Эукариотические клетки | Биология
В большинстве случаев эукариотические клетки входят в состав многоклеточных организмов. Однако в природе есть немалое количество одноклеточных эукариот, которые в структурном отношении являются клеткой, а в физиологическом — целым организмом. В свою очередь эукариотические клетки, являющиеся частью многоклеточного организма, не способны к самостоятельному существованию. Их принято делить на клетки растений, животных и грибов. Каждые из них обладают своими особенностями и имеют свои подтипы клеток, формирующие различные ткани.
Несмотря на разнообразие, все эукариоты имеют общего предка, предположительно появившегося в процессе симбиогенеза.
В клетках одноклеточных эукариот (простейших) есть структурные образования, выполняющие на клеточном уровне функции органов. Так у инфузорий имеется клеточные рот и глотка, порошица, пищеварительные и сократительные вакуоли.
Во всех эукариотических клетках выделяют цитоплазму, отграниченную от внешней среды мембраной. В цитоплазме есть отграниченные от нее уже своими мембранами ядро и различные органоиды клетки. В ядре находится ядрышко, хроматин, ядерный сок. В цитоплазме присутствуют многочисленные рибосомы (более крупные, чем у прокариот), различные включения.
Для эукариотических клеток характерна высокая упорядоченность внутреннего содержимого. Такая компартментация достигается за счет разделения клетки на части мембранами. Таким образом в клетке достигается разделение биохимических процессов. Молекулярный состав мембран, набор веществ и ионов на их поверхности отличается, что обусловливает их функциональную специализацию.
В цитоплазме присутствуют белки-ферменты гликолиза, обмена сахаров, азотистых оснований, аминокислот и липидов. Из определенных белков происходит сборка микротрубочек. Цитоплазма выполняет объединяющую и каркасную функции.
Включения — это относительно непостоянные компоненты цитоплазмы, представляющие собой запасы питательных веществ, гранулы секрета (продукты для вывода из клетки), балласт (ряд пигментов).
Органеллы постоянны и выполняют жизненно важные функции. Среди них есть органеллы общего значения (митохондрии, ЭПС, комплекс Гольджи, рибосомы, полисомы, лизосомы, пероксисомы, микрофибриллы и микротрубочки, центриоли клеточного центра, хлоропласты и другие пластиды) и специальные у специализировавшихся клеток (микроворсинки, реснички, синаптические пузырьки и др.).
Эукариотические клетки способны к эндоцитозу (захвату питательных веществ цитоплазматической мембраной).
Клеточная стенка эукариот (если она имеется) другой химической природы по-сравнению с прокариотами. У последних ее основу составляет муреин. У растений — это в основном целлюлоза, а у грибов — хитин.
Генетический материал эукариот содержится в ядре и упакован в хромосомы, которые представляют собой комплекс ДНК и белков (в основном гистонов).
Эукариотическая клетка Википедия
У этого термина существуют и другие значения, см. Клетка (значения). Клетки крови человека (РЭМ) Одноклеточная водоросль Micrasterias radiata (дифференциальная интерференционно-контрастная микроскопия) Инфузория рода Ophryoscolex из рубца коровы (РЭМ)Кле́тка — структурно-функциональная элементарная единица строения и жизнедеятельности всех организмов (кроме вирусов и вироидов — форм жизни, не имеющих клеточного строения). Обладает собственным обменом веществ, способна к самовоспроизведению. Организм, состоящий из одной клетки, называется одноклеточным (многие простейшие и бактерии). Раздел биологии, занимающийся изучением строения и жизнедеятельности клеток, называется цитологией. Также принято говорить о биологии клетки, или клеточной биологии.
Содержание
- 1 История открытия
- 1.1 Клеточная теория
- 2 Методы исследования клеток
- 2.1 Оптическая микроскопия
- 2.2 Электронная микроскопия
- 2.3 Фракционирование клеток
- 3 Строение клеток
- 3.1 Прокариотическая клетка
- 3.2 Эукариотическая клетка
- 4 Строение прокариотической клетки
- 5 Строение эукариотической клетки
- 5.1 Поверхностный комплекс животной клетки
- 5.2 Структура цитоплазмы
- 5.3 Рибосомы
- 5.4 Эндоплазматический ретикулум
- 5.5 Аппарат Гольджи
- 5.6 Ядро
- 5.7 Лизосомы
- 5.8 Цитоскелет
- 5.9 Центриоли
- 5.10 Митохондрии
- 6 Сравнение прокариотической и эукариотической клеток
- 6.1 Анаплазия
- 7 Межклеточные контакты
- 8 Клеточный цикл
- 9 Деление клетки
- 9.1 Деление эукариотических клеток
- 9.2 Деление прокариотических клеток
- 10 Дифференцировка клеток многоклеточного организма
- 11 Клеточная смерть
- 12 Эволюция клеток
- 12.1 Возникновение эукариотических клеток
- 13 Химическая организация клетки
- 14 См. также
- 15 Примечания
- 16 Литература
- 16.1 Периодические издания
- 17 Ссылки
История открытия[ |
ru-wiki.ru
Эукариотическая клетка
Каждая эукариотическая клетка имеет обособленное ядро, в котором заключен отграниченный от матрикса ядерной мембраной генетический материал (это главное отличие от прокариотических клеток). Генетический материал сосредоточен преимущественно в виде хромосом, имеющих сложное строение и состоящих из нитей ДНК и белковых молекул. Деление клеток происходит посредством митоза (а для половых клеток – мейоза). Среди эукариот есть как одноклеточные, так и многоклеточные организмы.
Существует несколько теорий происхождения эукариотических клеток, одна из них – эндосимбионтическая. В гетеротрофную анаэробную клетку проникла аэробная клетка типа бактериоподобной, которая послужила базой для появления митохондрий. В эти клетки начали проникать спирохетоподобные клетки, которые дали начало формированию центриолей. Наследственный материал отгородился от цитоплазмы, возникло ядро, появился митоз. В некоторые эукариотические клетки проникли клетки типа сине-зеленых водорослей, которые положили начало появлению хлоропластов. Так впоследствии возникло царство растений.
Размеры клеток тела человека варьируются от 2–7 мкм (у тромбоцитов) до гигантских размеров (до 140 мкм у яйцеклетки).
Форма клеток обусловлена выполняемой ими функцией: нервные клетки – звездчатые за счет большого количества отростков (аксона и дендритов), мышечные клетки – вытянутые, так как должны сокращаться, эритроциты могут менять свою форму при продвижении по мелким капиллярам.
Строение эукариотических клеток животных и растительных организмов во многом схоже. Каждая клетка снаружи ограничена клеточной оболочкой, или плазмалеммой. Она состоит из цитоплазматической мембраны и слоя гликокаликса (толщиной 10–20 нм), который покрывает ее снаружи. Компоненты гликокаликса – комплексы полисахаридов с белками (гликопротеины) и жирами (гликолипиды).
Цитоплазматическая мембрана – это комплекс бислоя фосфолипидов с протеинами и полисахаридами.
В клетке выделяют ядро и цитоплазму. Клеточное ядро состоит из мембраны, ядерного сока, ядрышка и хроматина. Ядерная оболочка состоит из двух мембран, разделенных перинуклеарным пространством, и пронизана порами.
Основу ядерного сока (матрикса) составляют белки: нитчатые, или фибриллярные (опорная функция), глобулярные, и-РНК (результат процессинга).
Ядрышко – это структура, где происходит образование и созревание рибосомальных РНК (р-РНК).
Хроматин в виде глыбок рассеян в нуклеоплазме и является интерфазной формой существования хромосом.
В цитоплазме выделяют основное вещество (матрикс, гиалоплазму), органеллы и включения.
Органеллы могут быть общего значения и специальные (в клетках, выполняющих специфические функции: микроворсинки всасывающего эпителия кишечника, миофибриллы мышечных клеток и т. д.).
