Функции составляющих клетки – I. Общие принципы структурно-функциональной организации клетки и её компоненты. Плазмолемма, её структура и функции.

Содержание

Основные структурные компоненты клетки

Клетка является структурной и функциональной единицей живых организмов. Многие клетки человеческого организма имеют общее строение: они состоят из ядра и цитоплазмы, отделенных друг от друга и от окружающей среды мембранами. Цитоплазма содержит ряд органелл, различного рода включения, цитоскелет (промежуточные филаменты, микротрубочки, микрофиламенты). Клетка ограничена снаружи плазматической мембраной плазмолеммой.

Основные компоненты мембраны — белки и липиды, в небольшом количестве имеются углеводы и полисахариды.

Мембрана представляет собой мозаичную структуру, основой которой является фосфолипидный бислой. Белки мембраны интегрированы в фосфолипиды с внутренней или внешней поверхности, образуя непрерывную структуру мембраны. В целом мембрана находится в жидком состоянии, т.е. белки и липиды свободно в ней перемешаются. Основной характеристикой биологических мембран является их полупроницаемость — избирательный перенос молекул различных веществ внутрь клетки и выведение их из неё. Проникновение низкомолекулярных веществ в клетку может осуществляться простой диффузией через липидный слой, высокомолекулярных путем эндоцитоза. Этот перенос осуществляется путем вворачивания плазмоллемы внутрь клетки и отшнуровки от нее мелких секреторных пузырьков. Обратный путь выведения веществ из клетки называется экзоцитоз. На наружной поверхности плазмолеммы имеются специализированные структуры рецепторы (гликопроленды), которые служат для взаимодействия с клетками и их медиаторами. В целом гликопротеиды образуют сплошной рыхлый слой гликокаликс, состав которого специфичен для каждого типа клеток, что играет важную роль в процессах распознавания и межклеточного взаимодействия.

 


Схема строения клетки:

  1. плазмолемма;
  2. цитозоль;
  3. митохондрии;
  4. гладкая эндоплазмотическая сеть;
  5. шероховатая эндоплазмотическая сеть;
  6. аппарат Гольджи;
  7. лизосома;
  8. кариолемма;
  9. поры ядерной мембраны;
  10. кариоплазма;
  11. ядрышко.

Ядро наиболее важная структура клетки, в нем сосредоточена основная масса ДНК, являющаяся носителем генетической информации. Большинство клеток имеет одно ядро, однако встречаются дву- и многоядерные клетки (плазматические, остеокласты, мегакариоциты и др.) Ядро ограничено мембраной (кариолеммой), состоящей из двух липопротеидных слоев. Наружная мембрана связана с рибосомами, а к внутренней тесно прилежит хроматин кариоплазмы. Наружная и внутренняя мембраны сливаются в области ядерных пор, через которые осуществляется транспорт белков и РНК. Поры ядерной мембраны заполнены белковым конгломератом, который изолирует кариоплазму от цитоплазмы, поэтому состав кариоплазмы, в том числе по содержанию ионов, отличается от состава цитоплазмы. Количество пор увеличивается в клетках, активно синтезирующих РНК.

Содержимое ядра разделяют на

  • хроматин,
  • нуклеины (ядрышки),
  • кариоплазму.

Хроматин это нуклеопротеид, представленный комплексом ДНК и белков. В состав хроматина входит также незначительное количество РНК. В ядре фибриллярный компонент хроматина может быть расположен рыхло, формируя видимый в световом микроскопе диффузный хроматин. Частично фибриллы хроматина могут быть собраны вместе, образуя конденсированный хроматин. Характер распределения хроматина является важным признаком, по которому дифференцируют различные типы клеток, а также определяют их степень зрелости.

Диффузный хроматин характерен для молодых интенсивно пролиферирующих клеток, по мере созревания клетки он становится конденсированным. В ядре осуществляется синтез ДНК и всех видов РНК. Форма ядер поддерживается преимущественно хроматином. Она может быть разнообразной — округлая, округло-овальная, продолговатая, почковидная, сегментированная, полиморфная, что и отличает различные виды клеток. В нейтрофилах могут встречаться дополнительные сегменты (тельца Барра или половой хроматин), представляющие собой конденсированную Х-хромосому. Патология ядер клетки приводит к нарушению ее синтетической функции. Неестественная гибель ядросодержащей клетки (аноптоз) сопровождается фрагментацией ядра (кариорекенс), превращением его в плотную гомогенную массу (пикноз). Возможны дегенеративные изменения ядер (кариолизис).

Ядрышко (нуклеола) — активно функционирующий в период интерфазы локус хромосомы. В его состав входит рибосомальная РНК, белки и небольшое количество ДНК, в нем сосредоточен важнейший фермент синтеза РНК — полимераза. Общее число ядрышек варьирует от 1 до 4-5 и больше. В ядрышке образуются субъединицы рибосом (большая и малая), которые затем выходят в цитоплазму, где идет их сборка. Ядрышки в клетках хорошо различимы в световом микроскопе. Они окружены плотным хроматином. Ядрышко может перемешаться в пределах ядра и в состоянии активного синтеза белка чаще находится вблизи кариолеммы.

В ряде случаев нуклеолы приходится дифференцировать от явления хроматолиза.

Хроматолиз — результат разрушения ДНК эндонуклеазами. Морфологически он представлен в виде одной или нескольких четко очерченных образований округлой или овальной формы, розового цвета. Хроматолиз является морфологическим признаком поздних этапов аноптоза.

Все пространство клетки, кроме ядра, относится к цитоплазме которая включает в себя гиалоплазму и расположенные в ней основные органеллы клетки. Гиалоплазма является внутренней средой клепки, в которой осуществляются процессы обмена и поддерживается клеточный гомеостаз. В ее состав входят вода, белки, липиды. ферменты, нуклеиновые кислоты, неорганические и другие вещества. В гиалоплазме расположены внутриклеточные структуры. Она имеет хорошо развитую структуру цитоскелета, в состав которого входят микротрубочки, промежуточные филаменты и микрофиламенты, участвующие в движении внутриклеточных структур, поддержании формы клетки. Цвет цитоплазмы в зависимости от содержания в ней РНК варьирует от интенсивно синего, голубоватого до розового. В клетках с выраженной белоксинтезирующей функцией (плазматические клетки, эритробласты) цитоплазма базофильного цвета.

Митохондрии имеют вид тонких палочек, нитей, так же как и ядро, имеют двойную мембрану. Наружная часть — гладкая мембрана, внутренняя образуем многочисленные складки (крипты). Митохондрии имеют собственную ДНК и рибосомную белоксинтезирующую систему, которая располагается в матриксе. Они способны синтезировать лишь белки своего матрикса и несколько белков, входящих в состав внутренней мембраны. Митохондрии служат энергетической станцией клетки, в них осуществляются процессы окисления и синтез АТФ. Помимо этого, они играют важную роль в запуске аноптоза. Это связано с тем, что митохондрии являются источником цитохрома С, аноптоз-индуцирующего фактора компонентов, необходимых для передачи аноптотического сигнала в ядро
клетки. Митохондрии лабильный компонент цитоплазмы. Уменьшение их числа или размеров наблюдается в к клетках печени при диабете, голодании, после облучения. Большое число фрагментированных митохондрий, как правило, характерно для состояния повышенного энергообразования.

Эндоплазматическая сеть — система внутриклеточных канальцев, вакуолей и цистерн. В клетках имеется две разновидности эндоплазматической сети — гладкая, лишенная рибосом, и шероховатая, с прикрепленными к ней рибосомами. Основная функция эндоплазматической сети формирование мембран и разграничение внутреннего пространства клетки. Благодаря этому в цитоплазме одновременно могут протекать противоположно направленные процессы, например синтез и распад глюкозы. Большинство метаболических процессов в клекте обеспечивается мембраносвязанными ферментами, кофакторами, субстратами. Эпдоплазматическая сеть является с этой точки зрения, основой, на которой функционируют внутриклеточные метаболические процессы. В гладкой эндоплазматической сети синтезируются некоторые липиды, происходит нейтрализация токсических веществ, образование гранул гликогена. Хорошо развитая эндоплазматическая сеть исключается в секретирующих клетках (плазмоциты).

Рибосомы — гранулы, которые свободно лежат в цитоплазме либо прикреплены к кариолемме или мембранам эндоплазматической сети. Основная функция рибосом — синтез белка. Поскольку в состав рибосом входит много РНК, их скопления в цитоплазме обеспечивают ее базофильную окраску. Рибосомы, прикрепленные к эндоплазматической сети, синтезируют белки, которые идут на построение ее мембран; рибосомы, свободно лежащие в цитоплазме, синтезируют цитоплазматические белки, а прикрепленные к кариолемме — ядерные белки.

Аппарат Гольджи (пластинчатый комплекс) — система специализированных мембран, связанных с процессами секреции, образованием клеточных мембран и дизосом. Этот комплекс располагается в перинуклеарной зоне и особенно развит в секреторных клетках, что отличает их наличием выраженной зоны просветления вокруг ядра (плазматические клетки).

