлажнение и защиту от солнца. Средства подбираются индивидуально.
Тело
Одним из основных правил по уходу за кожей является отказ от ежедневного купания с мылом. Каждый день принимать душ без вреда для кожи можно только используя воду, так как у нее нейтральное значение pH. Если вы хотите использовать моющее средство, оно должно быть без запаха, без цвета и почти не должно пениться. Используя мыло, с высоким pH, мы разрушаем защитный барьер, а для полного восстановления эпидермису требуется 4 недели.

Для кожи человека полезнее принимать душ, чем ванну. Так как при долгом лежании в пенной ванне кожа выщелачивается.
Будьте осторожны с различными маслами. Они являются агрессивными очищающими средствами и не подходят для ухода. Из-за частого использования масла на коже могут появиться сухие экземы. Гораздо лучше для выполнения функции увлажнения подходят жиросодержащие кремы, мази или липолосьоны [1].
Ноги
Не стоит агрессивно удалять ороговевший слой, так как он защищает мягкие ткани от сдавливания. Его избыток можно убрать пилкой .
На ороговевшем слое ног могут возникать трещины, и кожа может становится шершавой. Для того, чтобы опасные бактерии не проникали через трещины на коже, можно использовать жирную мазь. Нанесите ее перед сном и оберните стопы в непроницаемую для воздуха пленку. Такая процедура позволит мази проникнуть даже в ороговевший слой [1].
Используемая литература:
1. Адлер Й. Что скрывает кожа. 2 квадратных метра, которые диктуют, как нам жить. М.: Издательство «Э», 2017, с. 13.
2. Быков В.Л. Частная гистология человека. 2 изд. СПб.: СОТИС, 1999, с. 215.
3. Медицинская энциклопедия. Кожа[Электронный ресурс] URL: dic.academic.ru/dic.nsf/enc_medicine/14590

Тест по биологии по теме «СТРОЕНИЕ КЛЕТКИ И ЕЕ ФУНКЦИИ»

Тест по биологии по теме «СТРОЕНИЕ КЛЕТКИ И ЕЕ ФУНКЦИИ»

1 вариант

1) Растворитель веществ в клетке:

А) ядро В) лизосома С) цитоплазма Д) хлоропласт Е) митохондрия

2) Синтез белка происходит в:

А) митохондрии В) лейкопласте С) Аппарате Гольджи Д) рибосоме Е) ядре

3) Оранжевые пластиды называются

А) хлоропласты В) хромопласты С) хромосомы Д) лизосомы Е) лейкопласты

4) Клеточная стенка состоит из хитина у:

А) грибов В) вирусов С) бактерий Д) растений Е) животных

5) Ядерные организмы называются

А) фаги В) прокариоты С) цианобактерии Д) эукариоты Е) кокки

6) Синтез углеводов липидного состава (гликолипидов) происходит в:

А) ядре В) митохондрии С) пластиде Д) ЭПС Е) рибосоме

7) Выросты внутренней мембраны митохондрий:

А) стафилококки В) граны С) кристы Д) тилакоиды Е) вибрионы

8) Мозговой центр клетки:

А) ядро В) лизосома С) цитоплазма Д) хлоропласт Е) митохондрия

9) Синтез энергии происходит в:

А) митохондрии В) лейкопласте С) Аппарате Гольджи Д) рибосоме Е) ядре

10) Бесцветные пластиды называются

А) хлоропласты В) хромопласты С) хромосомы Д) лизосомы Е) лейкопласты

11) Клеточная стенка состоит из целлюлозы у:

А) грибов В) вирусов С) бактерий Д) растений Е) животных

12) Безъядерные организмы называются

А) эукариоты В) прокариоты С) лишайники Д) водоросли Е) хроматофоры

13) Защиту клетки и избирательную проницаемость осуществляет

А) цитоплазма В) мембрана С) ядро Д) ЭПС Е) аппарат Гольджи

14) Выросты внутренней мембраны хлоропластов:

А) стафилококки В) граны С) кристы Д) спириллы Е) вибрионы

15) Окраска осенних листьев зависит от:

А) эритроцитов В) хромопластов С) хлоропластов Д) лейкопластов Е) лейкоцитов

16) Образование и накопление крахмала происходит в

А) эритроцитах В) хромопластах С) хлоропластах Д) лейкопластах Е) лейкоцитах

17) Полужидкое коллоидное вещество клетки:

А) ядро В) лейкопласт С) Аппарат Гольджи Д) рибосома Е) цитоплазма

18) Гранулярной и гладкой бывает:

А) мембрана В) эндоплазматическая сеть С)митохондрия Д) аппарат Гольджи Е) пластида

19) Шаровидные бактерии называются

А) спириллы В) вибрионы С)бактериофаги Д)кокки Е) фаги

20) Для квашения капусты используются бактерии

А) клубеньковые В) почвенные С) молочно – кислые Д) уксусные Е)гниения

21) Для превращения перегноя в минеральные вещества используются бактерии

А) клубеньковые В) почвенные С)молочно – кислые Д) уксусные Е)гниения

22) Полость в цитоплазме заполненная клеточным соком называется:

А) вакуоль В) пластида С) хромосома Д) лизосома Е) лизосома

23) Энергетической станцией клетки называют:

А) вакуоль В) хромосому С) лизосому Д) митохондрию Е) лизосому

24) Бактериальное заболевание:

А)СПИД В) туберкулёз С) ОРВИ Д) герпес Е) корь

25) Не имеют клеточную мембрану

А) растения В) животные С) грибы Д) вирусы Е) бактерии

Тест по биологии по теме «СТРОЕНИЕ КЛЕТКИ И ЕЕ ФУНКЦИИ»

2 вариант

1) Энергетическая станция клетки:

А) ядро В) лизосома С) цитоплазма Д) хлоропласт Е) митохондрия

2) Фотосинтез происходит в:

А) митохондрии В) хлоропласте С) Аппарате Гольджи Д) рибосоме Е) ядре

3) Зелёные пластиды называются

А) хлоропласты В) хромопласты С) хромосомы Д) лизосомы Е) лейкопласты

4) Клеточная стенка отсутствует у:

А) грибов В) вирусов С) бактерий Д) растений Е) животных

5) К прокариотам относятся

А) растения В) животные С) бактерии Д) грибы Е) водоросли

6) Органоид разлагающий питательные вещества

А) цитоплазма В) мембрана С) лизосома Д) ЭПС Е) митохондрия

7) Бесцветные пластиды называются

А) хлоропласты В) хромопласты С) хромосомы Д) лизосомы Е) лейкопласты

8) Содержит тилакоиды:

А) ядро В) цитоплазма С) хлоропласт Д) центриоль Е) ЭПС

9) Кладовая клетки:

А) ядро В) лизосома С) вакуоль Д) хлоропласт Е) митохондрия

10) Ферменты содержатся в:

А) митохондрии В) лейкопласте С) клеточном центре Д) рибосоме Е) лизосоме

11) Красные пластиды называются

А) хлоропласты В) хромопласты С) хромосомы Д) лизосомы Е) лейкопласты

12) Клеточная стенка очень тонкая и состоит из гликокаликса у:

А) грибов В) вирусов С) бактерий Д) растений Е) животных

13) К эукариотам относятся

А) цианобактерии В) животные С) бактерии Д) вибрионы Е) сарцины

14) Органоид клетки содержащий хромосомы:

А) цитоплазма В) мембрана С) лизосома Д) ЭПС Е) ядро

15) Участвует в образовании вакуолей:

А) хлоропласт В) хромопласт С) хромосома Д) лейкопласт Е) аппарат Гольджи

16) Окраска лепестков цветов зависит от:

А) эритроцитов В) хромопластов С) хлоропластов Д) лейкопластов Е) лейкоцитов

17) Бесцветные пластиды называются

А) эритроциты В) хромопласты С) хлоропласты Д) лейкопласты Е) лейкоциты

18) За все процессы жизнедеятельности отвечает:

А) ядро В) лейкопласт С) Аппарат Гольджи Д) рибосома Е) митохондрия

19) Бактерии в виде запятой называются

А) спириллы В) вибрионы С)бактериофаги Д)кокки Е) фаги

20) Для силосования корма используются бактерии

А) клубеньковые В) почвенные С) молочно – кислые Д) уксусные Е)гниения

21) Для превращения отмерших организмов в перегной используются бактерии

А) клубеньковые В) почвенные С)молочно – кислые Д) уксусные Е)гниения

22) Упругость клетки обеспечивает:

А) вакуоль В) пластида С) хромосома Д) лизосома Е) лизосома

23) Синтез АТФ происходит в:

А) вакуолях В) хромосомах С) лизосомах Д) митохондриях Е) лизосомах

24) Вирусное заболевание:

А)СПИД В) туберкулёз С)чума Д) холера Е) бактериоз

25) Клеточная мембрана состоит из целлюлозы или клетчатки у:

А) растений В) животных С) грибов Д) вирусов Е) бактерий

Ключ ответов к тесту «Строение клетки и её функции»

№ вопроса, тема

1 вариант	2 вариант
1	В	Е
2	Д	В
3	В	А
4	А	В
5	Д	С
6	Д	С
7	С	Е
8	А	С
9	А	С
10	Е	Е
11	Д	В
12	В	Е
13	В	В
14	С	Е
15	В	Е
16	Д	В
17	Е	Д
18	В	А
19	Д	В
20	С	С
21	В	Е
22	А	А
23	Д	Д
24	В	А
25	Д	А

1. Особенности строения бактериальной клетки. Основные органеллы и их функции. Микробиология: конспект лекций

1. Особенности строения бактериальной клетки. Основные органеллы и их функции

Отличия бактерий от других клеток

1. Бактерии относятся к прокариотам, т. е. не имеют обособленного ядра.