Органеллы общего значения – эндоплазматическая сеть (гладкая и шероховатая), комплекс Гольджи, митохондрии, рибосомы и полисомы, лизосомы, пероксисомы, микрофибриллы и микротрубочки, центриоли клеточного центра.
В растительных клетках есть еще и хлоропласты, в которых протекает фотосинтез.
Строение клетки животных
Клетка животных (слева) и растений (справа)
Клетка гриба
Похожие статьи:
poznayka.org
Эукариотическая и прокариотическая клетки
Среди живых организмов встречаются 2 типа организации клеток: прокариотические (доядерные) клетки и эукариотические (ядерные) клетки.
Строение эукариотической клетки
Клетка эукариот состоит из трех основных частей: ядра, цитоплазмы и клеточной стенки. К эукариотам относятся простейшие, беспозвоночные и позвоночные животные, высшие растения, грибы и водоросли (без сине-зеленых и прохлорофитовых). Клетки животных и растений отличаются по следующим параметрам. В клетках высших растений отсутствуют центриоли, они имеют жесткую клеточную стенку, плазмодесмы, вакуоль с клеточным соком, пластиды. В клетках водорослей, относящихся к разным таксонам, могут присутствовать или отсутствовать центриоли, клеточная стенка, пластиды и вакуоль с клеточным соком. Клетки грибов объединяют в себе некоторые признаки животных и растительных клеток. Как и клетки растений, они имеют жесткую клеточную стенку, но в ее состав входит хитин, как в наружном скелете у членистоногих. В клетках грибов отсутствуют пластиды, в обмене веществ у них присутствует мочевина, и запасают они не крахмал, а, как в клетках печени животных, гликоген.
Строение прокариотической клетки
Прокариотическая клетка устроена следующим образом. Главная особенность этих клеток — это отсутствие морфологически выраженного ядра, но имеется зона, в которой расположена ДНК (нуклеоид). В цитоплазме расположены рибосомы, цитоплазматические мембраны, но у них отсутствует набор других органелл, имеющихся в клетках эукариот, таких, как эндоплазматический ретикулюм, аппарат Гольджи, лизосомы, митохондрии, пластиды, центриоли, микротрубочки. Снаружи содержимое клетки прокариот одето цитоплазматической мембраной, которая играет барьерную функцию между собственно цитоплазмой клетки и внешней средой. Поверх цитоплазматической мембраны расположена клеточная стенка (оболочка). В то же время клетки прокариот и эукариот имеют и общие черты строения:
— одеты цитоплазматической мембраной, функционирующей как система для активного транспортирования веществ из клетки в клетку;
— синтез белка идет на рибосомах;
— сходны процессы синтеза РНК и репликации ДНК;
— похожи биоэнергетические процессы.
Прокариотическое строение клеток имеют все бактерии, включая архебактерии и цианобактерии (сине-зеленые водоросли). Клетки прокариот могут отличаться друг от друга по строению клеточной стенки, складчатости цитоплазматических мембран, количеству и свойствам внутриклеточных вакуолей, количеством и структурой цитоплазматических выростов и т. д., но общий план строения остается постоянным.
www.polnaja-jenciklopedija.ru
Строение эукариотической клетки грибов, растений и животных :: SYL.ru
Для всех организмов существует два вида клеток. Это прокариотические и эукариотические клетки. Они имеют существенные различия. Строение эукариотической клетки имеет ряд отличий от прокариотической. Поэтому в животном мире выделили два надцарства, которые назвали прокариотами и эукариотами.
Основное отличие
Строение эукариотической клетки отличается тем, что она имеет ядро, в котором находятся хромосомы, состоящие из ДНК. ДНК прокариотической клетки не организованы в хромосомы и не имеют ядра. Поэтому прокариотические организмы назвали доядерными, а эукариотические — ядерными. Отличаются клетки и размерами. Эукариотические клетки намного больше, чем прокариотические. Доядерными организмами являются бактерии. К эукариотам принадлежат растения, грибы и животные. Следовательно, особенности строения эукариотической клетки состоят в наличии ядра. Конечно, есть и другие отличия между клетками, но они несущественны.
Строение и функции эукариотической клетки
Клетка ядерных организмов имеет множество органелл, отсутствующих у прокариотов. Клетка растений, грибов и животных состоит из цитоплазматической мембраны, защищающей клетку и придающей ей форму, и цитоплазмы. Цитоплазма объединяет все компоненты клетки, участвует во всех обменных процессах и служит скелетом клетки, благодаря наличию миротрубочек. В цитоплазме располагаются одномембранные, двумембранные и немембранные органеллы.
Одномембранные органоиды
Одномембранными органоидами называют эндоплазматическую сеть, аппарат Гольджи, лизосомы и вакуоли из-за того, что они покрыты одной мембраной. Эндоплазматическая сеть бывает гладкой и шероховатой, или гранулярной. Гладкая эндоплазматическая сетка образовывает углеводы и липиды. Шероховатая сетка синтезирует белки. Этим занимаются рибосомы, находящиеся на ней. Аппарат Гольджи сохраняет и транспортирует питательные вещества. Лизосомы обеспечивают расщепление белков, жиров и углеводов.
Двумембранные органоиды
Двумембранные органоиды имеют две мембраны: наружную и внутреннюю. К ним относят митохондрии и пластиды. Митохондрии участвуют в дыхании клетки и снабжают клетку энергией. Благодаря пластидам происходит фотосинтез.
Немембранные органоиды
Немембранными органеллами являются рибосомы, клеточный центр, реснички и жгутики. Рибосомы осуществляют синтез белка. Клеточный центр участвует в делении клеток. Реснички и жгутики – органеллы, служащие для движения.
Отличия клеток растений, грибов и животных
Несмотря на единство общего плана, строение эукариотической клетки разных царств организмов имеет некоторые отличия. Растительные клетки не содержат лизосом и клеточного центра. Клетки животных и грибов характеризуются отсутствием пластид и вакуолей. Клеточная стенка грибов содержит хинин, а растений – целлюлозу. В животных клеточной стенки нет, а в состав мембраны входит гликокаликс. Строение эукариотической клетки имеет отличие и в резервных питательных углеводах. В растительных клетках запасается крахмал, а в клетках грибов и животных – гликоген.
Дополнительные отличия
Различается не только строение эукариотической клетки и прокариотической, но и способы их размножения. Количество бактерий увеличивается в результате образования перетяжки или почкования. Размножение эукариотических клеток происходит путем митоза. Многие процессы, свойственные эукариотической клетке (фагоцитоз, пиноцитоз и циклоз), у прокариотов не наблюдаются. Для нормальной работы клеткам грибов, растений и животных необходима аскорбиновая кислота. Бактерии в ней не нуждаются.
www.syl.ru
Строение клеток эукариот. Строение клеточной оболочки
Разделы: Биология
Тип урока: комбинированный.
Методы:
- Словесный
- Наглядный
- Практический
- Проблемно–поисковый
Цели урока:
Образовательная: развивать знания учащихся о строении клеток эукариот и применять их на практических занятих.
Развивающая:
1. Совершенствовать у учащихся умения работать с дидактическим материалом.
2. Развивать мышление учащихся, предлагая задания для сравнения клетки растений и клетки животных с выявлением схожих и отличительных признаков.
Обеспечение урока:
- Плакат “Строение цитоплазматической мембраны”.
- Карточка–задание к уроку “Строение клеток эукариот”.
- Раздаточный материал: (строение прокариотической клетки, типичная растительная клетка, строение животной клетки).
Межпредметные связи: ботаника, зоология, анатомия и физиология человека.
План урока
- Организационный момент 5 мин.
- Проверка готовности к уроку.
- Проверка списочного состава учащихся.
- Сообщение темы и целей урока.
- Изучение нового материала .
- Разделение организмов на про– и эукариоты. (Словесный метод) 10 мин.