Лизосомы представляют собой мелкие пузырьки, ограниченные однослойной мембраной и содержащие внутри набор гидролитических ферментов. Лизосомы — производные аппарата Гольджи, с ними связаны процессы внутриклеточного расщепления белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов и др. При повреждении лизосом или повышении проницаемости их мембран наблюдается аутолиз клетки. Гипертрофия лизосомного аппарата на фоне воспалительных процессов и интоксикации сопровождается появлением токсогенной зернистости в цитоплазме клетки.

Для многих клеток характерно наличие гранул, цвет, размер и число которых является важной характеристикой идентификации клетки. В цитоплазме возможно появление включений:

  • тельца Расселa (образованы за счет конденсации парапротеина),
  • тельца Ауэра (палочковидной формы, состоят из агрегированных азурофильных гранул),
  • тельца Деле (цитоплазмические включения, состоящие из остатков цитоплазматической сети, содержащей рибосомы),
  • включения и вакуолизация в цитоплазме нейрофилов при синдроме Чедиака-Хигаси,
  • вакуолизация в бластах при лимфоме Беркитта.

Некоторые включения в цитоплазме представлены в виде фагоцитированных ядер, эритроцитов и тромбоцитов (гемофагоцитов).

hematologiya.ru

Строение клетки различных организмов :: SYL.ru

Клетка — это основная структурная и функциональная единица всех живых организмов, кроме вирусов. Она имеет специфическое строение, включающее множество составляющих, которые выполняют определенные функции.

Какая наука изучает клетку?

Всем известно, что наука о живых организмах - биология. Строение клетки изучает ее отрасль - цитология.

Из чего состоит клетка?

Данная структура состоит из мембраны, цитоплазмы, органоидов, или органелл, и ядра (в прокариотических клетках отсутствует). Строение клеток организмов, относящихся к разным классам, немного различается. Существенные отличия наблюдаются между структурой клеток эукариотов и прокариотов.

Плазматическая мембрана

Мембрана играет очень важную роль — она отделяет и защищает содержимое клетки от внешней среды. Она состоит из трех слоев: двух белковых и среднего фосфолипидного.

Клеточная стенка

Еще одна структура, защищающая клетку от воздействия внешних факторов, расположена поверх плазматической мембраны. Присутствует в клетках растений, бактерий и грибов. У первых она состоит из целлюлозы, у вторых — из муреина, у третьих — из хитина. В животных клетках поверх мембраны расположен гликокаликс, который состоит из гликопротеидов и полисахаридов.

Цитоплазма

Она представляет собой все пространство клетки, ограниченное мембраной, за исключением ядра. Цитоплазма включает органоиды, которые выполняют основные функции, отвечающие за жизнедеятельность клетки.

Органеллы и их функции

Строение клетки живого организма подразумевает ряд структур, каждая из которых выполняет определенную функцию. Они называются органеллами, или органоидами.

Митохондрии

Их можно назвать одними из самых важных органелл. Митохондрии отвечают за синтез энергии, необходимой для жизнедеятельности. Кроме того, они участвуют в процессе синтеза некоторых гормонов и аминокислот. Энергия в митохондриях вырабатывается вследствие окисления молекул АТФ, которое происходит при помощи специального фермента под названием АТФ-синтаза. Митохондрии представляют собой округлые или палочковидные структуры. Их количество в животной клетке, в среднем, составляет 150-1500 штук (это зависит от ее предназначения). Они состоят из двух мембран и матрикса — полужидкой массы, заполняющей внутреннее пространство органеллы. Основной составляющей оболочек являются белки, также в их структуре присутствуют фосфолипиды. Пространство между мембранами заполнено жидкостью. В матриксе митохондрий находятся зерна, которые накапливают определенные вещества, такие как ионы магния и кальция, необходимые для выработки энергии, и полисахариды. Также эти органеллы имеют собственный аппарат биосинтеза белка, похожий на таковой у прокариотов. Он состоит из митохондриальной ДНК, набора ферментов, рибосом и РНК. Строение клетки прокариотов имеет свои особенности: митохондрий в ней нет.

Рибосомы

Эти органеллы состоят из рибосомальной РНК (рРНК) и белков. Благодаря им осуществляется трансляция — процесс синтеза белков на матрице иРНК (информационной РНК). В одной клетке может содержаться до десяти тысяч данных органоидов. Рибосомы состоят из двух частей: маленькой и большой, которые объединяются непосредственно в присутствии иРНК. Рибосомы, которые участвуют в синтезе белков, необходимых для самой клетки, сконцентрированы в цитоплазме. А те, с помощью которых вырабатываются белки, транспортируемые за пределы клетки, располагаются на плазматической мембране.

Комплекс Гольджи

Он присутствует только в клетках эукариотов. Данная органелла состоит из диктосом, количество которых обычно составляет приблизительно 20, но может доходить и до нескольких сотен. Аппарат Гольджи входит в строение клетки только эукариотических организмов. Он расположен около ядра и выполняет функцию синтеза и хранения определенных веществ, к примеру, полисахаридов. В нем образуются лизосомы, о которых пойдет речь ниже. Также эта органелла является частью выделительной системы клетки. Диктосомы представлены в виде стопок из сплющенных цистерн дискообразной формы. На краях этих структур образуются пузырьки, где находятся вещества, которые необходимо вывести из клетки.

Лизосомы

Эти органоиды представляют собой маленькие пузырьки с набором ферментов. Их структура имеет одну мембрану, покрытую сверху слоем белка. Функция, которую выполняют лизосомы, заключается во внутриклеточном переваривании веществ. Благодаря ферменту гидролазе с помощью указанных органоидов расщепляются жиры, белки, углеводы, нуклеиновые кислоты.

Эндоплазматическая сеть (ретикулум)

Строение клетки всех эукариотических клеток подразумевает и наличие ЭПС (эндоплазматической сети). Эндоплазматический ретикулум состоит из трубочек и сплющенных полостей, имеющих мембрану. Этот органоид бывает двух видов: шероховатая и гладкая сеть. Первая отличается тем, что к ее мембране крепятся рибосомы, вторая такой особенности не имеет. Шероховатая эндоплазматическая сеть выполняет функцию синтеза белков и липидов, которые требуются для формирования клеточной мембраны или для других целей. Гладкая принимает участие в выработке жиров, углеводов, гормонов и других веществ, кроме белков. Также эндоплазматический ретикулум выполняет функцию транспортировки веществ по клетке.

Цитоскелет

Он состоит из микротрубочек и микрофиламентов (актиновых и промежуточных). Составляющие цитоскелета представляют собой полимеры белков, в основном, актина, тубулина или кератина. Микротрубочки служат для поддержания формы клетки, они формируют органы движения у простейших организмов, таких как инфузории, хламидомонады, эвглены и т. д. Актиновые микрофиламенты также играют роль каркаса. Кроме того, они участвуют в процессе перемещения органелл. Промежуточные в разных клетках построены из различных белков. Они поддерживают форму клетки, а также закрепляют ядро и другие органеллы в постоянном положении.

Клеточный центр

Состоит из центриолей, которые имеют форму полого цилиндра. Его стенки образованы из микротрубочек. Эта структура участвует в процессе деления, обеспечивая распределение хромосом между дочерними клетками.

Ядро

В клетках эукариотов это один из важнейших органоидов. В нем хранится ДНК, в которой зашифрована информация обо всем организме, о его свойствах, о белках, которые должны синтезироваться клеткой, и т. д. Оно состоит из оболочки, которая защищает генетический материал, ядерного сока (матрикса), хроматина и ядрышка. Оболочка сформирована из двух пористых мембран, расположенных на некотором расстоянии друг от друга. Матрикс представлен белками, он образует внутри ядра благоприятную среду для хранения наследственной информации. В ядерном соке содержатся нитчатые белки, служащие опорой, а также РНК. Также здесь присутствует хроматин — интерфазная форма существования хромосом. Во время деления клетки из глыбок он превращается в палочковидные структуры.

Ядрышко

Это обособленная часть ядра, отвечающая за формирование рибосомальной РНК.

Органеллы, присущие только растительным клеткам

Клетки растений имеют некоторые органоиды, которые не свойственны больше ни для каких организмов. К ним относятся вакуоли и пластиды.

Вакуоль

Это своеобразный резервуар, где хранятся запасные питательные вщеества, а также продукты жизнедеятельности, которые не могут быть выведены наружу из-за плотной клеточной стенки. Она отделяется от цитоплазмы специфической мембраной, которая называется тонопластом. По мере того как функционирует клетка, отдельные небольшие вакуоли сливаются в одну большую — центральную.

Пластиды

Эти органоиды делятся на три группы: хлоропласты, лейкопласты и хромопласты.

Хлоропласты

Это важнейшие органоиды растительной клетки. Благодаря им осуществляется фотосинтез, в процессе которого клетка получает нужные ей питательные вещества. Хлоропласты имеют две мембраны: внешнюю и внутреннюю; матрикс — вещество, которым заполнено внутреннее пространство; собственную ДНК и рибосомы; зерна крахмала; граны. Последние состоят из стопок тилакоидов с хлорофиллом, окруженных мембраной. Именно в них и происходит процесс фотосинтеза.