2. В клеточной стенке бактерий содержится особый пептидогликан – муреин.

3. В бактериальной клетке отсутствуют аппарат Гольджи, эндоплазматическая сеть, митохондрии.

4. Роль митохондрий выполняют мезосомы – инвагинации цитоплазматической мембраны.

5. В бактериальной клетке много рибосом.

6. У бактерий могут быть специальные органеллы движения – жгутики.

7. Размеры бактерий колеблются от 0,3–0,5 до 5—10 мкм.

По форме клеток бактерии подразделяются на кокки, палочки и извитые.

В бактериальной клетке различают:

1) основные органеллы:

а) нуклеоид;

б) цитоплазму;

в) рибосомы;

г) цитоплазматическую мембрану;

д) клеточную стенку;

2) дополнительные органеллы:

а) споры;

б) капсулы;

в) ворсинки;

г) жгутики.

Цитоплазма представляет собой сложную коллоидную систему, состоящую из воды (75 %), минеральных соединений, белков, РНК и ДНК, которые входят в состав органелл нуклеоида, рибосом, мезосом, включений.

Нуклеоид – ядерное вещество, распыленное в цитоплазме клетки. Не имеет ядерной мембраны, ядрышек. В нем локализуется ДНК, представленная двухцепочечной спиралью. Обычно замкнута в кольцо и прикреплена к цитоплазматической мембране. Содержит около 60 млн пар оснований. Это чистая ДНК, она не cодержит белков гистонов. Их защитную функцию выполняют метилированные азотистые основания. В нуклеоиде закодирована основная генетическая информация, т. е. геном клетки.

Наряду с нуклеоидом в цитоплазме могут находиться автономные кольцевые молекулы ДНК с меньшей молекулярной массой – плазмиды. В них также закодирована наследственная информация, но она не является жизненно необходимой для бактериальной клетки.

Рибосомы представляют собой рибонуклеопротеиновые частицы размером 20 нм, состоящие из двух субъединиц – 30 S и 50 S. Рибосомы отвечают за синтез белка. Перед началом синтеза белка происходит объединение этих субъединиц в одну – 70 S. В отличие от клеток эукариотов рибосомы бактерий не объединены в эндоплазматическую сеть.

Мезосомы являются производными цитоплазматической мембраны. Мезосомы могут быть в виде концентрических мембран, пузырьков, трубочек, в форме петли. Мезосомы связаны с нуклеоидом. Они участвуют в делении клетки и спорообразовании.

Включения являются продуктами метаболизма микроорганизмов, которые располагаются в их цитоплазме и используются в качестве запасных питательных веществ. К ним относятся включения гликогена, крахмала, серы, полифосфата (волютина) и др.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Шесть функций основных ячеек | Sciencing

Клетка — структурная и функциональная единица жизни. Каждая клетка содержит органеллы меньшего размера, которые выполняют различные функции, такие как обмен веществ, транспортировку и выделение веществ. Поскольку некоторые клетки выполняют определенные функции, у них есть особые модифицированные структуры. Например, красные кровяные тельца являются переносчиками кислорода в организме. У них нет ядра, чтобы освободить место для переносящего кислород пигмента, гемоглобина. Различные структуры и органеллы в клетке плавают в жидкости, называемой цитоплазмой.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Ячейки обеспечивают шесть основных функций. Они обеспечивают структуру и поддержку, способствуют росту через митоз, обеспечивают пассивный и активный транспорт, производят энергию, вызывают метаболические реакции и способствуют размножению.

Обеспечьте структуру и поддержку

Подобно классу, сделанному из кирпичей, каждый организм состоит из клеток. Хотя некоторые клетки, такие как колленхима и склеренхима, специально предназначены для структурной поддержки, все клетки обычно обеспечивают структурную основу всех организмов.Например, кожа состоит из нескольких клеток кожи. Сосудистые растения развили особую ткань, называемую ксилемой, которая состоит из клеток, обеспечивающих структурную поддержку.

Способствовать росту посредством митоза

В сложных организмах ткани растут за счет простого размножения клеток. Это происходит в процессе митоза, в котором родительская клетка распадается с образованием двух идентичных ей дочерних клеток. Митоз — это также процесс, посредством которого более простые организмы воспроизводятся и дают начало новым организмам.

Разрешить пассивный и активный транспорт

Клетки импортируют питательные вещества для использования в различных химических процессах, происходящих внутри них. Эти процессы производят отходы, от которых клетка должна избавляться. Небольшие молекулы, такие как кислород, углекислый газ и этанол, проникают через клеточную мембрану в процессе простой диффузии. Это регулируется градиентом концентрации на клеточной мембране. Это называется пассивным транспортом. Однако более крупные молекулы, такие как белки и полисахариды, входят и выходят из клетки в процессе активного транспорта, в котором клетка использует везикулы для выделения или поглощения более крупных молекул.

Производство энергии

Выживание организма зависит от тысяч химических реакций, которые клетки неуклонно проводят. Для этих реакций клеткам требуется энергия. Большинство растений получают эту энергию в процессе фотосинтеза, тогда как животные получают энергию с помощью механизма, называемого дыханием.

Создание метаболических реакций

Метаболизм включает в себя все химические реакции, которые происходят внутри организма, чтобы поддерживать его жизнь. Эти реакции могут быть катаболическими или анаболическими.Процесс производства энергии путем расщепления молекул (глюкозы) известен как катаболизм. С другой стороны, анаболические реакции используют энергию для производства более крупных веществ из более простых.

Помощь в воспроизводстве

Размножение жизненно важно для выживания вида. Клетка помогает в воспроизводстве посредством процессов митоза (у более развитых организмов) и мейоза. В митозе клетки просто делятся с образованием новых клеток. Это называется бесполым размножением. Мейоз происходит в гаметах или репродуктивных клетках, где происходит смешение генетической информации.Это приводит к тому, что дочерние клетки генетически отличаются от родительских клеток. Мейоз — это часть полового размножения.

Клеточные органеллы — Science Learning Hub

Каждая клетка вашего тела содержит органеллы (структуры, выполняющие определенные функции). Как и органы в организме, каждая органелла по-своему способствует хорошему функционированию клетки в целом. Ядро, митохондрии и хлоропласты — это органеллы.

Несмотря на их центральное значение для функционирования клеток (и, следовательно, для всей жизни), органеллы стали внимательно изучать только после изобретения просвечивающего электронного микроскопа, который позволил впервые увидеть их в деталях.

Коровые органеллы

Корневые органеллы встречаются практически во всех эукариотических клетках. Они выполняют важные функции, необходимые для выживания клеток — сбор энергии, производство новых белков, избавление от отходов и так далее. Центральные органеллы включают ядро, митохондрии, эндоплазматический ретикулум и некоторые другие. Первичная ресничка (которая, как недавно было показано, помогает клеткам чувствовать свое окружение) также может быть центральной органеллой, потому что она, по-видимому, присутствует на большинстве клеток.

В клетках разных типов содержится разное количество органелл. Например, клетки, которые используют много энергии, как правило, содержат большое количество митохондрий (органелл, отвечающих за сбор энергии из пищи). Вот почему очень активные мышечные клетки часто полны митохондрий.

Специализированные органеллы

Некоторые типы клеток имеют свои собственные специализированные органеллы, которые выполняют функции, которые требуются не всем клеткам. Вот лишь некоторые из известных нам специализированных органелл:

• Хлоропласты находятся в клетках растений и других организмах, которые проводят фотосинтез (например, водорослях).Это место, где происходит фотосинтез.
• Хранящие гранулы находятся в клетках, которые производят много материала для секреции (высвобождения из клетки). Например, некоторые клетки поджелудочной железы (которые производят инсулин для выброса в кровоток) содержат большое количество гранул-хранилищ, в которых хранится инсулин, пока клетка не получит сигнал о его высвобождении.
• Микроворсинки — это крошечные пальцеобразные выступы на поверхности клетки.Их основная функция — увеличивать площадь поверхности той части клетки, в которой они находятся. Клетки в стенке кишечника имеют множество микроворсинок, поэтому они могут поглощать как можно больше питательных веществ из кишечника.

Расположение, расположение, расположение

Внутри клеток органеллы имеют тенденцию группироваться вблизи того места, где они выполняют свою работу. В сперматозоидах, например, митохондрии сконцентрированы вокруг основания хвоста, где они обеспечивают энергию для быстрого «плавания» сперматозоидов к яйцеклетке во время оплодотворения.В клетках стенки кишечника микроворсинки сгруппированы на той стороне клетки, которая обращена к кишечному пространству, так что клетки максимизируют свою площадь поверхности для поглощения питательных веществ.

Увеличение органелл

Микроскопы имеют решающее значение для понимания органелл. Фактически, без микроскопов мы бы даже не узнали о существовании органелл! Однако большинство органелл не ясно видно при световой микроскопии, а те, которые можно увидеть (например, ядро, митохондрии и Гольджи), невозможно детально изучить, поскольку их размер близок к пределу разрешения светового микроскопа.Детальная структура органелл стала ясной только после разработки просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ), который позволил рассматривать отдельные органеллы с высоким разрешением.

Наличие подробной информации о структуре органелл очень важно для понимания того, как они работают. Например, ПЭМ показала, что митохондрии содержат две мембраны, а внутренняя сильно свернута внутри внешней. Это помогло ученым понять, как митохондрии получают энергию из пищи.

Полезная ссылка

Этот великолепный буклет «Внутри клетки» был разработан Национальным институтом общих медицинских наук (США) и содержит красивые изображения клеток, описания и подробные сведения о том, как клетки изучаются. Он очень подробный, но его стоит посмотреть!