- Строение клеток растений и животных. (Самостоятельная работа с использованием раздаточного дидактического материала. Осуществление наглядного, практического и проблемно–поискового методов). 35 мин.
- Строение оболочки клеток (Словесный и наглядный метод). 20 мин.
- Поступление веществ в клетку (Словесный метод) 10 мин.
- Закрепление изученного материала (Словесный метод) 5 мин.
- Домашнее задание 5 мин.
II. Изучение нового материала
Разделение организмов на про – и эукариоты.
По форме клетки необычайно разнообразны: одни как шарики, другие как звездочки со многими лучами, третьи вытянутые и т.д. Различны клетки и по размеру – от мельчайших, с трудом различимых в световом микроскопе, до прекрасно видимых невооруженным глазом (например, икринки рыб и лягушек). Любое яйцо, в том числе гигантские окаменевшие яйца ископаемых динозавров, которые хранятся в палеонтологических музеях, тоже были когда–то живыми клетками. Зато если вести речь о главных элементах внутреннего строения, все клетки схожи между собой [5]
Организмы. |
||
| Прокариоты (бактерии и сине–зеленые водоросли). | Эукариоты (растения, жи вотные, грибы). |
Отличия Прокариот от Эукариот.
- Эукариоты имеют настоящее ядро: генетический аппарат эукариотной клетки защищен оболочкой, схожей с оболочкой самой клетки.
- Включенные в цитоплазму органоиды окружены мембраной.
- Строение клеток растений и животных.
Прокариоты (от лат. Pro–перед, раньше, вместо и греч. karyon– ядро), организмы, клетки которых не имеют ограниченного мембраной ядра–все бактерии, включая архибактерий и цианобактерии. Общее число видов прокариот около 6000. Аналог ядра– структура, состоящая из ДНК, белков и РНК. Генетическая система прокариот (генофор) закреплена на клеточной мембране и соответствует примитивной хромосоме. Размножаются прокариоты без выраженного полового процесса. Прокариоты способны осуществлять ряд физиологических процессов, например, некоторые прокариоты фиксируют молекулярный азот. [1] После вступительной беседы учащиеся рассматривают строение прокариотической клетки, сравнивая основные особенности строения с типами эукариотической клетки. (Рис.2)
Эукариоты – это высшие организмы, имеющие четко оформленное ядро, которое обладает оболочкой (кариомембраной), эта оболочка отделяет его от цитоплазмы. К эукариотам относятся все высшие животные и растения, а также одноклеточные и многоклеточные водоросли, грибы и простейшие. Ядерная ДНК у эукариот заключена в хромосомах. Эукариоты обладают ограниченными мембраной клеточными органоидами. [1]
Клетка любого организма представляет собой систему. Она состоит из 3–х взаимосвязанных между собой частей: оболочки, ядра и цитоплазмы.
При прохождении ботаники, зоологии и анатомии человека вы уже знакомились со строением различных типов клеток, давайте немножко с вами повторим. (Рис.1;задание 1) [6]
Строение и функции органоидов растительных и животных клеток
Таблица заполняется по раздаточному материалу (Рис. 4), (Рис.3).
| Органоиды клетки | Строение органоидов |
Функция |
Присутствие органоидов в клетках | |
растений |
животных |
|||
| Хлоропласт | Представляет собой разновидность пластид. | Окрашивает растения в зеленый цвет, в нем происходит фотосинтез | + |
– |
| Лейкопласт | оболочка состоит из двух элементарных мембран, внутренняя из них, врастая в строму, образует немногочисленные тилакоиды. | Окрашивает растения в желтый цвет, синтезирует и накапливает крахмал. | + |
– |
| Хромопласт | пластид с жёлтой, оранжевой и красной окраской, окраска обусловлена пигментами – каротиноидами | Бесцветное окрашивание растения | + |
– |
| Вакуоль | Занимает до 90 % объема зрелой клетки, заполнена клеточным соком | Функция питания | + |
– |
| Микротрубочки | Состоят из белка тубулина, расположены около плазматической мембраны | Участвуют в отложении целлюлозы на клеточных стенках, участвуют в перемещении в цитоплазме различных органоидов. При делении клетки микротрубочки составляют основу структуры веретена деления | + |
+ |
| Плазматическая мембрана | Состоит из билипидного слоя, пронизанного белками, погруженными на различную глубину. | Барьер, транспорт веществ, сообщение клеток между собой | + |
+ |
| Гладкий ЭПР | Система плоских и ветвящихся трубочек. | Осуществляет синтез и выделение липидов | + |
+ |
| Шероховатый ЭПР | Название получил из–за множества рибосом, находящихся на его поверхности | Синтез белков, их накопление и преобразование для выделения из клетки наружу | + |
+ |
| Ядро | Окружено двойной ядерной мембраной, имеющей поры. Наружная ядерная мембрана образует непрерывную структуру с мембраной ЭПР. Содержит одно или несколько ядрышек. | Носитель наследственной информации, центр регуляции активности клетки. | + |
+ |
| Клеточная стенка | Состоит из длинных молекул целлюлозы, собранных в пучки, называемые микрофибриллами. | Внешний каркас, или защитную оболочку, обеспечивает тургор растительных клеток | + |
+ |
| Плазмодесмы | Мельчайшие цитоплазматические каналы, которые пронизывают клеточные стенки. | Объединяют протопласты соседних клеток | + |
– |
| Митохондрии | Содержат ферменты для синтеза АТФ. Внутренняя мембрана митохондрий образует многочисленные складки. | Аккумулятор энергии, осуществляет аэробное дыхание. | + |
+ |
| Аппарат Гольджи | Состоит из стопки плоских мешочков, называемых цистернами | Синтезирует полисахариды | + |
+ |
| Лизосомы | Пузырьки, содержащие концентрированные гидролитические ферменты, которые становятся активными в кислой среде | Участвуют в растворении веществ, попавших в клетку | + |
+ |
| Рибосомы | Состоит из двух неравных субъединиц – большой и малой, на которые может диссоциировать. | Место биосинтеза белка | + |
+ |
| Эндоцитозный пузырек | Содержит слишком большие молекулы | Содержит слишком большие молекулы, которые не могут проникнуть через мембрану способами диффузии или активного транспорта | – |
+ |
| Цитоплазма | Состоит из воды с большим количеством растворенных в ней веществ, содержащих глюкозу, белки и ионы. | В ней расположены другие органоиды клетки | + |
+ |
| Микрофиламенты | Волокна из белка актина, обычно располагаются пучками вблизи от поверхности клеток. | Играют важную роль в подвижности клеток | – |
+ |
| Секреторный пузырек | много в клетках, активно синтезирующих вещества, например, в клетках островков Лангерганса | Выносит вещества за пределы клетки | – |
+ |
| Центриоли | Могут входить в состав митотического аппарата клетки. В диплоидной клетке содержится две пары центриолей. | Участвуют в процессе деления клетки у животных | – |
+ |
| Пероксисома | Группа пузырьков, известных как микротела | Важна для замедления старения клеток | – |
+ |
| Микроворсинки | Выступы плазматической мембраны | Увеличивают наружную поверхность клетки, микроворсинки в совокупности образуют кайму клетки | – |
+ |
Выводы
1. Растительная клетка в своем составе имеет: клеточную стенку, пластиды и вакуоли, присущие только этому типу клеток.
2 . Клеточный центр, центриоли, микроворсинки присутствуют только в клетках животных организмов.
3. Все остальные органоиды характерны как для растительных, так и для животных клеток.
Строение оболочки клеток.