Лейкопласты

Эти структуры состоят из двух мембран, матрикса, ДНК, рибосом и тилакоидов, но последние не содержат хлорофилл. Лейкопласты выполняют запасную функцию, накапливая питательные вещества. В них содержатся специальные ферменты, позволяющие получать из глюкозы крахмал, который, собственно, и служит запасным веществом.

Хромопласты

Данные органоиды имеют такую же структуру, как и описанные выше, однако в них нет тилакоидов, но есть каротиноиды, которые имеют специфическую окраску и расположены непосредственно возле мембраны. Именно благодаря этим структурам лепестки цветов окрашены в определенный цвет, позволяющий привлекать насекомых-опылителей.

www.syl.ru

Клеточные структуры и их функции — Мегаобучалка

У многоклеточного организма содержимое клетки отделено от внешней среды и соседних клеток плазматической мембраной, или плазмалеммой. Все содержимое клетки, за исключением ядра, носит название цитоплазмы. Она включает вязкую жидкость — цитозоль (или гиалоплазму), мембранные и немембранные компоненты. К мембранным компонентам клетки относятся ядро, митохондрии, пластиды, эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли растительных клеток. К немембранным компонентам относятся хромосомы, рибосомы, клеточный центр и центриоли, органоиды передвижения (реснички и жгутики). Клеточная мембрана (плазмалемма) состоит из липидов и белков. Липиды в мембране образуют двойной слой (кислой), а белки пронизывают всю ее толщу или располагаются на внешней или внутренней поверхности мембраны. К некоторым белкам, находящимся на наружной поверхности, прикреплены углеводы. Белки и углеводы на поверхности мембран у разных клеток неодинаковы и являются своеобразными указателями типа клеток. Благодаря этому клетки, принадлежащие к одному типу, удерживаются вместе, образуя ткани. Кроме того, белковые молекулы обеспечивают избирательный транспорт сахаров, аминокислот, нуклеотидов и других веществ в клетку и из клетки. Таким образом, клеточная мембрана выполняет функции избирательно проницаемого барьера, регулирующего обмен между клеткой и средой.

Ядро — самый крупный органоид клетки, заключенный в оболочку из двух мембран, насквозь пронизанных многочисленными порами. Через них осуществляется активный обмен веществами между ядром и цитоплазмой. Полость ядра заполнена ядерным соком.

В нем находятся ядрышко (одно или несколько), хромосомы, ДНК, РНК, белки, углеводы, липиды. Ядрышко формируется определенными участками хромосом; в нем образуются рибосомы. Хромосомы видны только в делящихся клетках. В интерфазном (неделящемся) ядре они присутствуют в виде тонких длинных нитей хроматина (соединения ДНК с белком). Ядро, благодаря наличию в нем хромосом, содержащих наследственную информацию, выполняет функции центра, управляющего всей жизнедеятельностью и развитием клетки.



Эндоплазматическая сеть (ЭПС) — это состоящая из мембран сложная система каналов и полостей, пронизывающая всю цитоплазму и образующая единое целое с наружной клеточной мембраной и ядерной оболочкой. ЭПС бывает двух типов — гранулированная (шероховатая) и гладкая. На мембранах гранулированной сети располагается множество рибосом, на мембранах гладкой сети их нет. Основная функция ЭПС — участие синтезе, накоплении и транспортировке основных органических веществ, вырабатываемых клеткой. Белок синтезируется гранулированной, а углеводы и жиры — гладкой ЭПС.

Рибосомы — очень мелкие органоиды, состоящие из двух субчастиц. В их состав входят белки и РНК. Основная функция рибосом — синтез белка.

Митохондрии снаружи ограничены внешней мембраной, имеющей в основном то же строение, что и плазматическая мембрана. Под наружной мембраной располагается внутренняя мембрана, образующая многочисленные складки — кристы. На кристах находятся дыхательные ферменты. Во внутренней полости митохондрий размещаются рибосомы, ДНК, РНК. Новые митохондрии образуются при делении старых. Основная функция митохондрий — синтез АТФ. В них синтезируется небольшое количество белков ДНК и РНК.

Хлоропласты — это органоиды, свойственные только клеткам растений. По своему строению они сходны с митохондриями. С поверхности каждый хлоропласт ограничен двумя мембранами — наружной и внутренней. Внутри хлоропласт заполнен студенистой стромой. В строме располагаются особые мембранные оболочка (две мембраны) - граны, связанные между собой и с внут-мемопаной хлоропласта. В мембранах гран на-орофилл. Благодаря хлорофиллу происходит превращение энергий солнечного света в химическую энергию АТФ. Энергия АТФ используется в хлоропластах для синтеза углеводов.

Аппарат Гольджи состоит из 3 — 8 сложенных стопкой, уплощенных и слегка изогнутых дискообразных полостей. Он выполняет в клетке разнообразные функции: участвует в транспорте продуктов биосинтеза к поверхности клетки и в выведении их из клетки, в формировании лизосом, в построении клеточной мембраны.

Лизосомы представляют собой простые сферические мембранные мешочки (мембрана одинарная), заполненные пищеварительными ферментами, расщепляющими углеводы, жиры, белки, нуклеиновые кислоты. Их основная функция — переваривание пищевых частиц и удаление отмерших органоидов.

Клеточный центр принимает участие в делении клетки и располагается около ядра. В состав клеточного центра клеток животных и низших растений входит центриоль. Центриоль — парное образование, она содержит две удлиненные гранулы, состоящие из микротрубочек и расположенные перпендикулярно друг другу центриоли

Органоиды движения — жгутики и реснички — представляют собой выросты клетки и имеют однотипное строение у животных и растений. Движение многоклеточных животных обеспечивается сокращениями мышц. Основной структурной единицей мышечной клетки являются миофибриоллы — тонкие нити, расположенные пучками вдоль мышечного волокна.

Крупная центральная вакуоль встречается в клетках растений и представляет собой мешок, образованный одинарной мембраной. (Более мелкие вакуоли, например, пищеварительные и сократительные, встречаются как в растительных, так и в животных клетках.) В вакуоли содержится клеточный сок — концентрированный раствор различных веществ (минеральных солей, Сахаров, кислот, пигментов, ферментов), которые здесь хранятся.

Клеточные включения — углеводы, жиры и белки — это непостоянные компоненты клетки. Они периодически синтезируются, накапливаются в цитоплазме в качестве запасных веществ и используются в процессе жизнедеятельности организма.

2.

megaobuchalka.ru

Функции клеток

Тело человека имеет клеточное строение. Клетки находятся в межклеточном веществе, которое обеспечивает им механическую прочность, питание и дыхание. Клетки разнообразны поразмерам, форме, функциям. Изучением строения и функцийклеток занимается цитология (греч. "цитос" - клетка).

Клетка покрыта мембраной, состоящей из несколькихслоев молекул, обеспечивающей избирательную проницаемостьвеществ. Пространство между мембранами соседних клеток заполнено жидким межклеточным веществом. Главная функция мембраны: осуществляется обмен веществ между клеткой и межклеточным веществом.

Цитоплазма - вязкое полужидкое вещество. Цитоплазма содержит ряд мельчайших структур клетки - органоидов, которые выполняют различные функции: эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии, лизосомы, комплекс Гольджи, клеточный центр, ядро.

Эндоплазматическая сеть - система канальцев и полостей, пронизывающая всю цитоплазму. Основная функция - участие в синтезе, накопление и передвижение основных органических веществ , вырабатываемых клеткой , синтез белка .

Рибосомы - плотные тельца, содержащие белок и рибо-нуклеиновую - (РНК) кислоту. Они являются местом синтеза белка. Комплекс Гольджи- ограниченные мембранами полости с отходящими от них трубочками и расположенными на их концах пузырьками. Основная функция - накопление органических веществ, образование лизосом.

Клеточный центр образован двумя тельцами, которые участвуют в делении клетки. Эти тельца расположены возле ядра.

Ядро - важнейшая структура клетки. Полость ядра заполнена ядерным соком. В нем находятся ядрышко, нуклеиновые кислоты, белки, жиры, углеводы, хромосомы. В хромосомах заключена наследственная информация. Для клеток характерно постоянное количество хромосом. В клетках тела человека содержится по 46 хромосом, а в половых клетках - по 23.

Лизосомы - округлые тельца с комплексом ферментов внутри. Их основная функция - переваривание пищевых частиц и удаление отмерших органоидов.

В состав клеток входят неорганические и органические соединения.

Неорганические вещества - вода и соли. Вода составляет до 80% массы клетки. Она растворяет вещества, участвующие в химических реакциях: переносит питательные вещества, выводит из клетки отработанные и вредные соединения.

Минеральные соли - хлорид натрия, хлорид калия и др., играют важную роль в распределении воды между клетками и межклеточным веществом. Отдельные химические элементы: кислород, водород, азот, сера, железо, магний, цинк, йод, фосфор участвуют в создании жизненно важных органических соединений.

Органические соединения образуют до 20-30% массы каждой клетки. Среди них наибольшее значение имеют белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты.

Белки - основные и самые сложные из встречающихся в природе органических веществ. Молекула белка имеет большие размеры, состоит из аминокислот. Белки служат строительным материалом клетки. Они участвуют в формировании мембран клетки, ядра, цитоплазмы, органоидов. Белки-ферменты являются ускорителями течения химических реакций. Только в одной клетке насчитывается до 1000 разных белков. Состоят из углерода, водорода, азота, кислорода, серы, фосфора.