Анатомия мозга, Анатомия человеческого мозга

Обзор

Мозг — удивительный трехфунтовый орган, который контролирует все функции тела, интерпретирует информацию из внешнего мира и воплощает сущность разума и души.Интеллект, креативность, эмоции и память — вот лишь некоторые из многих вещей, которыми управляет мозг. Защищенный черепом, мозг состоит из головного мозга, мозжечка и ствола мозга.

Мозг получает информацию через наши пять органов чувств: зрение, обоняние, осязание, вкус и слух — часто многими одновременно. Он собирает сообщения таким образом, который имеет для нас значение, и может хранить эту информацию в нашей памяти. Мозг контролирует наши мысли, память и речь, движения рук и ног, а также функции многих органов нашего тела.

Центральная нервная система (ЦНС) состоит из головного и спинного мозга. Периферическая нервная система (ПНС) состоит из спинномозговых нервов, ответвляющихся от спинного мозга, и черепных нервов, ответвляющихся от головного мозга.

Мозг

Мозг состоит из головного мозга, мозжечка и ствола мозга (рис. 1).

Рисунок 1. Мозг состоит из трех основных частей: большого мозга, мозжечка и ствола мозга.

Головной мозг: — самая большая часть мозга, состоящая из правого и левого полушарий.Он выполняет более высокие функции, такие как интерпретация осязаний, зрения и слуха, а также речи, рассуждений, эмоций, обучения и точного контроля движений.

Мозжечок: расположен под головным мозгом. Его функция — координировать движения мышц, поддерживать осанку и баланс.

Ствол мозга: действует как ретрансляционный центр, соединяющий головной мозг и мозжечок со спинным мозгом. Он выполняет множество автоматических функций, таких как дыхание, частота сердечных сокращений, температура тела, циклы бодрствования и сна, пищеварение, чихание, кашель, рвота и глотание.

Правое полушарие — левое полушарие

Головной мозг разделен на две половины: правое и левое полушария (рис. 2). Они соединены пучком волокон, называемым мозолистым телом, который передает сообщения от одной стороны к другой. Каждое полушарие контролирует противоположную сторону тела. Если инсульт произошел в правом полушарии мозга, ваша левая рука или нога может быть слабой или парализованной.

Не все функции полушарий являются общими.В целом левое полушарие контролирует речь, понимание, арифметику и письмо. Правое полушарие контролирует творческие способности, пространственные способности, артистические и музыкальные навыки. Левое полушарие является доминирующим в использовании рук и речи примерно у 92% людей.

Рисунок 2. Головной мозг разделен на левое и правое полушария. Обе стороны соединены нервными волокнами мозолистого тела.

Доли головного мозга

Полушария головного мозга имеют отчетливые трещины, которые разделяют мозг на доли.В каждом полушарии по 4 доли: лобная, височная, теменная и затылочная (рис. 3). Каждую долю можно снова разделить на области, которые выполняют очень определенные функции. Важно понимать, что каждая доля мозга не работает в одиночку. Между долями мозга и между правым и левым полушариями существуют очень сложные отношения.

Рисунок 3. Головной мозг разделен на четыре доли: лобную, теменную, затылочную и височную.

Лобная доля

• Личность, поведение, эмоции
• Суждение, планирование, решение проблем
• Речь: устная и письменная речь (область Брока)
• Кузовное движение (моторная полоса)
• Интеллект, концентрация, самосознание

Теменная доля

• Переводит язык, слова
• Ощущение прикосновения, боли, температуры (сенсорная полоска)
• Интерпретирует сигналы зрения, слуха, моторики, органов чувств и памяти
• Пространственно-зрительное восприятие

Затылочная доля

• Интерпретирует зрение (цвет, свет, движение)

Височная доля

• Понимание языка (зона Вернике)
• Память
• Слух
• Последовательность и организация

Язык

В общем, левое полушарие мозга отвечает за язык и речь и называется «доминантным» полушарием.Правое полушарие играет большую роль в интерпретации визуальной информации и пространственной обработке. Примерно у одной трети левшей речевая функция может быть расположена в правом полушарии мозга. Людям-левшам может потребоваться специальное тестирование, чтобы определить, находится ли их речевой центр с левой или с правой стороны, до какой-либо операции в этой области.

Афазия — это нарушение языка, влияющее на выработку речи, понимание, чтение или письмо, из-за травмы головного мозга — чаще всего в результате инсульта или травмы.Тип афазии зависит от пораженного участка головного мозга.

Площадь Брока: лежит в левой лобной доле (рис. 3). Если эта область повреждена, у человека могут возникнуть трудности с движением языка или лицевых мышц для воспроизведения звуков речи. Человек все еще может читать и понимать разговорный язык, но испытывает трудности с речью и письмом (т. Е. Формирует буквы и слова, не пишет внутри строк) — это называется афазией Брока.

Область Вернике: находится в левой височной доле (рис. 3).Повреждение этой области вызывает афазию Вернике. Человек может говорить длинными предложениями, не имеющими смысла, добавлять ненужные слова и даже создавать новые слова. Они могут издавать звуки речи, однако им трудно понимать речь, и поэтому они не осознают своих ошибок.

Cortex

Поверхность головного мозга называется корой. Он имеет складчатый вид с холмами и долинами. Кора головного мозга содержит 16 миллиардов нейронов (в мозжечке их 70 миллиардов = 86 миллиардов всего), которые расположены в определенных слоях.Тела нервных клеток окрашивают кору в серо-коричневый цвет, отсюда и название — серое вещество (рис. 4). Под корой находятся длинные нервные волокна (аксоны), которые соединяют области мозга друг с другом — это белое вещество.

Рисунок 4. Кора головного мозга содержит нейроны (серое вещество), которые связаны с другими областями мозга аксонами (белое вещество). Кора имеет складчатый вид. Складка называется извилиной, а впадина между ней — бороздой.

Сворачивание коры увеличивает площадь поверхности мозга, позволяя большему количеству нейронов поместиться внутри черепа и обеспечивая высшие функции.Каждая складка называется извилиной, а каждая бороздка между складками — бороздой. Есть названия складок и бороздок, которые помогают обозначить определенные области мозга.

Глубокие конструкции

Пути, называемые трактами белого вещества, соединяют области коры друг с другом. Сообщения могут перемещаться от одной извилины к другой, от одной доли к другой, от одной части мозга к другой и к структурам в глубине мозга (рис. 5).

Рисунок 5. Корональный разрез базальных ганглиев.

Гипоталамус: расположен в дне третьего желудочка и является главным регулятором вегетативной системы. Он играет роль в управлении таким поведением, как голод, жажда, сон и сексуальная реакция. Он также регулирует температуру тела, артериальное давление, эмоции и секрецию гормонов.

Гипофиз: находится в небольшом костном кармане у основания черепа, который называется турецким седлом. Гипофиз соединен с гипоталамусом головного мозга ножкой гипофиза.Известная как «главная железа», она контролирует другие эндокринные железы в организме. Он выделяет гормоны, которые контролируют половое развитие, способствуют росту костей и мышц и реагируют на стресс.

Шишковидная железа : расположен за третьим желудочком. Он помогает регулировать внутренние часы организма и циркадные ритмы, выделяя мелатонин. Он играет определенную роль в половом развитии.

Таламус : служит ретрансляционной станцией для почти всей информации, которая приходит и уходит в кору.Он играет роль в болевых ощущениях, внимании, настороженности и памяти.

Базальные ганглии: включают хвостатый, скорлупу и бледный шар. Эти ядра работают с мозжечком, чтобы координировать мелкие движения, например движения кончиков пальцев.

Лимбическая система: — это центр наших эмоций, обучения и памяти. В эту систему входят поясная извилина, гипоталамус, миндалевидное тело (эмоциональные реакции) и гиппокамп (память).

Память

Память — это сложный процесс, который включает три фазы: кодирование (определение важной информации), хранение и вызов.Различные области мозга задействованы в разных типах памяти (рис. 6). Ваш мозг должен уделять внимание и репетировать, чтобы событие перешло из кратковременной памяти в долговременную — это называется кодированием.

Рисунок 6. Структуры лимбической системы, участвующие в формировании памяти. Префронтальная кора головного мозга кратковременно хранит недавние события в кратковременной памяти. Гиппокамп отвечает за кодирование долговременной памяти.

• Кратковременная память , также называемая рабочей памятью, возникает в префронтальной коре.Он хранит информацию около одной минуты, а его емкость ограничена примерно 7 элементами. Например, он позволяет набрать номер телефона, который вам только что сказал. Он также вмешивается во время чтения, чтобы запомнить только что прочитанное предложение, чтобы следующее имело смысл.
• Долговременная память обрабатывается в гиппокампе височной доли и активируется, когда вы хотите что-то запомнить на более длительное время. Эта память имеет неограниченное количество содержимого и продолжительности.Он содержит личные воспоминания, а также факты и цифры.
• Память навыков обрабатывается в мозжечке, который передает информацию в базальные ганглии. Он сохраняет автоматически выученные воспоминания, такие как завязывание обуви, игра на музыкальном инструменте или езда на велосипеде.

Желудочки и спинномозговая жидкость

В головном мозге есть полые полости, заполненные жидкостью, называемые желудочками (рис. 7). Внутри желудочков находится ленточная структура, называемая сосудистым сплетением, которая дает прозрачную бесцветную спинномозговую жидкость (CSF).ЦСЖ течет внутри и вокруг головного и спинного мозга, чтобы защитить его от травм. Эта циркулирующая жидкость постоянно всасывается и пополняется.