Клеточная оболочка располагается снаружи клетки, отграничивая последнюю от внешней или внутренней среды организма. Ее основу составляет плазмалемма (клеточная мембрана) и углеводно–белковая составляющая, имеющая различную толщину, в зависимости от царства организма (животная или растительная клетка) и от местонахождения клетки в многоклеточном организме. [2]
Оболочка клетки
Наружный слой |
Внутренний слой |
|
| У растений называется клеточной стенкой. | У животных называется гликокаликсом. | Называется плазматической мембраной, одинаковый для животных и растений. |
Функции клеточной оболочки:
- Оболочка клетки поддерживает форму клетки и придает механическую прочность как клетке, так и организму в целом
- Защищает клетку от механических повреждений и попадания в нее вредных соединений
- Осуществляет узнавание молекулярных сигналов
- Регулирует обмен веществ между клеткой и средой
- Осуществляет межклеточное взаимодействие в многоклеточном организме.[2]
Функция клеточной стенки:
- Представляет собой внешний каркас – защитную оболочку.
- Обеспечивает транспорт веществ (через клеточную стенку проходит вода, соли, молекулы многих органических веществ).[3]
Наружный слой поверхности клеток животных, в отличие от клеточных стенок растений очень тонкий, эластичный. Он не виден в световой микроскоп и состоит из разнообразных полисахаридов и белков. Поверхностный слой животных клеток называется гликоликсом, выполняет функцию непосредственной связи клеток животных с внешней средой, со всеми окружающими ее веществами, опорной роли не выполняет.
Под гликокаликсом животных и (растительной) клеточной стенкой растений расположена плазматическая мембрана, граничащая непосредственно с цитоплазмой. В состав плазматической мембраны входят белки и липиды. Они упорядоченно расположены и соединены друг с другом химическими взаимодействиями. Молекулы липидов в плазматической мембране расположены в два ряда и образуют сплошной билипидный слой. Молекулы белков не образуют сплошного слоя, они располагаются в слое липидов, погружаясь в него на разную глубину. Молекулы белков и липидов подвижны.[3]
Функция плазматической мембраны:
- она образует барьер, отграничивающий внутреннее содержимое клетки от внешней среды.
- транспорт веществ.
- обеспечивает вязь между клетками в тканях многоклеточных организмов [4]
2.4 Поступление веществ в клетку.
Поверхность клетки не сплошная. В цитоплазматической мембране есть многочисленные мельчайшие отверстия – поры, через которые, с помощью ферментов, внутрь клетки могут проникать ионы и мелкие молекулы. Кроме того, ионы и мелкие молекулы могут попадать в клетку непосредственно через мембрану. Поступление ионов и молекул в клетку – не пассивная диффузия, а активный транспорт, требующий затрат энергии. Транспорт веществ носит избирательный характер. Избирательная проницаемость клеточной мембраны носит название полупроницаемости. [4]
Поступление |
||
|
||
Фагоцитоз |
Пиноцитоз |
Путем фагоцитоза внутрь клетки поступают: крупные молекулы органических веществ, например белков, полисахаридов, частицы пищи, бактерии. Участие принимает плазматическая мембрана. В том месте, где поверхность клетки соприкасается с частицей какого-либо плотного вещества, мембраны прогибаются, образуют углубление и окружают частицу, которая в “мембранной упаковке” погружается внутрь клетки. Образуется пищеварительная вакуоль, и в ней перевариваются поступившие в клетку органические вещества. [3]
Путем фагоцитоза питаются: амебы, инфузории, лейкоциты животных и человека.
Лейкоциты поглощают бактерии, а также разнообразные твердые частицы случайно попавшие в организм, защищая его таким образом от болезнетворных частиц. Клеточная стенка растений, бактерий и сине–зеленых водорослей препятствует фагоцитозу, и потому этот путь поступления веществ в клетку у них, практически, отсутствует.
Через плазматическую мембрану в клетку проникают и капли жидкости, содержащие в растворенном и взвешенном состоянии разнообразные вещества.
Поглощение жидкости в виде мелких капель напоминает питье, и это явление было названо пиноцитозом. Процесс поглощения жидкости сходен с фагоцитозом. Капля жидкости погружается в цитоплазму в “мембранной упаковке”. Органические вещества, попавшие в клетку вместе с водой, начинают перевариваться под влиянием ферментов, содержащихся в цитоплазме. Пиноцитоз широко распространен в природе и осуществляется клетками всех животных организмов. [3]
III. Закрепление изученного материала.
- На какие две большие группы разделяются все животные организмы по строению ядра?
- Какие органоиды свойственны только растительным клеткам?
- Какие органоиды свойственны только животным клеткам?
- Чем различается строение оболочки клеток растений и животных?
- Два способа поступления веществ в клетку?
- Значение фагоцитоза для животных?
Список использованной литературы:
- Большой энциклопедический словарь “Биология”, под редакцией М.С. Гилярова, Научное издательство “Большая Российская Энциклопедия”, Москва 1998
- Е. Тупикин “Общая биология с основами экологии и природоохранной деятельности”, Москва ПроОбрИздат, 2001
- Ю.И. Полятинский “Общая биология для 9–10 классов средней школы”
- Захаров В.Б. “Общая биология для 10–11 классов”, Москва “Дрофа”, 2003
- “Энциклопедия для детей, Биология, том 2”, Москва, “Аванта +”, 1999
- Р.А. Петросова “Дидактический материал по общей биологии”, Минск ООО “Белфарпост”, 1997
8.12.2003
xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai
Бэкмология: Строение клеток эукариот
Кого интересует, как устроена и функционирует животная клетка, обращайтесь. У нас имеется подробный материал на этот счет. Здесь же приводим краткую справку о строении клеток эукариот.
Плазматическая мембрана (плазмалемма)
В основе всех мембран клетки лежит двойной слой молекул липидов. Их гидрофобные «хвосты», состоящие из остатков молекул жирных кислот, обращены внутрь двойного слоя. Снаружи располагаются гидрофильные «головки», состоящие из остатка молекулы спирта глицерина. В состав мембран чаще всего входят фосфолипиды и гликолипиды (их молекулы наиболее полярны), а также жиры и жироподобные вещества (например, холестерин). Липиды являются основой мембраны, обеспечивают ее устойчивость и прочность, т.е. выполняют структурную (строительную) функцию. Эта функция возможна благодаря гидрофобности липидов.
К заряженным головкам липидов, с помощью электростатических взаимодействий прикрепляются белки. Мембранные белки выполняют структурные, каталитические и транспортные функции. В зависимости от расположения различают погруженные, периферические и пронизывающие белки. Погруженные белки слегка погружены в двойной слой липидов и являются ферментами, которые катализируют различные биохимические реакции. Периферические белки расположены на поверхности двойного слоя липидов. Они стабилизируют расположение погруженных белков-ферментов. Пронизывающие белки пронизывают мембрану насквозь и выполняют транспортные функции.
На наружной поверхности мембраны расположены молекулы углеводов (олигосахариды), которые выполняют рецепторные функции. Олигосахариды воспринимают факторы внешней среды клетки и обеспечивают ее реакцию, изменяют проницаемость мембраны, обеспечивают «распознавание» клеток одного типа и соединение их в ткани. Совокупность олигосахаридов на поверхности животной клетки называется гликокаликсом.
Функции плазматической мембраны
- Барьерная функция. Мембрана ограничивает проникновение в клетку чужеродных, токсичных веществ.
- Регуляторная. Олигосахариды, располагающиеся на поверхности плазматической мембраны выполняют роль рецепторов, воспринимающих действие различных веществ и изменяющих проницаемость мембраны.
- Каталитическая. На поверхности мембран располагаются многочисленные ферменты, катализирующие биохимические реакции.
- Мембранный транспорт. Различают несколько видов мембранного транспорта.