Углеводы - состоят из углерода, водорода, кислорода. К углеводам относятся глюкоза, животный крахмал гликоген. При распаде 1 г освобождается 17,2 кДж энергии.

Жиры образованы теми же химическими элементами, что и углеводы. Жиры нерастворимы в воде. Входят они в состав клеточных мембран, служат запасным источником энергии в организме. При расщеплении 1 г жира освобождается 39,1 кДж энергии.

Нуклеиновые кислоты бывают двух типов - ДНК и РНК.

ДНК находится в ядре, входит в состав хромосом, определяет состав белков клетки и передачу наследственных признаков и свойств от родителей к потомству. Функции РНК связаны с образованием характерных для этой клетки белков.

Основное жизненное свойство клетки - обмен веществ. Из межклеточного вещества в клетки постоянно поступают питательные вещества и кислород и выделяются продукты распада.

Вещества, поступившие в клетку, участвуют в процессах биосинтеза.

Биосинтез - это образование белков, жиров, углеводов и их соединений из более простых веществ. Одновременно с биосинтезом в клетках происходит распад органических соединений. Большинство реакций распада идет с участием кислорода и освобождением энергии. В результате обмена веществ состав клеток постоянно обновляется: одни вещества образуются, а другие разрушаются.

Свойство живых клеток, тканей, целого организма реагировать на внешние или внутренние воздействия - раздражители называется раздражимостью. В ответ на химические и физические раздражения в клетках возникают специфические изменения их жизнедеятельности.

Клеткам свойственны рост и размножение. Каждая из образовавшихся дочерних клеток растет и достигает размеров материнской. Новые клетки выполняют функцию материнской клетки. Продолжительность жизни клеток различна: от нескольких часов до десятков лет.

Таким образом, живая клетка обладает рядом жизненных свойств: обменом веществ, раздражимостью, ростом и размножением, подвижностью, на основе которых осуществляются функции целого организма.

2. ТКАНИ И ОРГАНЫ. СИСТЕМЫ ОРГАНОВ, ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ, ИХ РЕГУЛЯЦИЯ

Ткань - это группа клеток и межклеточное вещество, объединенные общим строением, функцией и происхождением. В теле человека различают четыре основных типа тканей: эпителиальную (покровную), соединительную, мышечную” нервную,

Эпителиальная ткань образует покровы тела, железы, выстилает полости внутренних органов. Клетки ткани близко прилегают друг к другу, межклеточного вещества мало. Создается препятствие для проникновения микробов, вредных веществ, защита лежащих под эпителием тканей. Смена клеток происходит благодаря способности к быстрому размножению.

Соединительная ткань. Ее особенность - сильное развитие межклеточного вещества. Основные функции ткани - питательная и опорная. К соединительной ткани относятся кровь, лимфа, хрящевая, костная, жировая ткани.

Кровь и лимфа состоят из жидкого межклеточного вещества и клеток крови. Эти ткани обеспечивают связь между органами, перенося вещества и газы.

Волокнистая соединительная ткань состоит из клеток, связанных межклеточным веществом в виде волокон. Волокна могут лежать плотно и рыхло. Волокнистая соединительная ткань имеется во всех органах.

В хрящевой ткани клетки крупные, межклеточное вещество упругое, плотное, содержит эластичные волокна.

Костная ткань состоит из костных пластинок, внутри которых лежат клетки. Клетки соединены друг с другом многочисленными тонкими отростками. Ткань отличается твердостью.

Мышечная ткань образована мышечными волокнами. В их цитоплазме находятся нити, способные к сокращению. Выделяют гладкую и поперечно-полосатую мышечную ткань. Гладкая мышечная ткань входит в состав стенок внутренних органов (желудок, кишки, мочевой пузырь, кровеносные сосуды).

Поперечно-полосатая мышечная ткань подразделяется на скелетную и сердечную. Скелетная состоит из волокон вытянутой формы, достигающих в длину 10-12 см. Сердечная мышечная ткань, так же как и скелетная, имеет поперечную исчерченнесть. Однако, в отличие от скелетной, здесь есть специальные участки, где мышечные волокна плотно смыкаются. Благодаря такому строению сокращение одного волокна быстро передается соседним. Это обеспечивает одновременность сокращения больших участков сердечной мышцы.

За счет гладких мышц происходит сокращение внутренних органов и изменение диаметров кровеносных сосудов.

Сокращение скелетных мышц обеспечивает движение тела в пространстве и перемещение одних частей по отношению к другим.

Нервная ткань. Структурной единицей нервной ткани является нервная клетка - нейрон. Нейрон состоит из тела и отростков. Основные свойства нейрона - способность возбуждаться и проводить это возбуждение по нервным волокнам.

Нервная ткань составляет головной и спинной мозг, обеспечивает объединение функций всех частей организма.

Различные ткани соединяются между собой и образуют органы. Орган занимает постоянное положение и имеет определенные строение, форму, функции. Одна из тканей, входящих в состав органа, определяет его главную функцию, другие ткани помогают в осуществлении этой функции. Органы, расположенные в полости тела, называют внутренними органами. Органы, объединенные общей функцией и происхождением, составляют систему органов. Системы разнородных органов, которые объединяются для выполнения общей функции, называют аппаратом. Так, опорно-двигательный аппарат включает костную и мышечную системы.

Различают следующие физиологические системы: покровную, систему опоры и движения, пищеварительную, кровеносную, дыхательную, выделительную, половую, эндокринную, нервную.

Временное объединение органов и систем органов называют функциональной системой. Они нужны для достижения результатов приспособительной деятельности, для выполнения общей функции. Теорию функциональных систем разработал физиолог академик Л .К. Анохин.

Таким образом, можно выделить схему построения организма: молекулы - клеточные органоиды - клетки - ткани - органы - системы органов - организм.

3. НЕРВНО-ГУМОРАЛЬНАЯ СИСТЕМА (СПИННОЙ МОЗГ, ГОЛОВНОЙ МОЗГ, ЖЕЛЕЗЫ ВНУТРЕННЕЙ СЕКРЕЦИИ), СТРОЕНИЕ, ФУНКЦИИ. НАРУШЕНИЯ НЕРВНОЙ И ГУМОРАЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ, ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

Человеку приходится постоянно регулировать физиологические процессы в соответствии с собственными потребностями и изменениями окружающей среды. Для осуществления постоянной регуляции физиологические процессов используются два механизма: гуморальный и нервный.

Гуморальная регуляция осуществляется с помощью химических веществ, которые поступают из различных органов и тканей тела в кровь и разносятся ею по всему организму. Гуморальная регуляция является древней формой взаимодействия клеток и органов.

mirznanii.com

ЦИТОЛОГИЯ .СТРУКТУРНЫЕ КОМПОНЕНТЫ КЛЕТКИ

ЦИТОЛОГИЯ .

СТРУКТУРНЫЕ КОМПОНЕНТЫ КЛЕТКИ.

Клетка - это ограниченная активной мембраной, упорядоченная структурируемая системабиополимеров, образующих ядро и цитоплазму, участвующих в единой совокупности энергетических и метаболических процессов, осуществляющих поддержание и воспроизведениевсей системы в целом.

Клетка может существовать как самостоятельно, так и в составе тканей многоклеточных

животных и растений. В составе тканей клетки являются важнейшим тканевым элементом.

1се клетки делятся на прокариотические и эукариотические.

Прокариотические клетки не имеют ядерной оболочки, не содержат ядра и органелл. Всягенетическая информация у них хранится в замкнутой в кольцо двойной цепи ДНК.

прокариотические клетки окружены жесткой клеточной стенкой. Они лишены митотического

ппарата. К прокариотам относятся некоторые бактерии и водоросли.

Все остальные клетки являются эукариотическими. В организме взрослого человека различают

более чем 200 типов клеток. Все они существенно различаются как строением, так и функциями.

однако все эти типы клеток имеют общие черты строения.

эукариотическая клетка состоит из таких компонентов:. Клеточная оболочка.

. Цитоплазма.

. Ядро.

В свою очередь, каждый из этих трех компонентов клетки состоит из нескольких частей.клеточная оболочка образована тремя частями: снаружи располагается гликокаликс, затем идетцитоплазма- тическая мембрана, а под ней находится подмембранный слой опорно-сократительныхструктур (кортикальный слой)|цитоплазма также состоит из трех частей: гиалоплазмы, органелл и включений.

ядро построено из четырех компонентов: 1) ядерной оболочки, или кариолеммы, 2) ядрышка, 3)

хроматина, 4) ядерного сока (кариолимфы).

ПЛАЗМОЛЕММА.

Это поверхностная периферическая структура, ограничивающая клеткуснаружи, обеспечивающая ее непосредственную связь с внешней средой. Кроме плазмолеммы, в эукариотических клетках содержатся многочисленные и разнообразные внутриклеточные мембраны, разделяющие внутреннее содержимое клетки на реакционные отсеки- компартменты и водящие в состав многих органелл. Все они объединены общим названием - биологические мебраны.

Общей чертой всех биологических мембран клетки является то, что они представляют собой тонкие пласты (ок. 10 нм) липопротеидной природы.