Рис. 7. ЦСЖ вырабатывается внутри желудочков глубоко в головном мозге. Жидкость спинномозговой жидкости циркулирует внутри головного и спинного мозга, а затем выходит за пределы субарахноидального пространства. Типичные места обструкции: 1) отверстие Монро, 2) акведук Сильвия и 3) обекс.

Есть два желудочка в глубине полушарий головного мозга, которые называются боковыми желудочками.Оба они соединяются с третьим желудочком через отдельное отверстие, называемое отверстием Монро. Третий желудочек соединяется с четвертым желудочком через длинную узкую трубку, называемую акведуком Сильвия. Из четвертого желудочка спинномозговая жидкость течет в субарахноидальное пространство, где омывает и смягчает мозг. ЦСЖ перерабатывается (или абсорбируется) специальными структурами в верхнем сагиттальном синусе, называемыми паутинными ворсинками.

Поддерживается баланс между количеством абсорбированного и производимого CSF.Нарушение или закупорка системы может вызвать накопление спинномозговой жидкости, что может вызвать увеличение желудочков (гидроцефалия) или скопление жидкости в спинном мозге (сирингомиелия).

Череп

Костный череп предназначен для защиты мозга от травм. Череп состоит из 8 костей, которые срастаются по линиям швов. К этим костям относятся лобная, теменная (2), височная (2), клиновидная, затылочная и решетчатая (рис. 8). Лицо состоит из 14 парных костей, включая верхнюю, скуловую, носовую, небную, слезную, нижние носовые раковины, нижнюю челюсть и сошник.

Рисунок 8. Мозг защищен внутри черепа. Череп образован из восьми костей.

Внутри черепа есть три отдельные области: передняя ямка, средняя ямка и задняя ямка (рис. 9). Врачи иногда используют эти термины для определения локализации опухоли, например, менингиома средней ямки.

Рисунок 9. Вид черепных нервов у основания черепа с удаленным мозгом. Черепные нервы исходят из ствола мозга, выходят из черепа через отверстия, называемые отверстиями, и проходят к иннервируемым частям тела.Ствол мозга выходит из черепа через большое затылочное отверстие. Основание черепа разделено на 3 области: переднюю, среднюю и заднюю ямки.

Подобно кабелям, выходящим из задней части компьютера, все артерии, вены и нервы выходят из основания черепа через отверстия, называемые отверстиями. Большое отверстие в середине (foramen magnum) — это место, где выходит спинной мозг.

Черепные нервы

Мозг сообщается с телом через спинной мозг и двенадцать пар черепных нервов (рис.9). Десять из двенадцати пар черепных нервов, которые контролируют слух, движение глаз, лицевые ощущения, вкус, глотание и движение мышц лица, шеи, плеч и языка, берут начало в стволе мозга. Черепные нервы обоняния и зрения берут начало в головном мозге.

Римская цифра, название и основная функция двенадцати черепных нервов:

.

Номер	Имя	Функция
I	обонятельные	запах
II	оптика	прицел
III	окуломотор	двигает глаз, зрачок
IV	трохлеарная	перемещает проушину
В	тройничного нерва	ощущение лица
VI	похищает	перемещает проушину
VII	лицевая	движется лицом, слюна
VIII	вестибулокохлеарный	слух, баланс
IX	языкоглоточный	вкус, глотать
X	вагус	пульс, пищеварение
XI	принадлежность	перемещает головку
XII	подъязычный	перемещает язычок

Менинги

Головной и спинной мозг покрыт и защищен тремя слоями ткани, называемыми мозговыми оболочками.С самого внешнего слоя внутрь они представляют собой твердую мозговую оболочку, паутинную оболочку и мягкую мозговую оболочку.

Dura mater: — это прочная толстая перепонка, плотно прилегающая к внутренней части черепа; его два слоя, надкостница и твердая мозговая оболочка, сливаются и разделяются только для образования венозных синусов. Твердая мозговая оболочка образует небольшие складки или отсеки. Есть две особые дюралюминиевые складки — фалкс и тенториум. Соколов разделяет правое и левое полушария мозга, а тенториум отделяет головной мозг от мозжечка.

Арахноидальная ткань: представляет собой тонкую перепончатую оболочку, покрывающую весь мозг. Паутинная оболочка состоит из эластичной ткани. Пространство между твердой мозговой оболочкой и паутинной оболочкой называется субдуральным пространством.

Pia mater: охватывает поверхность мозга, следуя его складкам и бороздкам. Мягкая мозговая оболочка имеет множество кровеносных сосудов, которые проникают глубоко в мозг. Пространство между паутинной оболочкой и мягкой мозговой оболочкой называется субарахноидальным пространством. Именно здесь спинномозговая жидкость омывает мозг и смягчает его.

Кровоснабжение

Кровь поступает в мозг по двум парным артериям, внутренним сонным артериям и позвоночным артериям (рис. 10). Внутренние сонные артерии снабжают большую часть головного мозга.

Рис. 10. Общая сонная артерия проходит вверх по шее и делится на внутреннюю и внешнюю сонные артерии. Переднее кровообращение головного мозга питается внутренними сонными артериями (ВСА), а заднее кровообращение — позвоночными артериями (ВА).Две системы соединяются в Уиллисском круге (зеленый кружок).

Позвоночные артерии снабжают мозжечок, ствол мозга и нижнюю часть головного мозга. Пройдя через череп, правая и левая позвоночные артерии соединяются вместе, образуя базилярную артерию. Базилярная артерия и внутренние сонные артерии «сообщаются» друг с другом в основании мозга, которое называется Виллизиевым кругом (рис. 11). Связь между внутренней сонной и вертебрально-базилярной системами является важным элементом безопасности мозга.Если один из основных сосудов блокируется, возможно, что побочный кровоток пересечет Вилилисовский круг и предотвратит повреждение мозга.

Рис. 11. Вид сверху на Уиллисовский круг. К внутренней сонной и позвоночно-базилярной системам присоединяются передняя коммуникативная (Acom) и задняя коммуникативная (Pcom) артерии.

Венозное кровообращение головного мозга сильно отличается от кровообращения в остальном теле. Обычно артерии и вены сливаются, поскольку они снабжают и дренируют определенные области тела.Можно подумать, что это пара позвоночных вен и внутренние сонные вены. Однако в мозгу это не так. Коллекторы основных вен интегрированы в твердую мозговую оболочку и образуют венозные синусы — не путать с воздушными синусами на лице и в области носа. Венозные синусы собирают кровь из головного мозга и передают ее во внутренние яремные вены. Верхние и нижние сагиттальные пазухи дренируют головной мозг, кавернозные пазухи дренируют переднее основание черепа. Все пазухи в конечном итоге стекают в сигмовидные пазухи, которые выходят из черепа и образуют яремные вены.Эти две яремные вены, по сути, единственный дренаж мозга.

Клетки головного мозга

Мозг состоит из двух типов клеток: нервных клеток (нейронов) и глиальных клеток.

Нервные клетки

Нейроны бывают разных размеров и форм, но все они состоят из тела клетки, дендритов и аксона. Нейрон передает информацию посредством электрических и химических сигналов. Попробуйте представить себе электропроводку в вашем доме. Электрическая цепь состоит из множества проводов, соединенных таким образом, что при включении выключателя зажигается лампочка.Возбужденный нейрон будет передавать свою энергию находящимся поблизости нейронам.

Нейроны передают свою энергию или «разговаривают» друг с другом через крошечный промежуток, называемый синапсом (рис. 12). У нейрона есть много плеч, называемых дендритами, которые действуют как антенны, улавливающие сообщения от других нервных клеток. Эти сообщения передаются в тело ячейки, которое определяет, следует ли передать сообщение. Важные сообщения передаются в конец аксона, где мешочки, содержащие нейротрансмиттеры, открываются в синапс.Молекулы нейромедиатора пересекают синапс и входят в специальные рецепторы принимающей нервной клетки, что стимулирует эту клетку передавать сообщение.

Рисунок 12. Нервные клетки состоят из тела клетки, дендритов и аксона. Нейроны общаются друг с другом, обмениваясь нейротрансмиттерами через крошечный промежуток, называемый синапсом.

Клетки глии

Глия (греческое слово, означающее клей) — это клетки мозга, которые обеспечивают нейроны питанием, защитой и структурной поддержкой.Глии в 10-50 раз больше, чем нервных клеток, и они являются наиболее распространенным типом клеток, участвующих в опухолях головного мозга.

• Астроглия или астроциты заботятся о нас — они регулируют гематоэнцефалический барьер, позволяя питательным веществам и молекулам взаимодействовать с нейронами. Они контролируют гомеостаз, защиту и восстановление нейронов, образование рубцов, а также влияют на электрические импульсы.
• Клетки олигодендроглии создают жировое вещество, называемое миелином, которое изолирует аксоны, позволяя электрическим сообщениям перемещаться быстрее.
• Эпендимные клетки выстилают желудочки и секретируют спинномозговую жидкость (CSF).
• Микроглия — это иммунные клетки мозга, защищающие его от захватчиков и убирающие мусор. Они также обрезают синапсы.

Источники и ссылки

Если у вас есть дополнительные вопросы, свяжитесь с Mayfield Brain & Spine по телефону 800-325-7787 или 513-221-1100.

Ссылки

brainfacts.org

мозг.mcgill.ca

обновлено> 4.2018
рассмотрено> Тоня Хайнс, CMI, клиника Мэйфилд, Цинциннати, Огайо

Сертифицированная медицинская информация Mayfield материалов написаны и разработаны клиникой Mayfield Clinic. Мы соблюдаем стандарт HONcode в отношении достоверной информации о здоровье. Эта информация не предназначена для замены медицинских рекомендаций вашего поставщика медицинских услуг.