А). Транспорт крупных молекул органических веществ, бактерий и вирусов путем эндоцитоза (проникновение в клетку) или экзоцитоза (выведение из клетки). Эндоцитоз — это поглощение веществ путем окружения их выростами плазматической мембраны. При этом различают фагоцитоз (поглощение твердых веществ) и пиноцитоз (поглощение жидкости). Фагоцитоз характерен для одноклеточных организмов и для фагоцитов многоклеточных, которые таким путем обеспечивают уничтожение инородных частиц. Пиноцитоз характерен для одноклеточных организмов и для эпителиальных клеток кишечника. Экзоцитоз — выделение веществ из клетки — осуществляется в обратном порядке.
Б). Небольшие молекулы органических и неорганических веществ, ионы могут поступать в клетку путем пассивного транспорта (диффузии), если вещество перемещается из области высокой концентрации в область низкой концентрации. Пассивный транспорт осуществляется всегда без затрат энергии.
Различают 2 вида пассивного транспорта: обычную диффузию и облегченную диффузию.
Путем обычной диффузии перемещаются:
- жирорастворимые вещества — напрямую через мембрану
- гидрофильные мелкие молекулы (воды, углекислого газа) и ионы — через белковые поры, которые образованы пронизывающими белками
Облегченная диффузия осуществляется с помощью специальных белков-переносчиков. Таким образом переносятся крупные гидрофильные молекулы, например, глюкоза. Глюкоза соединяется с белком-переносчиком. Образуется комплекс, хорошо растворимый в мембране, что облегчает проникновение глюкозы в клетку. Скорость облегченной диффузии выше, чем у обычной диффузии.
В). Транспорт веществ через мембрану может осуществляться и путем активного транспорта. Активный транспорт осуществляется только с затратами энергии, так как происходит перемещение веществ из области низкой концентрации в область высокой концентрации. Наиболее изучен процесс переноса ионов натрия и калия с помощью калий-натриевого насоса.
Цитоплазма
Цитоплазма представляет собой внутреннее содержимое клетки и состоит из основного вещества (гиалоплазмы), органоидов и включений.
Гиалоплазма — жидкая (желеобразная) часть клетки, представляет собой раствор органических и неорганических веществ. Ее функции:
- По гиалоплазме перемещаются различные вещества (и-РНК, т-РНК, аминокислоты, АТФ и др).
- В гиалоплазме протекают разнообразные биохимические реакции.
- Гиалоплазма обеспечивает химическое взаимодействие всех клеточных структур и объединяет их в одно целое.
- В гиалоплазме откладываются разнообразные по химическому составу включения.
Включения — это непостоянные клеточные структуры, представляют собой отложения веществ, временно не участвующих в обмене веществ клетки. По химическому составу и по функциям включения могут быть различными.
Примеры включений:
- минеральные (например, кристаллы солей)
- трофические (гранулы белков, полисахаридов, капли липидов)
- витаминные
- пигментные ( например, гранулы пигмента в клетках сетчатки глаза) и др.
Органоиды — это постоянные клеточные структуры, выполняющие определенные функции. В зависимости от строения цитоплазматические органоиды разделяют на мембранные органоиды и немембранные органоиды.
Особенности строения и функций мембранных органоидов
Мембранные органоиды — полые структуры, стенки которых образованы одинарной или двойной мембраной.
- Органоиды, образованные одинарной мембраной: эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы, вакуоли. Эти органоиды имеют сходный химический состав мембран и образуют внутриклеточную систему синтеза и транспорта веществ.
- Двумембранные органоиды. Их стенки образованы двойной мембраной. Это – митохондрии (во всех!!! эукариотических клетках) и пластиды (только в клетках растений!!!).
Одномембранные органоиды
1. Эндоплазматическая сеть (ЭПС)
ЭПС — это одномембранный органоид, состоящий из полостей и канальцев, соединенных между собой. Эндоплазматическая сеть структурно связана с ядром: от наружной мембраны ядра отходит мембрана, образующая стенки эндоплазматической сети. ЭПС бывает 2 видов: шероховатая (гранулярная) и гладкая (агранулярная). В любой клетке присутствуют оба вида ЭПС.
На мембранах шероховатой ЭПС располагаются многочисленные мелкие гранулы — рибосомы, специальные органоиды, с помощью которых синтезируются белки. Поэтому нетрудно догадаться, что на поверхности шероховатой ЭПС синтезируется белки, которые проникают внутрь шероховатой ЭПС и по ее полостям могут переместиться в любое место клетки.
Мембраны гладкой ЭПС лишены рибосом, но зато в ее мембранах встроены ферменты, осуществляющие синтез углеводов и липидов. После синтеза углеводы и липиды тоже могут перемещаться по мембранам ЭПС в любое место клетки Степень развития вида ЭПС зависит от специализации клетки. Например, в клетках, синтезирующих белковые гормоны, будет лучше развита гранулярная ЭПС, а в клетках , синтезирующих жироподобные вещества — агранулярная ЭПС.
Функции ЭПС:
- Синтез веществ. На шероховатой ЭПС синтезируются белки, а на гладкой — липиды и углеводы.
- Транспортная функция. По полостям ЭПС синтезированные вещества перемещаются в любое место клетки.
2. Комплекс Гольджи
Комплекс Гольджи (диктиосома) представляет собой стопку плоских мембранных мешочков, которые называются цистернами. Цистерны полностью изолированы друг от друга и не соединяются между собой. По краям от цистерн ответвляются многочисленные трубочки и пузырьки. От ЭПС время от времени отшнуровываются вакуоли (пузырьки) с синтезированными веществами, которые перемещаются к комплексу Гольджи и соединяются с ним. Вещества, синтезированные в ЭПС, усложняются и накапливаются в комплексе Гольджи.
Функции комплекса Гольджи
- В цистернах комплекса Гольджи происходит дальнейшее химическое преобразование и усложнение веществ, поступивших в него из ЭПС. Например, формируются вещества, необходимые для обновления мембраны клетки (гликопротеиды, гликолипиды), полисахариды.
- В комплексе Гольджи происходит накопление веществ и их временное «хранение»
- Образованные вещества «упаковываются» в пузырьки (в вакуоли) и в таком виде перемещаются по клетке.
- В комплексе Гольджи образуются лизосомы (сферические органоиды с расщепляющими ферментами).
3. Лизосомы («лизис» — распад, растворение)
Лизосомы — мелкие сферические органоиды, стенки которых образованы одинарной мембраной; содержат литические (расщепляющие) ферменты. Сначала лизосомы, отшнуровавшиеся от комплекса Гольджи, содержат неактивные ферменты. При определенных условиях их ферменты активизируются. При слиянии лизосомы с фагоцитозной или пиноцитозной вакуолью образуется пищеварительная вакуоль, в которой происходит внутриклеточное переваривание различных веществ.
Функции лизосом:
- Осуществляют расщепление веществ, поглощенных в результате фагоцитоза и пиноцитоза. Биополимеры расщепляются до мономеров, которые поступают в клетку и используются на ее нужды. Например, они могут быть использованы для синтеза новых органических веществ или могут подвергаться дальнейшему расщеплению для получения энергии.
- Разрушают старые, поврежденные, избыточные органоиды. Ращепление органоидов может происходить и во время голодания клетки.
- Осуществляют аутолиз (расщепление) клетки (рассасывание хвоста у головастиков, разжижение тканей в зоне воспаления, разрушение клеток хряща в процессе формирования костной ткани и др.).
4. Вакуоли
Вакуоли — сферические одномембранные органоиды, представляющие собой резервуары воды и растворенных в ней веществ. К вакуолям относятся: фагоцитозные и пиноцитозные вакуоли, пищеварительные вакуоли, пузырьки, отшнуровывающиеся от ЭПС и комплекса Гольджи. Вакуоли животной клетки — мелкие, многочисленные, но их объем не превышает 5% от всего объема клетки. Их основная функция — транспорт веществ по клетке, олсуществление взаимосвязи между органоидами.