Основными химическими компонентами клеточных мембран являются белки (60%), липиды (40%) и углеводы (40%)

Плазмолемма имеет толщину 10 нм и, т.о. является самой толстой из клеточных мембран.

В мембранах встречаются липиды 3-х классов: фосфолипиды, сфинголипиды, холестерин.

Молекула фосфолипида состоит из аполярного гидрофобного двойного хвоста, состоящего из жирных кислот и полярной гидрофильной головки., поэтому в водной фазе они могут спонтанно образовывать бислой, создающий относительно непроницаемый барьер для водорастворимых молекул.

Сфинголипиды имеют сходное строение с фосфолипидами, но вместо глицерина содержат аминоспирт - сфингозин. Наибольшее количество сфинголипидов обнаружено в миелиновых Зол очках нервных волокон.

Аномальный метаболизм сфинголипидов приводит к различным болезням -сфинголипидозам. Церебральный сфинголипидоз - общее наименование группы наследственных 1болеваний,характеризующихся мышечным гипертонусом, прогрессирующим спастическим араличом, потерей зрения, судорогами, умственными дефектами; сочетается с аномальным гложением сфингомиелина и родственных липидов.

Холестерин состоит из полярной головки и 1 неполярного хвоста. Холестерин стабилизирует клеточные мембраны, придает им механическую прочность. Холестерин имеет важное значение не только как кампонент биологических мембран- на его основе происходит синтез стероидных гормонов: половых, глюкокортикоидов, минералокортикоидов.

По составу белков мембраны различаются гораздо в большей степени, чем по липидному составу. Большинство мембранных белков имеют глобулярную структуру.

Интегральные белки прочно встроены в билипидный слой. Их гидрофильные аминокислоты взаимодействуют с головками липидов, а гидрофобные - с цепями жирных кислот.

Полуинтегральные белки проникают только до половины липидного бислоя, примембранные (поверхностные) белки расположены или снаружи, или изнутри липидного бислоя; они непрочно связаны с поверхностью мембрны и чаще находятся вне липидного бислоя.

Мембранные белки выполняют различные функции, среди них можно выделить белки-ферменты, белки-рецепторы, транспортные и структурные белки.

К некоторым липидным и белковым молекулам на внешней поверхности присоединяются углеводные компоненты, образуя надмембранный комплекс - гликокаликс. Толщина этого слоя 3-4 нм. Он обнаруживается практически во всех животных клетках, но степень его выраженности различна. В гликокаликсе могут располагаться поверхностные белки мембран, полуинтегральные. Эти белки могут играть роль ферментов.

Функции гликокаликса: 1) рецепторная (процессы межклеточного узнавания), 2) межклеточные взаимодействия, 3) ориентация белков в мембране, 4) пристеночное пищеварение.

Подмембранный слой образован опорно-сократительными структурами. В его состав входят актиновые филаменты, а также кератиновые филаменты, микротрубочки.

Функции подмембранного слоя: поддержание формы клетки, участие в эндо- и экзоцитозе, движении, секреции, связывает клеточную поверхность с компонентами цитоплазмы, поддерживает их упорядоченное расположение.

Описанная модель строения биологических мембран назывется жидкомозаичной квазикристаллической (мембрана имеет кристаллоподобную структуру, однако, белки в ней не закреплены, а подвижны благодаря текучести мембраны)

Свойства биологических мембран.

  1. Способность к самосборке после разрушительных воздействий. Это свойство определяется физико-химическими особенностями фосфолипидных молекул, которые в водной фазе собираются вместе так,что гидрофильные концы молекул разворачиваются наружу, а гидрофобные - внутрь. В уже готовый фосфолипидный слой могут встраиваться белки.

  2. Полупроницаемость (избирательность в пропускании ионов и молекул). Обеспечивает постоянство ионного и молекулярного состава в клетке.

  3. Текучесть мембран. Мембраны не являются жесткими структурами, они постоянно флюктурируют за счет вращательных и колебательных движений липидов и белков. Это обеспечивает большую скорость протекания ферментативных и других химических процессов в мембранах.

  4. Фрагменты мембран не имеют свободных концов, так как замыкаются в пузырьки.

Функции.

  1. Разграничительная - отделяют клетку от внешней среды, ядро от цитоплазмы, содержимое органелл от их микросреды и т.д.

  2. Барьерно-защитная: защищают внутреннюю среду клетки от действия вредных внешних факторов.

  3. Рецепторная. Рецепторный аппарат имеет гликопротеиновую и белковую природу. Распознает внешние сигналы. С рецепторной функцией связана деятельность различных регуляторных систем, формирование иммунного ответа.

  1. Транспортная: транспорт веществ в клетку - эндоцитоз. Из клетки - экзоцитоз.

  1. Участие в межклеточных взаимодействиях: формирование межклеточных контактов, дистантные взаимодействия между клетками.

ГАЛОПЛАЗМА

Гиалоплазма - матрикс клетки, ее внутренняя среда. Ь электронном микроскопе - это гомогенное или тонкозернистое вещество с низкой электронной плотностью. Гиалоплазма может менять свое агрегатное состояние: переходить из золя в гель и обратно. При этом может изменяться форма клетки, ее подвижность и обмен веществ. В ней находятся белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, ферменты, липиды и др. в-ва.

Функции:

  1. Объединение всех клеточных структур и их взаимодействие между собой.

  2. Через нее осуществляется транспорт различных веществ.

  3. Основное вместилище АТФ.

  4. Место отложения включений.

ОРГАНЕЛЛЫ.

Органеллы - постоянно присутствующие и обязательные для всех клеток микроструктуры,

выполняющие жизненно важные функции.

По функциональному признаку органеллы делятся на 2 группы:

  1. Органеллы общего значения. Содержатся во всех клетках, поскольку необходимы для их жизнедеятельности. К ним относятся: митохондрии, эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, центриоли, рибосомы, лизосомы, пероксисомы, микротрубочки и микрофиламенты.

  2. Органеллы специального значения. Есть только в тех клетках,которые выполняют специальные функции. Такими органеллами являются: миофибриллы, нейрофибриллы, тонофибриллы, жгутики, реснички, микроворсинки.

По структурному признаку все органеллы делятся на: 1) мембранные и 2) немембранные. К мембранным органеллам относятся эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, митохондрии, лизосомы, пероксисомы.

К немембранным органеллам фибриллярного типа относятся микротрубочки, микрофиламенты, реснички, жгутики, центриоли. К немембранным гранулярным органеллам относят рибосомы, полисомы.

МЕМБРАННЫЕ ОРГАНЕЛЛЫ.

ЭНДОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ СЕТЬ.

Была описана К. Портером в 1945 году. В световой микроскоп не видна. Ее описание стало возможно благодаря электронному микроскопу. ЭПС - это система уплощенных мембранных мешочков - цистерн - в виде трубочек и пластинок, образующих в клетке сеть. Ширина полостей цистерн значительно варьирует в зависимости от функциональной активности клетки. Наименьшая их ширина - ок. 20 нм. Но они могут достигать диаметра в несколько мпикрометров.

Различают гранулярную и агранулярную эндоплазматическую сеть. Оба типа ЭПС находятся в непосредственной структурной взаимосвязи и функционально связаны между собой так называемой переходной или транзиторной зоной. Агранулярная ЭПС возникает и развивается за счет гранулярной.

Поверхность гранулярной ЭПС покрыта рибосомами, которые связываются с ней при помощи причального белка. Кроме того в ЭПС имеются белки рибофорины, также связывающие рибосомы и формирующие трансмембранные каналы для транспорта синтезированных веществ в просвет ЭПС.

В малоспециализированных клетках гЭПС представлена разрозненными цистернами. В активно синтезирующих клетках выявляются скопления ЭПС.

Функции гранулярной ЭПС:

  1. Синтез белков (для лизосом, мембраны, синтез на «экспорт»).

  2. Изолирует белки от содержимого гиалоплазмы.

  3. Транспортирует белок в комплекс Гольджи.

  4. Модификация белков ( внутри канальцев ЭПС белок может фосфорилироваться превращаться в гликопротеины.

Функции агранулярной ЭПС:

  1. Синтез липидов, полисахаридов.

  2. Синтез стероидных гормонов(в интерстициальных клетках семенников, в клетках коры надпочечников).

  1. Образование пероксисом.

  2. Дезактивация ядов, гормонов, биогенных аминов, лекарств за счет деятельности специальных гормонов. В клетках печени принекоторых отравлениях появляются ацидофильные зоны, сплошь заполненные аЭПС.

  3. Депонирование ионов кальция ( в мышечных волокнах и миоцитах).

КОМПЛЕКС ГОЛЬДЖИ.

Структуру, известную теперь как аппарат Гольджи, впервые обнаружил в клетках в 1989 году Камилло Гольджи, использовавший свойства мембран сетчатого аппарата связывать соли осмия или серебра.

В световой микроскоп комплекс Гольджи имеет вид нежной сеточки или корзиночки ядра.