Функция аденозинтрифосфата (АТФ) в клетках

АТФ — основной источник энергии для большинства клеточных процессов.Строительными блоками АТФ являются углерод, азот, водород, кислород и фосфор. Из-за наличия нестабильных высокоэнергетических связей в АТФ он легко гидролизуется в реакциях с выделением большого количества энергии.

Ферментативное удаление фосфатной группы из АТФ с образованием АДФ высвобождает огромное количество энергии, которая используется клеткой в ​​нескольких метаболических процессах, а также в синтезе макромолекул, таких как белки. Удаление второй фосфатной группы из АТФ приводит к дальнейшему высвобождению энергии и образованию аденозинмонофосфата (АМФ).

Когда организм не нуждается в энергии, фосфатная группа добавляется обратно к АМФ и АДФ с образованием АТФ — при необходимости он может быть гидролизован позже. Таким образом, АТФ функционирует как надежный источник энергии для клеточных путей.

Функции АТФ в клетках

АТФ находит применение в нескольких клеточных процессах. Некоторые важные функции АТФ в клетке кратко обсуждаются ниже:

Активный транспорт

АТФ играет важную роль в транспортировке макромолекул, таких как белки и липиды, внутрь и из клетки.Гидролиз АТФ обеспечивает необходимую энергию для активных транспортных механизмов, чтобы переносить такие молекулы через градиент концентрации. Транспорт молекул в клетку называется эндоцитозом, в то время как транспорт из клетки известен как экзоцитоз.

Сигнализация ячейки

АТФ выполняет ключевые функции как во внутриклеточной, так и во внеклеточной передаче сигналов. Он легко распознается пуринергическими рецепторами в тканях млекопитающих — его высвобождение из синапсов и аксонов активирует пуринергические рецепторы, которые модулируют уровни кальция и циклического АМФ внутри клетки.

В центральной нервной системе аденозин модулирует нервное развитие, контроль иммунной системы и нейронную / глиальную передачу сигналов.

АТФ также участвует в передаче сигнала — его фосфатные группы используются киназами в реакциях переноса фосфата, которые активируют каскад протеинкиназных реакций.

Ремонт конструкций

АТФ играет очень важную роль в сохранении структуры клетки, помогая сборке цитоскелетных элементов.Он также снабжает энергией жгутики и хромосомы, чтобы поддерживать их надлежащее функционирование.

Сокращение мышц

АТФ имеет решающее значение для сокращения мышц; он связывается с миозином, чтобы обеспечить энергию и облегчить его связывание с актином, чтобы сформировать поперечный мостик. Затем высвобождаются АДФ и фосфат, и новая молекула АТФ связывается с миозином. Это разрывает мост между миозиновыми и актиновыми филаментами, высвобождая миозин для следующего сокращения.

Синтез ДНК и РНК

Во время синтеза ДНК рибонуклеотидредуктаза (RNR) восстанавливает сахарный остаток из рибонуклеозиддифосфатов с образованием дезоксирибонуклеозиддифосфатов, таких как dADP.

Таким образом, регуляция RNR помогает поддерживать баланс дезоксинуклеотидов (dNTP) в клетке. Низкие концентрации dNTP ингибируют синтез и репарацию ДНК, в то время как высокие уровни обладают мутагенным действием, поскольку ДНК-полимераза имеет тенденцию добавлять неправильный dNTP во время синтеза ДНК.

Аденозин из АТФ является строительным блоком РНК и непосредственно добавляется к молекулам РНК во время синтеза РНК полимеразами РНК. Удаление пирофосфата обеспечивает энергию, необходимую для этой реакции.

Сводка

АТФ — сложная молекула, которая служит энергетическим пакетом для тысяч реакций, протекающих в клетках большинства организмов. Помимо человека, микроорганизмы также полагаются на АТФ для удовлетворения своих энергетических потребностей.

АТФ — это высокоэффективная молекулярная машина с быстрым оборотом энергии, что делает ее пригодной для удовлетворения меняющихся энергетических потребностей организма. Молекула АТФ имеет более 500 атомных единиц массы (AMU).

Даже когда эволюционисты задаются вопросом о существовании жизни до появления сложной молекулы АТФ и альтернатив АТФ, в настоящее время не существует другого источника энергии, который мог бы точно отвечать на энергетические потребности клетки и выполнять ее важные процессы.

Список литературы

1. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2877495/
2. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/biology/actran.html
3. www.chm.bris.ac.uk/motm/atp/atp1.htm
4. http://www.trueorigin.org/atp.php

Дополнительная литература

3.1 Клеточная мембрана — анатомия и физиология

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Опишите молекулярные компоненты, из которых состоит клеточная мембрана
• Связать структуры клеточной мембраны с ее функциями
• Опишите, как молекулы пересекают клеточную мембрану на основе их свойств и градиентов концентрации
• Сравните и сопоставьте различные типы пассивного транспорта с активным транспортом, приведя примеры каждого из них.

Несмотря на различия в структуре и функциях, все живые клетки в многоклеточных организмах имеют окружающую клеточную мембрану.Подобно тому, как внешний слой вашей кожи отделяет ваше тело от окружающей среды, клеточная мембрана (также известная как плазматическая мембрана) отделяет внутреннее содержимое клетки от внешней среды. Эта клеточная мембрана обеспечивает защитный барьер вокруг клетки и регулирует, какие материалы могут проходить внутрь или наружу.

Структура и состав клеточной мембраны

Клеточная мембрана — чрезвычайно гибкая структура, состоящая в основном из двух слоев фосфолипидов («бислой»).Холестерин и различные белки также встроены в мембрану, давая мембране множество функций, описанных ниже.

Одна молекула фосфолипида имеет фосфатную группу на одном конце, называемую «головкой», и две расположенные рядом друг с другом цепи жирных кислот, которые составляют липидные «хвосты» (рис. 3.1.1). Липидные хвосты одного слоя обращены к липидным хвостам другого слоя, встречаясь на границе двух слоев. Головки фосфолипидов обращены наружу, один слой открыт для внутренней части клетки, а другой — снаружи (Рисунок 3.1.1).

Рисунок 3.1.1 — Структура и бислой фосфолипидов: Молекула фосфолипида состоит из полярной фосфатной «головы», которая является гидрофильной, и неполярного липидного «хвоста», которая является гидрофобной. Ненасыщенные жирные кислоты приводят к изгибам гидрофобных хвостов. Фосфолипидный бислой состоит из двух смежных листов фосфолипидов, расположенных хвостом к хвосту. Гидрофобные хвосты соединяются друг с другом, образуя внутреннюю часть мембраны. Полярные головки контактируют с жидкостью внутри и снаружи ячейки.

Фосфатная группа заряжена отрицательно, что делает голову полярной и гидрофильной — или «водолюбивой». Гидрофильная молекула (или область молекулы) притягивается к воде. Таким образом, фосфатные головки притягиваются к молекулам воды как внеклеточной, так и внутриклеточной среды. С другой стороны, липидные хвосты не заряжены или неполярны и являются гидрофобными или «водобоязненными». гидрофобная молекула (или область молекулы) отталкивается и отталкивается водой.Таким образом, фосфолипиды представляют собой амфипатические молекулы. Амфипатическая молекула — это молекула, которая содержит как гидрофильную, так и гидрофобную области. Фактически, мыло удаляет масляные и жирные пятна, потому что оно обладает амфипатическими свойствами. Гидрофильная часть может растворяться в воде для стирки, в то время как гидрофобная часть может удерживать жир в пятнах, которые затем можно смыть. Аналогичный процесс происходит в вашей пищеварительной системе, когда желчные соли (состоящие из холестерина, фосфолипидов и соли) помогают расщеплять проглоченные липиды.

Поскольку фосфатные группы полярны и гидрофильны, они притягиваются к воде во внутриклеточной жидкости. Внутриклеточная жидкость (ICF) — это жидкость внутри клетки. Фосфатные группы также притягиваются к внеклеточной жидкости. Внеклеточная жидкость (ECF) — это жидкая среда вне оболочки клеточной мембраны (см. Рисунок выше). Поскольку липидные хвосты гидрофобны, они встречаются во внутренней области мембраны, исключая водянистую внутриклеточную и внеклеточную жидкость из этого пространства.Помимо фосфолипидов и холестерина, клеточная мембрана содержит множество белков, подробно описанных в следующем разделе.

Мембранные белки

Липидный бислой составляет основу клеточной мембраны, но он полностью усеян различными белками. Два разных типа белков, которые обычно связаны с клеточной мембраной, — это интегральный белок и периферический белок (рис. 3.1.2). Как следует из названия, интегральный белок — это белок, который встроен в мембрану.Существует множество различных типов интегральных белков, каждый из которых выполняет свои функции. Например, интегральный белок, который расширяет отверстие через мембрану для ионов, чтобы войти или выйти из клетки, известен как белок канала. Периферические белки обычно находятся на внутренней или внешней поверхности липидного бислоя, но также могут быть прикреплены к внутренней или внешней поверхности интегрального белка.

Рисунок 3.1.2. Клеточная мембрана: Клеточная мембрана клетки представляет собой фосфолипидный бислой, содержащий множество различных молекулярных компонентов, включая белки и холестерин, некоторые с присоединенными углеводными группами.

Некоторые интегральные белки служат в качестве белков распознавания клеток или поверхностных белков идентичности, которые маркируют идентичность клетки, чтобы ее могли распознать другие клетки. Некоторые интегральные белки действуют как ферменты или в клеточной адгезии между соседними клетками. Рецептор — это тип белка распознавания, который может избирательно связывать определенную молекулу вне клетки, и это связывание вызывает химическую реакцию внутри клетки. Некоторые интегральные белки выполняют двойную роль как рецептор, так и ионный канал.Одним из примеров взаимодействия рецептор-канал являются рецепторы нервных клеток, которые связывают нейротрансмиттеры, такие как дофамин. Когда молекула дофамина связывается с белком рецептора дофамина, канал в трансмембранном белке открывается, позволяя определенным ионам проникать в клетку. Периферические белки часто связаны с интегральными белками на внутренней клеточной мембране, где они играют роль в передаче клеточных сигналов или прикреплении к внутренним клеточным компонентам (например, цитоскелету, обсуждаемому позже).