В клетке растений на долю вакуолей приходится до 90% объема. В зрелой растительной клетки вакуоль одна, занимает центральное положение. Мембрана вакуоли растительной клетки — тонопласт, ее содержимое — клеточный сок. Функции вакуолей в растительной клетке: поддержание клеточной оболочки в напряжении, накопление различных веществ, в том числе отходов жизнедеятельности клетки. Вакуоли поставляют воду для процессов фотосинтеза.
В состав клеточного сока могут входить:
— запасные вещества, которые могут использоваться самой клеткой (органические кислоты, аминокислоты, сахара, белки).
— вещества, которые выводятся из обмена веществ клетки и накапливаются в вакуоли (фенолы, дубильные вещества, алкалоиды и др.)
— фитогормоны, фитонциды,
— пигменты (красящие вещества), которые придают клеточному соку пурпурный, красный, синий, фиолетовый цвет, а иногда желтый или кремовый. Именно пигменты клеточного сока окрашивают лепестки цветков, плоды, корнеплоды
Канальцево-вакуолярная система клетки (система транспорта и синтеза веществ)
ЭПС, комплекс Гольджи, лизосомы и вакуоли составляют единую канальцево-вакуолярную систему клетки. Все ее элементы имеют сходный химический состав мембран, поэтому возможно их взаимодействие. Все элементы КВС берут начало от ЭПС. От ЭПС отшнуровываются вакуоли, поступающие к комплексу Гольджи, от комплекса Гольджи отшнуровываются пузырьки, сливающиеся с мембраной клетки, лизосомы.
Значение КВС:
- Мембраны КВС делят содержимое клетки на отдельные отсеки (компартменты), в которых протекают определенные процессы. Это делает возможным одновременное протекание в клетке различных процессов, иногда прямопротивоположных.
- В результате деятельности КВС происходит постоянное обновление мембраны клетки.
Двумембранные органоиды
Двумембранный органоид — это полая структура, стенки которой образованы двойной мембраной. Известно 2 вида двумембранных органоидов: митохондрии и пластиды. Митохондрии характерны для всех клеток эукариот, пластиды встречаются только в клетках растений. Митохондрии и пластиды являются компонентами энергетической системы клетки, так в результате их функционирования синтезируется АТФ.
1. Строение и функции митохондрий
Митохондрия – двумембранный полуавтономный органоид, осуществляющий синтез АТФ.
Форма митохондрий разнообразна, они могут быть палочковидными, нитевидными или шаровидными. Стенки митохондрий образованы двумя мембранами: внешней и внутренней. Внешняя мембрана — гладкая, а внутренняя образует многочисленные складки — кристы. Во внутренней мембране встроены многочисленные ферментные комплексы, которые осуществляют синтез АТФ.
Складчатость внутренней мембраны имеет большое значение. На складчатой поверхности может расположиться больше ферментных комплексов, чем на гладкой поверхности. Количество складок в митохондрии может изменяться в зависимости от потребности клеток в энергии.Если клетка нуждается в энергии, то число крист увеличивается. Соответственно увеличивается и число ферментных комплексов, расположенных на кристах. В результате будет образовано большее количество АТФ. Кроме того, в клетке может возрастать общее количество митохондрий. Если клетка не нуждается в большом количестве энергии, то количество митохондрий в клетке снижается и уменьшается количество крист внутри митохондрий.
Внутреннее пространство митохондрий заполнено бесструктурным однородным веществом (матриксом). В матриксе располагаются кольцевые молекулы ДНК, РНК и мелкие рибосомы (как у прокариот). В ДНК митохондрий записана информация о строении митохондриальных белков. РНК и рибосомы осуществляют их синтез. Рибосомы митохондрий мелкие, по строению они очень похожи на рибосомы бактерий.. Некоторые ученые считают, что митохондрии образовались из бактерий, проникших в эукариотическую клетку Возможно, это происходило на начальных этапах возникновения жизни.
Митохондрии называют полуавтономными органоидами. Это означает, что они зависят от клетки, но в то же время сохраняют некоторую самостоятельность. Так, например, митохондрии сами синтезируют собственные белки, в том числе и ферменты своих ферментных комплексов. Кроме того, митохондрии могут размножаться путем деления независимо от деления клетки.
2. Пластиды
В клетках растений есть особые двумембранные органоиды — пластиды. Различают 3 вида пластид: хлоропласты, хромопласты, лейкопласты.
Хлоропласты имеют оболочку из 2 мембран. Наружная оболочка гладкая, а внутренняя образует многочисленные пузырьки (тилакоиды). Стопка тилакоидов — грана. Граны располагаются в шахматном порядке для лучшего проникновения солнечного света. В мембранах тилакоидов встроены молекулы зеленого пигмента хлорофилла, поэтому хлоропласты имеют зеленый цвет. С помощью хлорофилла осуществляется фотосинтез. Таким образом, главная функция хлоропластов — осуществление процесса фотосинтеза.
Пространство между гранами заполнено матриксом. В матриксе находятся ДНК, РНК, рибосомы (мелкие, как у прокариот), капли липидов, зерна крахмала.
Хлоропласты, так же как и митохондрии, являются полуавтономными органоидами растительной клетки, так как могут самостоятельно синтезировать собственные белки и способны делиться независимо от деления клетки.
Хромопласты — пластиды, имеющие красную, оранжевую или желтую окраску. Окраску хромопластам придают пигменты каротиноиды, которые расположены в матриксе. Тилакоиды развиты слабо или вообще отсутствуют. Точная функция хромопластов неизвестна. Возможно, они привлекают к созревшим плодам животных.
Лейкопласты — бесцветные пластиды, расположены в клетках бесцветных тканей. Тилакоиды неразвиты. В лейкопластах накапливается крахмал, липиды и белки.
Пластиды могут взаимно превращаться друг в друга: лейкопласты — хлоропласты — хромопласты.
Особенности строения и функций немембранных органоидов
- Рибосома — немембранный органоид клетки, осуществляющий биосинтез белка. Состоит из двух субъединиц — малой и большой. Рибосома состоит из 3-4 молекул р-РНК, образующих ее каркас, и нескольких десятков молекул различных белков. Рибосомы синтезируются в ядрышке. В клетке рибосомы могут располагаться на поверхности гранулярной ЭПС или в гиалоплазме клетки в виде полисом. Полисома — это комплекс и-РНК и нескольких рибосом, считывающих с нее информацию. Функция рибосом — биосинтез белка. Если рибосомы располагаются на ЭПС, то синтезируемые ими белки используются на нужды всего организма, рибосомы гиалоплазмы синтезируют белки на нужды самой клетки. Рибосомы прокариотических клеток мельче, чем рибосомы эукариот. Такие же мелкие рибосомы находятся в митохондриях и пластидах.
- Микронити — нити сократимого белка актина или миозина, расположенные в поверхностном слое гиалоплазмы, непосредственно под плазматической мембраной. Способны к сокращению, в результате происходит перемещение гиалоплазмы, впячивание или выпячивание клеточной мембраны, образование перетяжки во время деления клетки.
- Микротрубочки — полые цилиндрические структуры клетки, состоящие из несократимого белка тубулина. Микротрубочки не способны к сокращению. Стенки микротрубочки образованы 13 нитями белка тубулина. Микротрубочки располагаются в толще гиалоплазмы клеток. Функции микротрубочек:
- создают эластичный и довольно прочный клеточный каркас, который поддерживает форму клетки.
- образуют веретено деления клетки и таким образом участвуют в распределении хромосом при митозе и мейозе
- обеспечивают передвижение органоидов
- входят в состав ресничек, жгутиков, клеточного центра.
- Центриоли — цилиндрическая структура, стенки которой образованы 9 триплетами микротрубочек. Центриоли расположены парами перпендикулярно друг другу. В области центриолей образуются микротрубочек веретена деления. Совокупность центриолей и микротрубочек веретена деления называют клеточным центром.
- Реснички и жгутики — органоиды движения. Главная функция — передвижение клеток или перемещение вдоль клеток окружающей их жидкости или частиц. В многоклеточном организме реснички характерны для эпителия дыхательных путей, маточных труб, а жгутики — для сперматозоидов. Реснички и жгутики отличаются только размерами — жгутики более длинные. В их основе — микротрубочки, расположенные по системе 9(2) + 2. Это значит, что 9 двойных микротрубочек (дуплетов) образуют стенку цилиндра, в центре которого располагаются 2 одиночные микротрубочки. Опорой ресничек и жгутиков являются базальные тельца. Базальное тельце имееет цилиндрическую форму, образовано 9 тройками (триплетами) микротрубочек, в центре базального тельца микротрубочек нет.
Микронити, микротрубочки, центриоли, а в некоторых клетках — реснички и жгутики с базальными тельцами образуют опорно-двигательную систему клетки или цитоскелет. Цитоскелет пронизывает всю гиалоплазму, определяет форму клетки и ее изменение во время деления или перемещения некоторых клеток, обеспечивает перемещение органоидов в клетке.
ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА КЛЕТКИ
В состав информационной системы клетки входят: ядро, рибосомы и разнообразные органические молекулы (и-РНК, белки-ферменты, АТФ и др.) Информационная система клетки обеспечивает хранение, воспроизводство и реализацию генетической информации, заключенной в ДНК.
Генетическая информация — это информация о свойствах организма, которая передается по наследству. Поскольку все свойства организмов зависят от разнообразных белков, то генетическая информация содержит сведения о строении белков. Генетическая информация записана в ДНК различными последовательностями ее нуклеотидов.
Место хранения генетической информации — ядро. Там же происходит ее воспроизводство путем удвоения ДНК.
Реализация генетической информации осуществляется в цитоплазме в процессе биосинтеза белка с помощью рибосом. Перенос информации из ядра в цитоплазму осуществляется молекулами и-РНК.
Информационная система функционирует только в периодах между делениями клетки. Во время деления ядро распадается, ДНК суперспирализуется, считывание генетической информации становится невозможным и биосинтез белка прекращается.
СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ ЯДРА
Ядро — важнейшая составная часть эукариотической клетки. Ядро не является органоидом клетки, так как во время деления клетки распадается.
Функции ядра:
- хранение генетической информации и ее воспроизводство
- управление жизнедеятельностью клетки путем реализации генетической информации, заключенной в ДНК.
В строении ядра различают 4 основных компонента:
— ядерная оболочка (кариолемма)
— ядерный сок (кариоплазма, кариолимфа, нуклеплазма)
— ядрышко
— хроматин.
Оформленное ядро присутствует в клетке только в периоде между ее делениями (в интерфазе). Во время деления клетки оболочка ядра распадается, исчезает ядрышко, а хроматин спирализуется и преобразуется в хромосомы.
Ядерная оболочка состоит из 2 близко расположенных мембран — наружной и внутренней. Между ними находится пространство. Наружная мембрана переходит в мембрану эндоплазматической сети, к ней могут быть прикреплены рибосомы. Через определенное расстояние обе мембраны сливаются друг с другом, образуя отверстия — ядерные поры. Число пор может изменяться в зависимости от активности ядра.
Функции ядерной оболочки:
- Защитная. Защищает генетический материал от различных отрицательных воздействий.
- Обеспечивает локализацию (размещение) генетического материала в определенном месте клетки.
- Через поры ядра происходит обмен веществами между ядром и цитоплазмой. В ядро поступают белки-гистоны и рибосомные белки, синтезирующиеся в цитоплазме. Из ядра в цитоплазму перемещаются и-РНК, т-РНК, субъединицы рибосом.
- Ядерная оболочка обеспечивает определенную реакцию среды внутри ядра, что необходимо для его нормального функционирования
- Структурная. Ядерная оболочка придает ядру определенную форму
В кариоплазме ядра располагается хроматин. Хроматин является нуклеопротеидом, так как состоит из ДНК (75%) и белков (25%). Участки ДНК обвивают группы из 8 молекул белков, в результате ДНК конденсируется (укорачивается) и становится более компактной. Степень конденсации хроматина в разных участках ядра различна. В связи с этим различают гетерохроматин и эухроматин.
Эухроматин выглядит как сеть из тонких нитей. Эухроматин генетически активен, генетическая информация ДНК копируется на молекулы РНК (процесс транскрипции), переносится в цитоплазму, где на ее основе синтезируются различные белки.
Гетерохроматин находится в более конденсированном состоянии, поэтому генетически неактивен (в его состав входит неинформативная ДНК), генетическая информация не реализуется.
Перед делением клетки хроматин спирализуется и конденсируется (уплотняется), образуются плотные Х-образные тельца — митотические хромосомы. Линейные размеры ДНК уменьшаются в 10 000 раз. К этому времени ядерная оболочка разрушается и митотические хромосомы свободно лежат в цитоплазме клетки.
Митотические хромосомы в начале деления состоят из двух хроматид. Каждая хроматида представляет собой суперспирализованную молекулу ДНК. Молекулы ДНК двух хроматид являются абсолютно одинаковыми молекулами, несут одинаковую генетическую информацию, так как образовались в результате удвоения одной материнской мо лекулы ДНК. Хроматиды соединены в области перетяжки — центромеры. Центромера делит каждую хроматиду на 2 плеча. У некоторых хромосом образуется дополнительная перетяжка — ядрышковый организатор. На его основе образуется ядрышко.
Во время деления клетки хромосомы тоже делятся. Каждая хромосома разделяется на 2 хроматиды, которые с этого момента являются самостоятельными хромосомами палочковидной формы.Таким образом, в начале деления клетки хромосомы представляют собой х-образные тельца (образованы двумя суперспирализованными молекулами ДНК), в конце деления — палочковидные тельца (образованы одной суперспирализованнной молекулой ДНК).
Во время интерфазы происходит удвоение молекулы ДНК, поэтому в начале деления, после конденсации хроматина, вновь образуется Х-образная хромосома из 2 хроматид.
Ядрышко — округлое, плотное тельце внутри ядра, мембраной не огранечено. Представляет собой скопление органических молекул и формирующихся субъединиц рибосом.
Ядрышко образуется в зоне ядрышкового организатора. Ядрышковый организатор — это определенный участок какой-либо хромосомы, в котором располагаются гены р-РНК. На их основе синтезируется р-РНК. Р-РНК соединяется с рибосомными белками, которые поступают в ядро из цитоплазмы через ядерные поры. Образуются рибонуклеопротеиды, из них формируются субъединицы рибосом. Таким образом, ядрышко — это место образования субъединиц рибосом.
Во время деления клетки хроматин конденсируется, прекращается синтез молекул р-РНК и ядрышко распадается.
Кариоплазма или ядерный сок — матрикс ядра, в котором располагаются ядрышко и хроматин. Представляет собой гелеобразное вещество, в его состав входят ферменты, рибосомные белки, белки-гистоны, нуклеотиды, продукты деятельности ядрышка и хроматина.
Функции кариоплазмы:
1. Связывает в единое целое все части ядра.
2. Через кариоплазму происходит транспорт различных веществ.
ХРОМОСОМНЫЕ НАБОРЫ
Хромосомный набор — совокупность хромосом клетки. Хромосомные наборы разных видов организмов могут отличаться числом хромосом, их размерами и формой. Совокупность количественных (число хромосом и размеры) и качественных (форма хромосом) признаков хромосомного набора называется кариотипом. Кариотип является постоянным для каждого вида и его особенности передаются по наследству.
Изучение хромосомных наборов позволило установить следующие факты:
- У организмов одного вида все клетки имеют одинаковые хромосомные наборы.
- В соматических клетках все хромосомы парные, поэтому хромосомные наборы называются диплоидными (2n). Хромосомы одной пары называются гомологичными. Они одинаковы по форме, размерам, набору генов. Одна из гомологичных хромосом является материнской, а другая — отцовской.
- В половых клетках содержится только какая-то одна хромосома из пары. Хромосомные наборы половых клеток называются гаплоидными (n).
- В хромосомном наборе различают аутосомы и половые хромосомы. Аутосомы одинаковы у особей мужского и женского пола. Половые хромосомы содержат гены, определяющие признаки пола и различаются у самцов и самок. Половые хромосомы бывают двух видов: Х-хромосомы и У-хромосомы. У человека у особей женского пола в хромосомном наборе две Х-хромосомы, а у особей мужского пола — ХУ.
- Число хромосом в хромосомном наборе может быть одинаковым у разных видов (но кариотипы обязательно будут различаться!) Например, 48 хромосом имеют шимпанзе, таракан, перец. Поэтому можно сделать вывод, что число хромосом не говорит о видовой принадлежности и не указывает на эволюционное родство видов.
- Число хромосом не зависит от уровня организации вида. Например, в хромосомном наборе сазана 104 хромосомы, а у человека — 46 хромосом.
РАЗЛИЧИЯ РАСТИТЕЛЬНОЙ И ЖИВОТНОЙ КЛЕТОК
В строении и функционировании животной и растительных клеток имеются как общие черты, так и различия. Различия заключаются в следующем:
- У растительной клетки над клеточной мембраной располагается толстая и прочная клеточная оболочка из полисахаридов (целлюлоза, пектин, гемицеллюлоза). Молекулы целлюлозы в клеточной стенке располагаются параллельно друг другу и соединены между собой большим количеством водородных связей. Целлюлоза придает клеточной стенке прочность. Пространство между молекулами целлюлозы заполнено другими углеводами, имеющими рыхлую структуру. Благодаря им клеточная оболочка во время роста клеток может растягиваться. Клеточная оболочка имеет поры. Через них из клетки в клетку проходят тяжи цитоплазмы — плазмодесмы. Через плазмодесмы происходит обмен веществами между соседними клетками. У животных клеток клеточная оболочка и плазмодесмы отсутствуют. Клеточная мембрана покрыта очень тонким слоем углеводов, входящим в состав гликокаликса.
- В клетках растений есть особые двумембранные органоиды — пластиды. Различают 3 вида пластид: хлоропласты, хромопласты, лейкопласты.
- В клетках высших растений отсутствуют центриоли, а клеточный центр представлен только микротрубочками. В клетках низших растений, как и в клетках животных, центриоли имеются.
- Вакуоли в растительных клетках занимают до 90% их объема. В молодых клетках вакуоли мелкие и многочисленные. Затем они сливаются и образуется одна большая вакуоль. Вакуоль растительной клетки заполнена клеточным соком. Клеточный сок — это водный раствор сахаров, аминокислот, витаминов, пигментов, неорганических солей. Вакуоль выполняет несколько функций: придает упругость клетке, запасает органические вещества, в ней откладываются отбросы обмена веществ. В клетках животных вакуоли занимают небольщой объем (до 5 %). Это в основном сократительные, пищеварительные, фагоцитарные вакуоли.
- В растительных клетках углеводы запасаются в виде крахмала, а в животных клетках — в виде гликогена.
- По способу питания растения являются фотоавтотрофами, а животные — гетеротрофами.
СТРОЕНИЕ ПРОКАРИОТ
Прокариоты — организмы, клетки которых не имеют ограниченного мембраной ядра. Надцарство прокариот состоит из одного царства — царства Дробянок, к которому относятся бактерии и сине-зеленые водоросли Рассмотрим строение прокариот на примере бактерий.
- Бактерии имеют самые мелкие клетки — от 0,5 до 10 мкм. Для сравнения: средний размер животной клетки — 40 мкм.
- Бактериальная клетка покрыта снаружи плазматической мембраной типичного строения. Над мембраной у всех бактерий находится прочная клеточная стенка, выполняющая защитные функции.
- Клеточная стенка многих бактерий окружена слизистой капсулой из полисахаридов. Слизь хорошо удерживает воду, поэтому слизистая капсула защищает бактериальную клетку от высыхания. Толщина слизистой капсулы зависит от условий, в которых находится бактерия. Например, у почвенных бактерий слизистая капсула развита очень хорошо, а у водных бактерий отсутствует.
- У некоторых бактерий имеются органоиды движения — один или несколько жгутиков, которые закреплены с помощью базального тельца, расположенного под мембраной.
- Матрикс бактериальной клетки — гиалоплазма.
- У бактерий нет ограниченного мембраной ядра. Его заменяет кольцевая молекула ДНК (бактериальная «хромосома»), расположенная в центре бактериальной клетки. Место расположения ДНК называется нуклеоидом. ДНК прокариот не соединена с белками. Ядрышка нет. Настоящих хромосом нет.
- В бактериальной клетке отсутствуют эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, митохондрии, пластиды и др. мембранные органоиды. Их функции выполняют мезосомы — внутренние впячивания мембраны клетки. У фотосинтезирующих бактерии образуются специальные мезосомы, в мембранах которых располагаются молекулы бактериального хлорофилла. Такие мезосомы осуществляют фотосинтез.
- Рибосомы бактерий более мелкие и по размерам совпадают с рибосомами митохондрий и пластид эукариот. Функции рибосом, как и у эукариот — синтез белка. Из-за высокой скорости размножения и роста бактерии нуждаются в большом количестве белка, поэтому рибосомы могут иногда составлять до 40% массы клетки.
- Органические вещества запасаются в виде крахмала или гликогена, иногда в виде жира.
КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ
Клеточная теория — одно из наиболее важных биологических обобощений, согласно которому все организмы имеют клеточное строение.
Клеточная теория возникла в результате анализа огромного количества фактического материала, который был получен в течение 200 лет. Изучение клетки стало возможным после открытия микроскопа.
1665 г. — Роберт Гук при помощи примитивного светового микроскопа увидел на срезе пробки крошечные «ячейки», которые он назвал клетками.
1671 г. — Мальпиги, Грю, Фонтана подтвердили исследования Гука на других биологических объектах. Ученые указывают на наличие клеточных стенок.
1677 г. — Левенгук усовершенствовал микроскоп. Отшлифованные вручную линзы давали увеличение в 275 раз. С помощью своего микроскопа Левенгук открыл одноклеточных животных.
В 19 веке были созданы микроскопы с увеличением в 1200 раз, с хорошим, четким изображением без искажения. Были открыты протоплазма и ядро. Знания накапливались, совершенствовалась техника микроскопирования. Опираясь на имеющиеся данные и собственные исследования немецкий ботаник Матиас Шлейден и зоолог Теодор Шванн в 1839 году почти одновременно, независимо друг от друга, пришли к выводу, что клетка является элементарной единицей строения всех растительных и животных организмов. М.Шлейден и Т.Шванн сформулировали основные положения клеточной теории, которая впоследствии развивалась многими учеными. Ошибки Шлейдена и Шванна заключались в следующем:
- они считали, что клетка образуется из бесструктурного вещества
- главная роль в клетке принадлежит ее оболочке.
Ошибки Шлейдена и Шванна были устранены работами немецкого паталогоанатома Рудольфа Вирхова. В частности он утверждал, что новая клетка образуется только в результате деления материнской клетки.
В последующий период клеточная теория обогащалась новым содержанием в связи с дальнейшим развитием цитологии.
Основные положения современной клеточной теории.
1. Все живые организмы состоят из клеток. Исключение — вирусы.
2. Клетка — наименьшая единица живого. Вне клетки жизни нет.
3. Клетки всех организмов сходны по строению и химическому составу.
4. Новые клетки возникают только путем деления ранее существовавших клеток.
5. Активность организма слагается из активности и взаимодействия составляющих его самостоятельных клеток.
6. Клеточное строение всех организмов говорит о единстве их происхождения.
becmology.blogspot.com