В электронный микроскоп он представлен стопкой мембранных структур. Ряд отдельных стопок называется диктиосомой. В клетке может быть 1 диктиосома или несколько, и тогда они связываются друг с другом анастомозирующими трубочками. Каждая диктиосома состоит из 5-10 уплощенных и слегка изогнутых цистерн, разделенных гиалоплазмой. В центре диктиосомы мембраны сближены до 25 нм, а на периферии имеют расширения, ампулы, ширина которых непостоянна. С цистернами связана система пузырьков (пузырьки Гольджи). В диктиосоме различают проксимальную -ЦИС-сторону, обращенную к ядру, и дистальную -ТРАНС-сторону, обращенную к поверхности клетки. С ЦИС-стороны происходит присоединение пузырьков, отделяющихся от переходной зоны ЭПС и содержащих синтезированный белок. С ТРАНС-стороны отделяются секреторные пузырьки и лизосомы. Между ЦИС- и ТРАНС-частями находится промежуточный компартмент с определенным набором ферментов, определяющих характер процессинга белков.

Функции:

  1. Дозревание,сегрегация и накопление продуктов, синтезированных в ЭПС.

  2. Синтез полисахаридов и превращение простых белков в гликопротеины.

  3. Формирование секреторных гранул и выделение их из клетки.

  4. Образование первичных лизосом.

МИТОХОНДРИИ.

Были открыты в 1890 году немецким ученым Рихардом Альтманом при помощи предложенного им метода окрашивания кислым фуксином. Термин «митохондрия» был введен в 1987 году Бенда.

В световой микроскоп имеют вид нитей, палочек, зерен.

Электронный микроскоп показал, что митохондрии ограничены двумя мембранами –внеш-ней и внутренней, разделенных межмембранным пространством. Каждая мембрана толщиной 7 нм.

Внешняя мембрана отделяет митохондрию от гиалоплазмы и проницаема для многих мелких молекул.

Внутренняя мембрана образует многочисленные впячивания внутрь - кристы. В клетках разного типа величина, форма и число крист значительно варьирует. На кристах сосредоточены ферменты окислительного фосфорилирования. Каждая митохондрия наполнена тонкозернистым матриксом. В нем присутствуют все ферменты цикла Кребса, а также гранулы кальция и магния.

Кроме того, в матриксе находится митохондриальная ДНК, митохондриальные рибосомы, т-РНК и ферменты активации митохондриального генома. Поскольку митохондрии имеют свой геном, то они обладают автономной системой синтеза белка и могоут частично строить собственные белки мембран.

В живых клетках митохондрии могут перемещаться, делиться, сливаться друг с другом. Иногда митохондрии могут иметь гигантские размеры и представлять собой разветвленную сеть-митохондриальный ретикулум.

Срок жизни митохондрий около 10 дней. Разрушаются они путем аутофагии. Наследование митохондриальной ДНК у человека происходит по материнской линии. Повреждения митохондриальных ДНК в клетках различных органов вызывает «митохондриальные болезни». Эти заболевания связаны с поражением тех органов,в клетках которых идет усиленный энергетический обмен (сердце, печень, ЦНС, почки, островки Лангерганса ПЖЖ, сетчатка глаза иДР-)

Функция:

1. Окисление органических соединений и использование освобождающейся при распаде этих соединений энергии для синтеза молекул АТФ.

ЛИЗОСОМЫ.

Были открыты в 1949 году де Дювом.

В световой микроскоп не видны. Выявляются центрифугированием. Их размеры 0,2-0,4 мкм.

В электронный микроскоп - мембранные пузырьки, наполненные гидролитическими ферментами (нуклеазами, протеазами, фосфатазами и др.всего до 60 ферментов). Маркером лизосом является кислая фосфатаза. Размеры и электронная плотность лизосом значительно варьируют. Различают:

  1. Первичные лизосомы-пузырьки, наполненные ферментами, отделившиеся от ТРАНС-части комплекса Гольджи.

  2. Вторичные лизосомы - образуются при слиянии первичных лизосом с фагоцитарными или пиноцитозными вакуолями,образуя фаголизосомы (гетерофагосомы).

  3. Аутофагосомы образуются при слиянии первичных лизосом с погибающими и старыми органеллами, которые они разрушают.

  4. Остаточные тельца (телолизосомы)- формируются в том случае, если процесс расщепления идет не до конца. В некоторых клетках при их старениях в телолизосомах накапливается «пигмент старения» - липофусцин ( в клетках мозга, печени, в мышечных волокнах).

  5. Мультивезикулярные тельца- крупные образования, окруженные мембраной, образующиеся при слиянии нескольких лизосом.

Различные патологические изменения в тканях сопровождаются возрастанием числа клеточных лизосом.

Существует ряд наследственных заболеваний, называемых лизосомными болезнями , или болезнями накопления., когда дефектные лизосомные ферменты не способны расщеплять субстрат. В результате в клетках накапливаются остаточные тельца, что ведет к постепенной гибели клетки. Всего известно более 25 генетических заболеваний этой группы. Функции:

  1. Внутриклеточное пищеварение

  2. Участие в фагоцитозе.

  3. Участие в митозе - разрушении ядерной оболочки.

  4. Участие во внутриклеточной регенерации.

  5. Участие в аутолизе - саморазрушении клетки после ее гибели.

ПЕРОКСИСОМЫ.

Напоминают лизосомы, но содержат до 15 ферментов, участвующих в разрушении эндогенных перекисей (пероксидазу, каталазу и др.)

Продолжительность жизни 5-6 дней.

В электронный микроскоп – овальные тельца, ограниченные мембраной (1,5 мкм.) Наполнены гранулярным матриксом, в центре которого кристаллоподобная сердцевина, состоящая из фибрилл и трубочек.

Образуются пероксисомы путем отщепления от гладкой ЭПС.

Продолжительность жизни 5-6 дней.

Функции:

  1. Органеллы утилизации кислорода (наряду с митохондриями). В результате в них образуется сильный окислитель - перекисьводорода.

  2. При помощи фермента каталазы расщепляют избыток перекиси водорода, спасая клетку от гибели.

Существуют пероксисомные болезни, связанные с дефектами ферментов пероксисом и характеризующиеся тяжелыми поражениями органов. Что ведет к смерти в детском возрасте.

НЕМЕМБРАННЫЕ ОРГАНЕЛЛЫ. РИБОСОМЫ.

В световой микроскоп не видны.

Состоят из большой и малой субъединиц, содержащих различные типы рибосомальных РНК и белка. Эти субъединицы могут соединяться вместе, при этом между ними располагается молекула информационной РНК. Размеры функционирующей рибосомы 25x20x20 нм. Малая субъединица изогнута в виде телефонной трубки. Она связывает РНК. Большая катализирует образование пептидных связей между аминокислотами в белковой молекуле и по форме напоминает ковш. Возможно, что в ходе рабочего цикла рибосома меняет конформацию.

Различают единичные рибосомы и комплексные (полисомы). В малоспециализированных клетках рибосомы свободно располагаются в гиалоплазме и синтезируют белок для самой клетки. В специализированных клетках рибосомы связаны с мембранами ЭПС и синтезируют белок на «экспорт». С выраженностью рибосом коррелируют интенсивность базофилии цитоплазмы, т.е. способность окрашиваться основными красителями.

Функция: 1. Элементарные аппараты синтеза белка.

ЦИТОСКЕЛЕТ.

Трехмерная цитоплазматическая сеть волокнистых и трубчатых структур различного типа формирует цитоскелет. К элементам цитоскелета относят микротрубочки, промежуточные филаменты, микрофиламенты. Цитоскелет придает клетке определенную форму и выполняет множество других функций (например, подвижность клетки, внутриклеточный транспорт). Структуры цитоскелета очень динамичны, они могут быстро возникать в результате полимеризации их элементарных молекул и так же быстро разбираться при деполимеризации.

МИКРОТРУБОЧКИ.

Микротрубочки - это прямые длинные полые цилиндры. Их внешний диаметр составляет около 24 нм, внутренний - 15 нм, толщина стенки - 5 нм.

Стенка микротрубочек построена из 13 периферических нитей. Каждая нить образована глобулярным белком тубулином. На поперечном сечении микротрубочек видно, что их стенка состоит из 13 глобулярных субъединиц, выстроенных в виде однослойного кольца. Иногда от стенок отходят выступы, образующие связи с соседними микротрубочками (как, например, в ресничках, жгутиках). Растут микротрубочки с одного конца, путем добавления тубулиновых субъединиц. В длину могут достигать нескольких микрометров. Рост может прекратиться под влиянием колхицина или охлаждением. В этих случаях возникает деполимеризация тубулина и исчезновение микротрубочек. Клетка при этом сильно изменяет форму, сжимается и теряет способность к делению.

Функции:

  1. Выполняют роль цитоскелета.

  2. Участвуют в транспорте ваществ и органелл в клетке.

  1. Участвуют в ооразовании веретена деления и обеспечивают расхождение хромосом в митозе.

  2. Входят в состав ресничек, жгутиков, центриолей.

МИКРОФИЛАМЕНТЫ.

Микрофиламенты- это нити, толщиной 5-7 нм. Встречаются практически во всех типах клеток. Располагаются в кортикальном слое цитоплазмы пучками или слоями. Состоят из сократительных белков: актина, миозина, тропомиозина, - актинина.