Некоторые интегральные мембранные белки являются гликопротеинами.Гликопротеин — это белок, к которому прикреплены молекулы углеводов, которые распространяются во внеклеточную среду. Прикрепленные углеводные метки на гликопротеинах помогают в распознавании клеток. Углеводы, которые происходят из мембранных белков и даже из некоторых мембранных липидов, вместе образуют гликокаликс. Гликокаликс представляет собой нечеткое покрытие вокруг клетки, образованное из гликопротеинов и других углеводов, прикрепленных к клеточной мембране. Гликокаликс может выполнять различные роли.Например, он может иметь молекулы, которые позволяют клетке связываться с другой клеткой, он может содержать рецепторы гормонов или может содержать ферменты, расщепляющие питательные вещества. Гликокализы, обнаруженные в организме человека, являются продуктами его генетической структуры. Они придают каждой из триллионов клеток человека «идентичность» принадлежности к его телу. Эта идентичность — основной способ, которым клетки иммунной защиты человека «знают», что они не атакуют клетки собственного тела человека, но также является причиной того, что органы, пожертвованные другим человеком, могут быть отвергнуты.

Транспорт через клеточную мембрану

Одно из величайших чудес клеточной мембраны — это ее способность регулировать концентрацию веществ внутри клетки. Эти вещества включают ионы, такие как Ca ⁺⁺ , Na ⁺ , K ⁺ и Cl ^—, питательные вещества, включая сахара, жирные кислоты и аминокислоты, а также продукты жизнедеятельности, особенно диоксид углерода (CO ₂ ), который должен покинуть камеру.

Двухслойная липидная структура мембраны обеспечивает первый уровень контроля.Фосфолипиды плотно упакованы вместе, и мембрана имеет гидрофобную внутреннюю часть. Эта структура делает мембрану избирательно проницаемой. Мембрана с селективной проницаемостью позволяет только веществам, отвечающим определенным критериям, проходить через нее без посторонней помощи. В случае клеточной мембраны только относительно небольшие неполярные материалы могут перемещаться через липидный бислой (помните, липидные хвосты мембраны неполярны). Некоторыми примерами этого являются другие липиды, кислород и углекислый газ, а также спирт.Однако водорастворимые материалы, такие как глюкоза, аминокислоты и электролиты, нуждаются в некоторой помощи для прохождения через мембрану, потому что они отталкиваются гидрофобными хвостами фосфолипидного бислоя. Все вещества, которые проходят через мембрану, делают это одним из двух общих методов, которые подразделяются на категории в зависимости от того, требуется ли энергия или нет. Пассивный транспорт — это движение веществ через мембрану без затрат клеточной энергии. Напротив, активный транспорт — это движение веществ через мембрану с использованием энергии аденозинтрифосфата (АТФ).

Пассивный транспорт

Чтобы понять , как вещества пассивно перемещаются через клеточную мембрану, необходимо понимать градиенты концентрации и диффузию. Градиент концентрации — это разница в концентрации вещества в пространстве. Молекулы (или ионы) будут распространяться / диффундировать от места, где они более сконцентрированы, к месту, где они менее концентрированы, до тех пор, пока они не будут равномерно распределены в этом пространстве. (Когда молекулы движутся таким образом, они, как говорят, перемещаются на вниз по градиенту их концентрации на , от высокой концентрации к низкой.) Диффузия — это движение частиц из области с более высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией. Несколько общих примеров помогут проиллюстрировать эту концепцию. Представьте, что вы находитесь в закрытой комнате. Если распылить флакон духов, молекулы запаха естественным образом распространятся из места, где они оставили флакон, во все углы комнаты, и это распространение будет продолжаться до тех пор, пока молекулы не будут равномерно распределены в комнате. Другой пример — ложка сахара, помещенная в чашку чая.В конце концов сахар будет распространяться по всему чаю, пока не исчезнет градиент концентрации. В обоих случаях, если в комнате теплее или чай горячее, диффузия происходит еще быстрее, поскольку молекулы сталкиваются друг с другом и распространяются быстрее, чем при более низких температурах.

Внешний веб-сайт

Посетите эту ссылку, чтобы увидеть диффузию и то, как она приводится в движение кинетической энергией молекул в растворе. Как температура влияет на скорость диффузии и почему?

Когда какое-либо вещество существует в большей концентрации на одной стороне полупроницаемой мембраны, такой как клеточные мембраны, любое вещество, которое может двигаться вниз по градиенту своей концентрации через мембрану, будет делать это.Если вещества могут перемещаться через клеточную мембрану без затрат энергии клетки, движение молекул называется пассивным переносом. Рассмотрим вещества, которые могут легко диффундировать через липидный бислой клеточной мембраны, такие как газы кислород (O ₂ ) и диоксид углерода (CO ₂ ). Эти небольшие жирорастворимые газы и другие маленькие жирорастворимые молекулы могут растворяться в мембране и входить в клетку или выходить из нее в соответствии с градиентом их концентрации. Этот механизм движения молекул через клеточную мембрану со стороны, где они более сконцентрированы, в сторону, где они менее сконцентрированы, представляет собой форму пассивного транспорта, называемого простой диффузией . O ₂ обычно диффундирует в клетки, потому что он более сконцентрирован вне них, а CO ₂ обычно диффундирует из клеток, потому что он более сконцентрирован внутри них.

Прежде чем двигаться дальше, важно понять, что градиенты концентрации кислорода и углекислого газа всегда будут существовать в живой клетке и никогда не будут иметь равного распределения. Это связано с тем, что клетки быстро потребляют кислород во время метаболизма, и поэтому обычно внутри клетки концентрация O ₂ ниже, чем снаружи.В результате кислород будет диффундировать извне клетки непосредственно через липидный бислой мембраны в цитоплазму внутри клетки. С другой стороны, поскольку клетки продуцируют CO ₂ в качестве побочного продукта метаболизма, концентрации CO ₂ повышаются в цитоплазме; следовательно, CO ₂ будет перемещаться из клетки через липидный бислой во внеклеточную жидкость, где его концентрация ниже. (Рисунок 3.1.3).

Рисунок 3.1.3 — Простая диффузия через клеточную (плазменную) мембрану: Структура липидного бислоя позволяет небольшим незаряженным веществам, таким как кислород и углекислый газ, и гидрофобным молекулам, таким как липиды, проходить через клеточную мембрану вниз. их градиент концентрации путем простой диффузии.

Большие полярные или ионные молекулы, которые являются гидрофильными, не могут легко пересечь фосфолипидный бислой. Заряженные атомы или молекулы любого размера не могут пересечь клеточную мембрану посредством простой диффузии, поскольку заряды отталкиваются гидрофобными хвостами внутри бислоя фосфолипидов. Растворенные вещества, растворенные в воде по обе стороны от клеточной мембраны, будут иметь тенденцию диффундировать вниз по градиенту их концентрации, но поскольку большинство веществ не могут свободно проходить через липидный бислой клеточной мембраны, их движение ограничивается белковыми каналами и специализированными транспортными механизмами в мембране. . Облегченная диффузия — это процесс диффузии, используемый для тех веществ, которые не могут пересекать липидный бислой из-за своего размера, заряда и / или полярности, но делают это вниз по градиенту их концентрации (рис. 3.1.4). Например, хотя ионы натрия (Na ⁺ ) сильно сконцентрированы вне клеток, эти электролиты заряжены и не могут проходить через неполярный липидный бислой мембраны. Их диффузии способствуют мембранные белки, которые образуют натриевые каналы (или «поры»), так что ионы Na + могут перемещаться вниз по градиенту их концентрации из-за пределов клеток внутрь клеток.Типичным примером облегченной диффузии с использованием белка-носителя является перемещение глюкозы в клетку, где она используется для производства АТФ. Хотя глюкоза может быть более концентрированной вне клетки, она не может пересекать липидный бислой посредством простой диффузии, потому что она и большая, и полярная, и поэтому отталкивается фосфолипидной мембраной. Чтобы решить эту проблему, специальный белок-носитель, называемый переносчиком глюкозы, будет переносить молекулы глюкозы в клетку, чтобы облегчить ее внутреннюю диффузию.Разница между каналом и носителем состоит в том, что носитель обычно меняет форму в процессе диффузии, а канал — нет. Есть много других растворенных веществ, которые должны пройти через облегченную диффузию, чтобы попасть в клетку, например, аминокислоты, или выйти из клетки, например, отходы.

Рисунок 3.1.4 — Облегченная диффузия: (a) Облегченная диффузия веществ, пересекающих клеточную (плазматическую) мембрану, происходит с помощью белков, таких как канальные белки и белки-носители.Канальные белки менее селективны, чем белки-носители, и обычно легко различают свой груз в зависимости от размера и заряда. (б) Белки-носители более селективны, часто позволяя пересекаться только одному конкретному типу молекул.

Осмос

Специализированный пример облегченного транспорта — вода, движущаяся через клеточную мембрану всех клеток через белковые каналы, известные как аквапорины. Осмос — это диффузия воды через полупроницаемую мембрану от места, где относительная вода больше, к месту, где относительная вода меньше (вниз по градиенту концентрации воды) (Рисунок 3.1.5).

Рисунок 3.1.5 — Осмос: Осмос — это диффузия воды через полупроницаемую мембрану вниз по градиенту ее концентрации. Если мембрана проницаема для воды, но не для растворенного вещества, вода выровняет свою концентрацию, диффундируя в сторону более низкой концентрации воды (и, следовательно, в сторону более высокой концентрации растворенного вещества). В стакане слева раствор с правой стороны мембраны гипертонический.

Сами по себе клетки не могут регулировать движение молекул воды через свою мембрану, поэтому важно, чтобы клетки подвергались воздействию среды, в которой концентрация растворенных веществ вне клеток (во внеклеточной жидкости) равна концентрации растворенные вещества внутри клеток (в цитоплазме).Два раствора, которые имеют одинаковую концентрацию растворенных веществ, называются изотоническими, (равное натяжение). Когда клетки и их внеклеточная среда изотоничны, концентрация молекул воды одинакова снаружи и внутри клеток, и клетки сохраняют свою нормальную форму (и функцию).

Осмос возникает, когда существует дисбаланс растворенных веществ вне клетки по сравнению с внутри клетки. Раствор, который имеет более высокую концентрацию растворенных веществ, чем другой раствор, называется гипертоническим , а молекулы воды имеют тенденцию диффундировать в гипертонический раствор (рис.1.6). Клетки в гипертоническом растворе будут сморщиваться, когда вода покидает клетку посредством осмоса. Напротив, раствор, который имеет более низкую концентрацию растворенных веществ, чем другой раствор, называется гипотоническим , и молекулы воды имеют тенденцию диффундировать из гипотонического раствора. Клетки в гипотоническом растворе будут поглощать слишком много воды и набухать, что в конечном итоге может привести к разрыву. Важнейшим аспектом гомеостаза живых существ является создание внутренней среды, в которой все клетки тела находятся в изотоническом растворе.Различные системы органов, особенно почки, работают над поддержанием этого гомеостаза.

Рисунок 3.1.6 — Концентрация раствора: Гипертонический раствор имеет более высокую концентрацию растворенного вещества, чем другой раствор. Изотонический раствор имеет концентрацию растворенного вещества, равную другому раствору. Гипотонический раствор имеет меньшую концентрацию растворенного вещества, чем другой раствор.

Активный транспорт

Для всех способов транспортировки, описанных выше, ячейка не расходует энергию.Мембранные белки, которые помогают в пассивном переносе веществ, делают это без использования АТФ. Во время первичного активного транспорта АТФ требуется для перемещения вещества через мембрану с помощью мембранного белка и против его градиента концентрации.

Один из наиболее распространенных типов активного транспорта включает белки, которые служат насосами. Слово «насос», вероятно, вызывает в воображении мысли об использовании энергии для накачки шины велосипеда или баскетбольного мяча. Точно так же энергия АТФ требуется этим мембранным белкам для транспортировки веществ — молекул или ионов — через мембрану против градиентов их концентрации (из области с низкой концентрацией в область с высокой концентрацией).

Натрий-калиевый насос , который также называется Na ⁺ / K ⁺ АТФаза, транспортирует натрий из клетки, одновременно перемещая калий в клетку. Насос Na ⁺ / K ⁺ — это важный ионный насос, присутствующий в мембранах всех клеток. Активность этих насосов в нервных клетках настолько велика, что на нее приходится большая часть использования ими АТФ.

Рисунок 3.1.7 Натрий-калиевый насос находится во многих клеточных (плазматических) мембранах.Насос, работающий от АТФ, перемещает ионы натрия и калия в противоположных направлениях, каждый против своего градиента концентрации. За один цикл насоса три иона натрия вытесняются из ячейки, а два иона калия импортируются в ячейку.

Активные транспортные насосы могут также работать вместе с другими активными или пассивными транспортными системами для перемещения веществ через мембрану. Например, натрий-калиевый насос поддерживает высокую концентрацию ионов натрия вне клетки. Следовательно, если клетке нужны ионы натрия, все, что ей нужно сделать, это открыть пассивный натриевый канал, поскольку градиент концентрации ионов натрия заставит их диффундировать в клетку.Таким образом, действие активного транспортного насоса (натрий-калиевый насос) обеспечивает пассивный транспорт ионов натрия, создавая градиент концентрации. Когда активный транспорт обеспечивает перенос другого вещества таким образом, это называется вторичным активным транспортом.

Симпортеры — это вторичные активные переносчики, которые перемещают два вещества в одном направлении. Например, симпортер натрий-глюкоза использует ионы натрия, чтобы «втягивать» молекулы глюкозы в клетку. Поскольку клетки запасают глюкозу для получения энергии, глюкоза обычно находится в более высокой концентрации внутри клетки, чем снаружи; однако из-за действия натрий-калиевого насоса ионы натрия легко диффундируют в клетку при открытии симпортера.Поток ионов натрия через симпортер обеспечивает энергию, которая позволяет глюкозе перемещаться через симпортер в клетку против градиента ее концентрации.

И наоборот, антипортеры — это вторичные активные транспортные системы, которые транспортируют вещества в противоположных направлениях. Например, антипортер ионов натрия-водорода использует энергию поступающего внутрь потока ионов натрия для перемещения ионов водорода (H ⁺ ) из клетки. Натрий-водородный антипортер используется для поддержания pH внутри клетки.

Другие формы мембранного транспорта

Другие формы активного транспорта не связаны с мембранными переносчиками. Эндоцитоз (попадание «в клетку») — это процесс поглощения клеткой материала путем охвата его частью своей клеточной мембраны, а затем отщипывания этой части мембраны (рис. 3.1.8). После защемления часть мембраны и ее содержимое становятся независимыми внутриклеточными пузырьками. Везикула представляет собой мембранный мешок — сферическую полую органеллу, ограниченную двухслойной липидной мембраной.Эндоцитоз часто приносит в клетку материалы, которые необходимо расщепить или переварить. Фагоцитоз («поедание клеток») — это эндоцитоз крупных частиц. Многие иммунные клетки участвуют в фагоцитозе вторгающихся патогенов. Как и маленькие пакмены, их работа — патрулировать ткани тела на предмет нежелательных веществ, таких как вторжение в бактериальные клетки, фагоцитировать и переваривать их. В отличие от фагоцитоза, пиноцитоз («питье клетки») переносит жидкость, содержащую растворенные вещества, в клетку через мембранные везикулы.

Рисунок 3.1.8 — Три формы эндоцитоза: Эндоцитоз — это форма активного транспорта, при котором клетка окружает внеклеточные материалы, используя свою клеточную мембрану. (а) При фагоцитозе, который является относительно неселективным, клетка поглощает крупные частицы в более крупные пузырьки, известные как вакуоли. (б) При пиноцитозе клетка поглощает мелкие частицы жидкости. (c) Напротив, рецепторно-опосредованный эндоцитоз довольно селективен. Когда внешние рецепторы связывают определенный лиганд, клетка отвечает эндоцитозом лиганда.

Фагоцитоз и пиноцитоз захватывают большие части внеклеточного материала, и они, как правило, не обладают высокой селективностью в отношении веществ, которые они вносят. Клетки регулируют эндоцитоз определенных веществ через рецептор-опосредованный эндоцитоз. Эндоцитоз, опосредованный рецепторами — это эндоцитоз части клеточной мембраны, которая содержит множество рецепторов, специфичных для определенного вещества. Как только поверхностные рецепторы свяжут достаточное количество специфического вещества (лиганда рецептора), клетка будет эндоцитозировать часть клеточной мембраны, содержащую комплексы рецептор-лиганд.Таким образом эритроциты эндоцитируют железо, необходимый компонент гемоглобина. Железо связано с белком, который называется трансферрином в крови. Специфические рецепторы трансферрина на поверхности эритроцитов связывают молекулы железо-трансферрин, и клетка эндоцитирует комплексы рецептор-лиганд.

В отличие от эндоцитоза, экзоцитоз («извлечение из клетки») представляет собой процесс экспорта клеточного материала с использованием везикулярного транспорта (рис. 3.1.9). Многие клетки производят вещества, которые необходимо секретировать, как фабрика, производящая продукт на экспорт.Эти вещества обычно упакованы в мембраносвязанные везикулы внутри клетки. Когда мембрана везикулы сливается с клеточной мембраной, везикула выделяет свое содержимое в интерстициальную жидкость. Затем мембрана везикул становится частью клеточной мембраны.

Конкретные примеры экзоцитоза включают клетки желудка и поджелудочной железы, вырабатывающие и секретирующие пищеварительные ферменты посредством экзоцитоза (рис. 3.1.10), а также эндокринные клетки, производящие и секретирующие гормоны, которые разносятся по всему телу.

Добавление новой мембраны к плазматической мембране обычно сопровождается эндоцитозом, так что клетка не увеличивается постоянно. Благодаря этим процессам клеточная мембрана постоянно обновляется и изменяется по мере необходимости.

Рисунок 3.1.9 — Экзоцитоз: Экзоцитоз очень похож на эндоцитоз в обратном направлении. Материал, предназначенный для экспорта, упаковывается в пузырьки внутри клетки. Мембрана везикулы сливается с клеточной мембраной, и содержимое выходит во внеклеточное пространство. Рисунок 3.1.10 — Ферментные продукты клеток поджелудочной железы: Ацинарные клетки поджелудочной железы производят и секретируют множество ферментов, которые переваривают пищу. Крошечные черные гранулы на этой электронной микрофотографии представляют собой секреторные везикулы, заполненные ферментами, которые будут выводиться из клеток посредством экзоцитоза. LM × 2900. (Микрофотография предоставлена ​​Медицинской школой Риджентс Мичиганского университета © 2012)

Заболевания клетки: муковисцидоз

Муковисцидоз (МВ) поражает примерно 30 000 человек в Соединенных Штатах, при этом ежегодно регистрируется около 1000 новых случаев.Это генетическое заболевание наиболее известно своим поражением легких, вызывающим затрудненное дыхание и хронические легочные инфекции, но оно также поражает печень, поджелудочную железу и кишечник. Всего около 50 лет назад прогноз для детей, рожденных с МВ, был очень мрачным — ожидаемая продолжительность жизни редко превышала 10 лет. Сегодня, с развитием медицины, многие пациенты с МВ доживают до 30 лет.