Функции:

  1. Внутриклеточный сократительный аппарат, обеспечивающий амебоидные передвижения клетки и большинство внутриклеточных движений : токи цитоплазмы, движение вакуолей, митохондрий, деление клетки.

  2. Играют большую роль в структурировании цитоплазмы, соединяясь с рядом стабилизирующих белков, образуя временные или постоянные пучки.

МИКРОФИБРИЛЛЫ, ИЛИ ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ФИЛАМЕНТЫ.

Это белковые струткуры. Толщиной 10 нм. Не ветвятся, часто располагаются слоями. Их белковый состав различен в разных тканях. В эпителии в состав микрофибрилл входит кератин. В мышечных клетках (кроме миоцитов сосудов) - белок десмин. Различных клетках мезенхимногшо происхождения ( фибробласты и др) - белок виментин.

Функция: 1. Опорно - каркасная, но они не так лабильны как микротрубочки.

КЛЕТОЧНЫЙ ЦЕНТР.

Это видимая в световой микроскоп структура (на границе его разрешающей способности), но ее тонкое строение можно изучить только с помощью электронного микроскопа.

Клеточный центр (центросома) состоит из центриолей и связанных с ними микротрубочек - центросферы. Термин «центриоли» был предложен Т.Бовери в 1895 году. Выявляются при окраске железным гематоксилином.

В интерфазной клетке присутствуют две центриоли, расположенные перпендикулярно друг к другу, образующие диплосому.

Центриоль представляет собой полый цилиндр. Стенка состоит из 9 триплетов микротрубочек, расположенных по окружности и соединенных ручками. Формула центриоли: (9хЗ)+0. Микротрубочки в центральной части центриоли отсутствуют. Вокруг каждой центриоли расположен бесструктурный, или тонковолокнистый матрикс. Каждый триплет микротрубочек связан со структурами сферической формы - сателлитами. От сателлитов расходятся в стороны микротрубочки, образуя центросферу.

При подготовке клетки к митотическому делению происходит удвоение центриолей.. Он заключается в том, что две центриоли расходятся и около каждой вновь образуется дочерняя центриоль.Функции:

  1. Являются центром организации микротрубочек веретена деления.

  2. Индуцирует полимеризацию тубулинов новой процентриоли, возникающей при ее дупликации.

  3. Образование ресничек и жгутиков.

ОРГАНЕЛЛЫ СПЕЦИАЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ. РЕСНИЧКИ И ЖГУТИКИ.

В световом микроскопе выглядят как тонкие выросты. Они имеются в некоторых клетках- сперматозоидах. Эпителиоцитах трахеи и бронхов, семявыносящих путей мужчины, яйцеводах женщины.

В электронный микроскоп - цилиндрический вырост цитоплазмы диаметром 31)1) нм, покрытый плазматической мембраной. Внутри выроста расположена аксонема. Стенка аксонемы состоит из 9 пар микротрубочек, связанных «ручками». В центре аксонемы располагается пара центральных микротрубочек. Формула: (9х2)+0. В основании ресничек и жгутика в цитоплазме лежат мелкие гранулы - базальные тельца, сходные по своей структуре с центриолями. ((9хЗ)+0). Базальное тельце и аксонема структурно связаны между собой и составляют единое целое: две микротрубочки триплетов базального тельца являются микротрубочками дуплетов аксонемы. Основу микротрубочек составляет несократимый белок тубулин. Белок «ручек»- динеин -обладает АТФ-азной активностью: расщепляет АТФ,за счет энергии которой происходит смещение дуплетов микротрубочек друг по отношению к другу. Так совершаются волнообразные движения ресничек и жгутиков.

Существует генетически обусловленное заболевание - синдром Картагенера, при котором в аксонеме отсутствуют либо динеиновые ручки, либо центральные микротрубочки (синдром неподвижности ресничек). Такие больные страдают рецедивирующими бронхитами, синуситами, трахеитами. У мужчин из-за неподвижности спермиев отмечается бесплодие.

Функция: 1. Специальные органоиды движения.

МИОФИБРИЛЛЫ находятся в мышечных клетках и миосимпластах. Являются органоидами сокращения.

НЕЙРОФИБРИЛЛЫ находятся в нейронах состоят из нейротубул и нейрофиламентов. Их функция- опорная и транспортная.

ВКЛЮЧЕНИЯ.Включения цитоплазмы - необязательные компоненты клетки, возникающие и исчезающие в зависимости от метаболического состояния клетки. Классификация включений:

  1. Трофические включения - депонированные питательные вещества. К таким включениям относятся, например, включения гликогена, жира.

  2. Секреторные включения- округлые образования различных размеров, содержащие биологически активные вещества, образующиеся в секреторных клетках

  3. Экскреторные включения- подлежат выведению из клетки, поскольку состоят из конечных продуктов обмена.

  4. Пигментные включения могут быть экзогенными (каротин, пылевые частицы, красители и др.) и эндогенными (гемоглобин, гемосидерин, билирубин, меланин, липофусцин). Наличие их в цитоплазме может изменять цвет ткани, органа временно или постоянно. Нередко пигментация ткани может служить диагностическим признаком.

  5. Специальные включения- фагоцитированные частицы, поступающие в клетку путем эндоцитоза.

studfiles.net

Строение ядра клетки и функции :: SYL.ru

Клетка как элементарная единица живого организма имеет сложную структуру. Все ее органеллы взаимодействуют и работают слаженно. Причем регулирует их функции клеточное ядро. Благодаря ему клетка способна делиться и сохранять постоянство в каждом поколении. Из-за этого строение ядра клетки настолько сложное.

Функции ядра

Строение ядра клетки реализовано таким образом, чтобы оно могло выполнять основные функции. Среди них сохранение и воспроизведение информации, заложенной в нуклеиновых кислотах. Также ядро синтезирует рибосомы, информационную РНК и отвечает за клеточное деление. Однако это лишь обобщенные задачи, которые нужно рассматривать детальнее в частном порядке. Итак, функции ядра клетки следующие:

  • регуляция клеточного метаболизма, деления и смерти;
  • сохранение наследственной информации;
  • спирализация хроматина;
  • деспирализация хроматина;
  • репликация ДНК;
  • синтез информационной РНК;
  • инициация белкового синтеза;
  • взаимодействие с клеточными структурами посредством рецепторов.

Данный список более полный и детальный. При этом любая эукариотическая клетка играет важнейшую роль в реализации данных задач. Потому строение ядра эукариотической клетки настолько сложное. У прокариотических организмов упомянутый структурный элемент заменяется плазмидой, которая не всегда способна осуществлять все указанные выше процессы.

Особенности строения ядра клетки

Ядро эукариотов представляет собой пространство, в котором осуществляются все указанные выше процессы. Это участок измененной цитоплазмы, где содержатся хромосомы или хроматин (в зависимости от фазы существования клетки), ядрышко и кариоматрикс. При этом ядро – это мембранная структура, которая содержит двуслойную билипидную кариолемму, имеющую поры. Посредством последних из него выходят рибосомы, попадающие на шероховатый ретикулум клеточной эндоплазмы. Также через поры ядро покидает информационная РНК.

Нуклеоплазма

Нуклеоплазма – это среда, на основе которой выполнено строение ядра клетки. Она по консистенции очень похожа на цитоплазму, но имеет другой показатель кислотности. В ядре присутствуют в основном кислые белки, тогда как в цитоплазме – основные. Всю толщу нуклеоплазмы пронизывает кариоматрикс - структура трехмерного типа, созданная из фибриллярных белков. Они играют роль опоры и поддерживают постоянную форму ядра. Это препятствует деформации последнего в результате многочисленных механических воздействий.

Кариолемма

Основная особенность, согласно закономерностям которой заложено строение ядра клетки, заключается в наличии механического и химического барьера, отделяющего нуклеус от цитоплазмы. Это необходимо для разграничения сред с разной реакцией (кислой и основной).

Кариолемма – это двухслойная мембрана, наружная сторона которой прикреплена к шероховатой эндоплазматической сети. К внутренней же прикреплены фибриллярные белки ядерного матрикса. При этом между мембранами ядра существует перинуклеарное пространство. Функциональная его роль не выяснена. Предполагается, что оно возникло в результате отталкивания глицериновых остатков, имеющих одинаковый заряд. И главное: в кариолемме существует система пор, позволяющих рибосомам и информационной РНК попадать в эндоплазматическую сеть, а лигандам внутриядерных рецепторов передавать сигналы о необходимости синтеза определенных белков.

Существует компетентное, научно обоснованное мнение, объясняющее строение клетки: клеточная мембрана, ядро, эндоплазматическая сеть (гладкая и шероховатая) – это цельная структура. Она образована извитием мембраны и не имеет структурных разграничений. То есть одна и та же мембрана покрывает одновременно клетку снаружи, а за счет выпячиваний формирует место для ядра и эндоплазматической сети.

Лишь наличие митохондрий и хлоропластов объясняется другим образом. Принято считать, что митохондрия в филогенезе была отдельной клеткой, которая была захвачена эукариотами (или прокариотами). Частичное доказательство теории получено после открытия митохондриальной ДНК и нуклеиновой кислоты хлоропластов. Очевидно, что ранее эти органеллы были отдельными бактериями.