Симптомы CF являются результатом неисправности мембранного ионного канала, называемого регулятором трансмембранной проводимости при муковисцидозе, или CFTR.У здоровых людей белок CFTR является интегральным мембранным белком, который переносит ионы Cl– из клетки. У человека, у которого есть CF, ген CFTR мутирован, таким образом, клетка производит дефектный белок канала, который обычно не включается в мембрану, а вместо этого разрушается клеткой.

CFTR требует ATP для функционирования, что делает его Cl– транспортной формой активного транспорта. Это долгое время озадачивало исследователей, потому что ионы Cl– на самом деле стекают на вниз по градиенту их концентрации на , когда они переносятся из клеток.Активный транспорт обычно перекачивает ионы против их градиента концентрации, но CFTR представляет собой исключение из этого правила.

В нормальной ткани легких движение Cl– из клетки поддерживает богатую Cl – отрицательно заряженную среду непосредственно за пределами клетки. Это особенно важно в эпителиальной выстилке дыхательной системы. Клетки респираторного эпителия выделяют слизь, которая улавливает пыль, бактерии и другой мусор. Реснички (множественное число = реснички) — это один из волосовидных придатков, обнаруженных на определенных клетках.Реснички на эпителиальных клетках перемещают слизь и ее захваченные частицы по дыхательным путям от легких к внешней стороне. Для эффективного продвижения вверх слизь не может быть слишком вязкой, скорее, она должна иметь жидкую водянистую консистенцию. Транспорт Cl– и поддержание электроотрицательной среды вне клетки привлекает положительные ионы, такие как Na +, во внеклеточное пространство. Накопление ионов Cl– и Na + во внеклеточном пространстве создает богатую растворенными веществами слизь с низкой концентрацией молекул воды.В результате через осмос вода перемещается из клеток и внеклеточного матрикса в слизь, «разжижая» ее. В нормальной респираторной системе слизь остается достаточно разбавленной, чтобы ее можно было вытолкнуть из дыхательной системы.

Если канал CFTR отсутствует, ионы Cl– не выводятся из клетки в достаточном количестве, что мешает им вытягивать положительные ионы. Отсутствие ионов в секретируемой слизи приводит к отсутствию нормального градиента концентрации воды.Таким образом, отсутствует осмотическое давление, втягивающее воду в слизь. Образующаяся слизь густая и липкая, и мерцательный эпителий не может эффективно удалить ее из дыхательной системы. Проходы в легких блокируются слизью вместе с мусором, который она переносит. Бактериальные инфекции возникают легче, потому что бактериальные клетки не выводятся из легких.

Обзор главы

Клеточная мембрана обеспечивает барьер вокруг клетки, отделяя ее внутренние компоненты от внеклеточной среды.Он состоит из фосфолипидного бислоя с гидрофобными внутренними липидными «хвостами» и гидрофильными внешними фосфатными «головками». Различные мембранные белки разбросаны по бислою, как вставлены в него, так и прикреплены к нему на периферии. Клеточная мембрана избирательно проницаема, позволяя лишь ограниченному количеству материалов диффундировать через ее липидный бислой. Все материалы, которые проходят через мембрану, делают это с использованием пассивных (не требующих энергии) или активных (энергозатратных) процессов переноса.Во время пассивного транспорта материалы перемещаются путем простой диффузии или облегченной диффузии через мембрану вниз по градиенту их концентрации. Вода проходит через мембрану в процессе диффузии, называемом осмосом. Во время активного переноса энергия расходуется на содействие движению материала через мембрану в направлении против градиента их концентрации. Активный транспорт может происходить с помощью протеиновых насосов или везикул.

Вопросы по интерактивной ссылке

Посетите эту ссылку, чтобы увидеть диффузию и то, как она приводится в движение кинетической энергией молекул в растворе.Как температура влияет на скорость диффузии и почему?

Более высокие температуры ускоряют диффузию, потому что молекулы обладают большей кинетической энергией при более высоких температурах.

Контрольные вопросы

Вопросы о критическом мышлении

Какие материалы могут легко диффундировать через липидный бислой и почему?

Только материалы, которые относительно малы и неполярны, могут легко диффундировать через липидный бислой.Крупные частицы не могут поместиться между отдельными фосфолипидами, которые упакованы вместе, а полярные молекулы отталкиваются гидрофобными / неполярными липидами, выстилающими внутреннюю часть бислоя.

Почему рецептор-опосредованный эндоцитоз считается более избирательным, чем фагоцитоз или пиноцитоз?

Эндоцитоз, опосредованный рецепторами

, является более селективным, поскольку вещества, которые попадают в клетку, являются специфическими лигандами, которые могут связываться с рецепторами, подвергающимися эндоцитозу.С другой стороны, фагоцитоз или пиноцитоз не обладают такой рецепторно-лигандной специфичностью и приносят любые материалы, которые оказываются близко к мембране, когда она покрывается оболочкой.

Что общего между осмосом, диффузией, фильтрацией и движением ионов от одного заряда? Чем они отличаются?

Эти четыре явления похожи в том смысле, что они описывают движение веществ по определенному типу градиента. Осмос и диффузия включают движение воды и других веществ вниз по градиенту их концентрации, соответственно.Фильтрация описывает движение частиц вниз по градиенту давления, а движение ионов от одноименного заряда описывает их движение вниз по их электрическому градиенту.

Структура и функции кожи — кожные заболевания

Дерма, следующий слой кожи, представляет собой толстый слой волокнистой и эластичной ткани (состоящей в основном из коллагена с небольшим, но важным компонентом эластина), который придает коже гибкость и прочность. Дерма содержит нервные окончания, потовые и сальные железы (сальные железы), волосяные фолликулы и кровеносные сосуды.

Нервные окончания чувствуют боль, прикосновение, давление и температуру. Некоторые участки кожи содержат больше нервных окончаний, чем другие. Например, кончики пальцев рук и ног содержат множество нервов и чрезвычайно чувствительны к прикосновению.

Потовые железы производят пот в ответ на жару и стресс. Пот состоит из воды, соли и других химических веществ. Пот, испаряющийся с кожи, помогает охладить тело. Специализированные потовые железы в подмышечных впадинах и в области гениталий (апокриновые потовые железы) выделяют густой маслянистый пот, который производит характерный запах тела, когда пот переваривается кожными бактериями в этих областях.

Сальные железы выделяют кожный жир в волосяные фолликулы. Кожный жир — это масло, которое сохраняет кожу влажной и мягкой и действует как барьер против посторонних веществ.

волосяные фолликулы производят различные типы волос по всему телу. Волосы не только влияют на внешний вид человека, но и выполняют ряд важных физических функций, включая регулирование температуры тела, защиту от травм и улучшение ощущений.Часть фолликула также содержит стволовые клетки, способные восстанавливать поврежденный эпидермис.

кровеносных сосудов дермы снабжают кожу питательными веществами и помогают регулировать температуру тела. Тепло заставляет кровеносные сосуды увеличиваться (расширяться), позволяя большому количеству крови циркулировать около поверхности кожи, где может выделяться тепло. Холод заставляет кровеносные сосуды сужаться (сужаться), сохраняя тепло тела.

В разных частях тела количество нервных окончаний, потовых и сальных желез, волосяных фолликулов и кровеносных сосудов различается.Например, на макушке головы много волосяных фолликулов, а на подошвах ног их нет.

Кожа на работе: кожные заболевания, связанные с работой — Структура и функции кожи

Структура кожи

Кожа — самый большой орган тела. Он состоит из трех основных слоев: эпидермиса, дермы и подкожного слоя.

Эпидермис представляет собой эластичный внешний слой, который постоянно регенерируется. В него входят:

• Кератиноциты — основные клетки эпидермиса, образующиеся в результате деления клеток у его основания.Новые клетки постоянно движутся к поверхности. По мере движения они постепенно умирают и становятся сплющенными.
• Корнеоциты — уплощенные мертвые кератиноциты, которые вместе составляют самый внешний слой эпидермиса, называемые роговым слоем или роговым слоем. Этот защитный слой постоянно стирается или сбрасывается.
• Меланоциты — производят пигмент меланин, который защищает от УФ-излучения и придает коже ее цвет.

Дерма — это внутренний слой, который включает следующее:

• Потовые железы — производят пот, который перемещается по потовым протокам к отверстиям в эпидермисе, называемым порами. Они играют роль в регулировании температуры.
• Волосяные фолликулы — это ямки, в которых растут волосы. Волосы также играют роль в регулировании температуры.
• Сальные железы — вырабатывают кожное сало (масло), защищающее волосы от пыли и бактерий.Кожный жир и пот составляют «поверхностную пленку».

Подкожный слой под дермой состоит из соединительной ткани и жира (хороший изолятор).

Функции кожи

• Обеспечивает защитный барьер от механических, термических и физических травм и опасных веществ.
• Предотвращает потерю влаги.
• Снижает вредное воздействие УФ-излучения.
• Действует как сенсорный орган (прикосновение, определение температуры).
• Помогает регулировать температуру.
• Иммунный орган для выявления инфекций и т. Д.
• Производство витамина D.