Ядрышко

При электронном микроскопировании строение ядра эукариотической клетки выглядит более детальным, чем при рассмотрении под световым микроскопом. В частности, становятся заметны нити конденсированного и деспирализованного хроматина и ядрышко. Роль последнего заключается в синтезе рибосомальных субъединиц – комплексов белка и рибосомальных РНК.

Структура ядрышка двойственная. В его центре располагается фибриллярный компонент. Он представляет собой совокупность нитевидных молекул РНК, которые будут использованы для образования рибосом. К ним транспортируются белки, синтезированные на шероховатом ретикулуме эндоплазмы. Взаимодействуя, они образуют гранулярный компонент ядрышка – готовые субъединицы рибосом. Одна малая и одна большая субъединицы соединяются в цельную рибосому, которая выводится через поры кариолеммы в эндоплазматическую сеть. Там она будет синтезировать белки.

Хроматин

Важно, что строение и функции ядра клетки взаимосвязаны. Это значит, что в структуре реализованы те элементы, которые играют важную роль в жизнедеятельности клетки. При этом не следует рассматривать ядро отдельно от остальных клеточных структур, потому как оно получает от них информацию и посредством экспрессии генов регулирует их функции. Это одно из важнейших свойств данного элемента.

Все гены – это строгая последовательность соединенных нуклеотидов двуспиральной ДНК. Это огромная молекула, которая располагается по всему объему ядра. А для удобства и сохранения целостности молекулярных связей она организована в строгой последовательности. Во-первых, соединена с гистонами для образования кластерной структуры. Во-вторых, она затем конденсируется с образованием двух видов хроматина (гетерохроматина и эухроматина).

Гетерохроматин – это плотно укомплектованная наследственная информация. Она не может считываться и воспроизводиться, а когда это потребуется, то сначала нужный участок должен освободиться от гистонов. Эухроматин – менее плотный тип нуклеопротеида. Он может реплицироваться и транскрибироваться.

Хромосомы

Существует и более плотная компоновка наследственного материала – хромосомная. Сами хромосомы можно заметить только при делении клетки. Они представляют собой максимально плотно организованный хроматин. Выглядит он так, будто ядро собирает все важное в одном месте и осуществляет "переезд". По сути, так и случается, но немного по-другому. Хромосомы удваиваются, а потом распределяются так, чтобы у каждой клетки, которая получится после деления, оказался такой же набор генетического материала. После этого в "новом" ядре хромосомы снова деспирализуются в гетерохроматин и в эухроматин.

Таблица морфофункциональных особенностей ядра

Для удобства изучения вопроса весь вышеизложенный материал следует представить в систематизированном виде. Итак, что же собой представляет строение ядра клетки? Таблица, расположенная ниже, состоит из трех блоков, в которых содержится вся основная информация.

ЭлементСтроениеФункции
Нуклеоплазма и ядерный матриксГель-зольная консистенция с фибриллярными белкамиСоздание среды для протекания биохимических реакций в ядре, поддержка формы ядра, защита от механических деформаций
Ядерная мембрана и порыВнутренняя и наружная билипидная мембрана с ядерными порамиРазграничение ядерной и цитоплазматической среды, транспорт рибосом и иРНК из клетки, транспорт рибосомальных белков внутрь ядра
ЯдрышкоФибриллярный и гранулярный компонентСинтез рибосом
ХроматинГетерохроматин и эухроматинСохранение наследственной информации, репликация ДНК, экспрессия генов
ХромосомаСпирализованный укомплектованный хроматин (теломера и плечи хромосомы)Созранение и передача наследственной информации

Заключение

При оценке всех биохимических процессов, протекающих в ядре, любой ученый поражается их сложности. И очевидно, что из-за этого была создана такая сложная морфология нуклеуса. Однако строение и функции ядра клетки сбалансированы. То есть максимально простая структура обеспечивает протекание необходимых биохимических реакций. Лишних составляющих здесь нет, а задействованы только те элементы, которые могут быть полезны клетке.

www.syl.ru

это важная составляющая клетки. Строение и функции цитоскелета

Вновь посвящая публикацию биологической тематике, поговорим об одной из важнейших в ней - цитоскелет (от греческого "цитос", что означает "клетка"). Также рассмотрим строение и функции цитоскелета.

Общее понятие

Прежде чем говорить на эту тему, следует дать понятие цитоплазмы. Это внутренняя полужидкая среда клетки, которая ограничена цитоплазматической мембраной. В эту внутреннюю среду не входят ядро и вакуоли клетки.

А цитоскелет - это каркас клетки, который находится в цитоплазме клетки. Он есть в клетках эукариот (живые организмы, содержащие в клетках ядро). Является динамичной структурой, которая способна изменяться.

В некоторых источниках, рассматриваемых строение и функции цитоскелета, дается несколько иное, сформулированное другими словами определение. Он является опорно-двигательной системой клеток, которая образована белковыми нитчатыми структурами. Участвует в движении клетки.

Строение

Рассмотрим строение данной структуры, далее узнаем, какие функции выполняет цитоскелет.

Цитоскелет образовался за счет белков. В его структуре выделяется несколько систем, название которых происходит от основных структурных элементов, либо от основных белков, которые входят в состав данных систем.

Поскольку цитоскелет - это структура, то в ней выделяют три основные составляющие. Они играют важную роль в жизни и движении клеток.

Цитоскелет состоит из микротрубочек, промежуточных филаментов и микрофиламентов. Последние иначе называют актиновыми филаментами. Все они по своей природе нестабильны: постоянно собираются и разбираются. Таким образом, все компоненты имеют динамическое равновесие с белками, им соответствующими.

Микротрубочки цитоскелета, представляющие собой жесткую структуру, присутствуют в цитоплазме эукариотов, а также в ее выростах, которые называются жгутиками и ресничками. Их длина может варьироваться, некоторые достигают несколько микрометров в длину. Иногда микротрубочки объединяются с помощью ручек или мостиков.

Микрофиламенты состоят из актина - белка, похожего на тот, что входит в состав мышц. В их строении в малом количестве есть и другие белки. Главное отличие актиновых филаментов от микротрубочек состоит в том, что некоторых из них нельзя увидеть в световом микроскопе. В животных клетках они объединяются в сплетение под мембраной и, таким образом, связаны с ее белками.

Микрофиламенты животных и растительных клеток также взаимодействуют с белком миозином. При этом их система имеет способность к сокращению.

Промежуточные филаменты состоят из различных белков. Данный структурный компонент достаточно не изучен. Есть вероятность, что у растений он вообще отсутствует. Также некоторые ученые считают, что промежуточные филаменты являются дополнением к микротрубочкам. Точно доказано то, что при рзрушении системы микротрубочек филаменты перестраиваются, а при обратной процедуре влияние филаментов практически не сказывается на микротрубочках.

Функции

Говоря о строении и функциях цитоскелета, перечислим, каким именно образом он влияет на клетку.

Благодаря микрофиламентам, происходит движение белков вдоль мембраны цитоплазмы. Актин, содержащийся в них, принимает участие в мышечных сокращениях, фагоцитозе, движениях клетки, а также в процессе слияния сперматозоидов и яйцеклеток.

Микротрубочки активно участвуют в поддержании клеточной формы. Еще одна их функция - транспортная. Они переносят органеллы. Они могут выполнять механическую работу, куда входит перемещение митохондрий и ресничек. Особо важная роль принадлежит микротрубочкам в процессе клеточного деления.

Они направлены на создание или сохранение определенной клеточной асимметрии. Под определенным воздействием микротрубочки разрушаются. Это может привести к утрате данной асимметрии.

К функциям цитоскелета также относятся адаптация клетки ко внешнему воздействию, процессы эндо- и экзоцитоза.

Таким образом, мы рассмотрели, какие функции выполняет цитоскелет в живом организме.

Эукариоты

Между эукариотами и прокариотами существует определенная разница. Поэтому важно рассмотреть цитоскелет данных животных. Эукариоты (животные, имеющие в клетке ядро) имеют три типа филаментов.

Актиновые филаменты (иначе говоря, микрофиламенты) размещаются у мембраны клетки. Они принимают участие в межклеточном взаимодействии, а также передают сигналы.

Промежуточные филаменты - это наименее динамичная часть цитоскелета.

Микротрубочки являются полыми цилиндрами, они - очень динамичная структура.

Прокариоты

К прокариотам относятся одноклеточные организмы - бактерии и археи, которые не имеют сформированного ядра. Считалось, что прокариоты не имеют цитоскелета. Но с 2001-го года начались активные исследования их клеток. Были найдены гомологи (схожие, подобные) всех элементов эукариотного цитоскелета.

Ученые установили, что одна из белковых групп бактериального клеточного скелета не имеет аналогов среди эукариотов.

Заключение

Таким образом, мы рассмотрели строение и функции цитоскелета. Он играет исключительно важную роль в жизнедеятельности клетки, обеспечивая важнейшие ее процессы.

Все цитоскелетные компоненты взаимодействуют. Это подтверждается существованием прямых контактов микрофиламентов, промежуточных филаментов и микротрубочек.

Согласно современным представлениям, важнейшим звеном, которое объединяет различные клеточные части и осуществляет передачу данных, является именно цитоскелет.

fb.ru

Author: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *