Строение и функции клетки кратко – Клеточное строение человека - состав, функции, свойства и размножение клетки (Таблица) - Управленческое образование

Содержание

Структура и функции клетки | Учеба-Легко.РФ

Клетка – элементарная единица живой системы. Различные структуры живой клетки, которые отвечают за выполнение той или иной функции, получили название органоидов, подобно органам целого организма. Специфические функции в клетке распределены между органоидами, внутриклеточными структурами, имеющими определенную форму, такими, как клеточное ядро, митохондрии и др.

Клеточные структуры:

1. Цитоплазма. Обязательная часть клетки, заключенная между плазматической мембраной и ядром. Цитозоль – это вязкий водный раствор различных солей и органических веществ, пронизанный системой белковых нитей – цитоскелетам. Большинство химических и физиологических процессов клетки проходят в цитоплазме. Строение: Цитозоль, цитоскелет. Функции: включает различные органоиды, внутренняя среда клетки

2. Плазматическая мембрана. Каждая клетка животных, растений, грибов ограничена от окружающей среды или других клеток плазматической мембраной. Толщина этой мембраны так мала (около 10 нм.), что ее можно увидеть только в электронный микроскоп.

Липиды в мембране образуют двойной слой, а белки пронизывают всю ее толщину, погружены на разную глубину в липидный слой или располагаются на внешней и внутренней поверхности мембраны. Строение мембран всех других органоидов сходно с плазматической мембраной. Строение: двойной слой липидов, белки, углеводы. Функции: ограничение внутренней среды, сохранение формы клетки, защита от повреждений, регулятор поступления и удаления веществ.

3. Лизосомы. Лизосомы – это мембранные органоиды. Имеют овальную форму и диаметр 0,5 мкм. В них находится набор ферментов, которые разрушают органические вещества. Мембрана лизосом очень прочная и препятствует проникновению собственных ферментов в цитоплазму клетки, но если лизосома повреждается от каких-либо внешних воздействий, то разрушается вся клетка или часть ее.

Лизосомы встречаются во всех клетках растений, животных и грибов.

Осуществляя переваривание различных органических частиц, лизосомы обеспечивают дополнительным «сырьем» химические и энергетические процессы в клетке. При голодании клетки лизосомы переваривают некоторые органоиды, не убивая клетку. Такое частичное переваривание обеспечивает клетке на какое-то время необходимый минимум питательных веществ. Иногда лизосомы переваривают целые клетки и группы клеток, что играет существенную роль в процессах развития у животных. Примером может служить утрата хвоста при превращении головастика в лягушку. Строение: пузырьки овальной формы, снаружи мембрана, внутри ферменты. Функции: расщепление органических веществ, разрушение отмерших органоидов, уничтожение отработавших клеток.

4. Комплекс Гольджи. Поступающие в просветы полостей и канальцев эндоплазматической сети продукты биосинтеза концентрируются и транспортируются в аппарате Гольджи. Этот органоид имеет размеры 5–10 мкм.

Строение: окруженные мембранами полости (пузырьки). Функции: накопление, упаковка, выведение органических веществ, образование лизосом

5. Эндоплазматическая сеть. Эндоплазматическая сеть является системой синтеза и транспорта органических веществ в цитоплазме клетки, представляющая собой ажурную конструкцию из соединенных полостей.

К мембранам эндоплазматической сети прикреплено большое число рибосом – мельчайших органоидов клетки, имеющих вид сферы с диаметром 20 нм. и состоящих из РНК и белка. На рибосомах и происходит синтез белка. Затем вновь синтезированные белки поступают в систему полостей и канальцев, по которым перемещаются внутри клетки. Полости, канальцы, трубочки из мембран, на поверхности мембран рибосомы. Функции: синтез органических веществ с помощью рибосом, транспорт веществ.

6. Рибосомы. Рибосомы прикреплены к мембранам эндоплазматической сети или свободно находятся в цитоплазме, они располагаются группами, на них синтезируются белки. Состав белка, рибосомальная РНК . Функции: обеспечивает биосинтез белка (сборку белковой молекулы из аминокислот).

7. Митохондрии. Митохондрии – это энергетические органоиды. Форма митохондрий различна, они могут быть остальными, палочковидными, нитевидными со средним диаметром 1 мкм. и длиной 7 мкм. Число митохондрий зависит от функциональной активности клетки и может достигать десятки тысяч в летательных мышцах насекомых. Митохондрии снаружи ограничены внешней мембраной, под ней – внутренняя мембрана, образующая многочисленные выросты – кристы.

Внутри митохондрий находятся РНК, ДНК и рибосомы. В ее мембраны встроены специфические ферменты, с помощью которых в митохондрии происходит преобразование энергии пищевых веществ в энергию АТФ, необходимую для жизнедеятельности клетки и организма в целом.

Мембрана, матрикс, выросты – кристы. Функции: синтез молекулы АТФ, синтез собственных белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, образование собственных рибосом.

8. Пластиды. Только в растительной клетке: лекопласты, хлоропласты, хромопласты. Функции: накопление запасных органических веществ, привлечение насекомых-опылителей, синтез АТФ и углеводов. Хлоропласты по форме напоминают диск или шар диаметром 4–6 мкм. С двойной мембраной – наружней и внутренней. Внутри хлоропласта имеются ДНК рибосомы и особые мембранные структуры – граны, связанные между собой и с внутренней мембраной хлоропласта. В каждом хлоропласте около 50 гран, расположенных в шахматном порядке для лучшего улавливания света. В мембранах гран находится хлорофилл, благодаря ему происходит превращение энергии солнечного света в химическую энергию АТФ. Энергия АТФ используется в хлоропластах для синтеза органических соединений, в первую очередь углеводов.

Хромопласты. Пигменты красного и желтого цвета, находящиеся в хромопластах, придают различным частям растения красную и желтую окраску. Корень моркови, плоды томатов.

Лейкопласты являются местом накопления запасного питательного вещества – крахмала. Особенно много лейкопластов в клетках клубней картофеля. На свету лейкопласты могут превращаться в хлоропласты (в результате чего клетки картофеля зеленеют). Осенью хлоропласты превращаются в хромопласты и зеленые листья и плоды желтеют и краснеют.

9. Клеточный центр. Состоит из двух цилиндров, центриолей, расположенных перпендикулярно друг другу. Функции: опора для нитей веретена деления

10. Клеточные включения. Клеточные включения то появляются в цитоплазме, то исчезают в процессе жизнедеятельности клетки.

Плотные, в виде гранул включения содержат запасные питательные вещества (крахмал, белки, сахара, жиры) или продукты жизнедеятельности клетки, которые пока не могут быть удалены. Способностью синтезировать и накапливать запасные питательные вещества обладают все пластиды растительных клеток. В растительных клетках накопление запасных питательных веществ происходит в вакуолях.

Зерна, гранулы, капли. Функции: непостоянные образования, запасающие органические вещества и энергию

11. Ядро. Ядерная оболочка из двух мембран, ядерный сок, ядрышко. Функции: хранение наследственной информации в клетке и ее воспроизводство, синтез РНК – информационной, транспортной, рибосомальной. В ядерной мембране находятся споры, через них осуществляется активный обмен веществами между ядром и цитоплазмой. В ядре хранится наследственная информация не только о всех признаках и свойствах данной клетки, о процессах, которые должны протекать к ней (например, синтез белка), но и о признаках организма в целом. Информация записана в молекулах ДНК, которые являются основной частью хромосом. В ядре присутствует ядрышко. Ядро, благодаря наличию в нем хромосом, содержащих наследственную информацию, выполняет функции центра, управляющего всей жизнедеятельностью и развитием клетки.

uclg.ru

СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ КЛЕТКИ

Кле́тка— элементарная единица строения и жизнедеятельности всехорганизмов (кромевирусов, о которых нередко говорят как о неклеточных формахжизни), обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию,самовоспроизведению и развитию. Все живые организмы либо состоят из множества клеток (многоклеточныеживотные, растения игрибы), либо являютсяодноклеточными организмами (многиепростейшие ибактерии). Разделбиологии, занимающийся изучением строения и жизнедеятельности клеток, получил названиецитологии. В последнее время принято также говорить о биологии клетки, иликлеточной биологии.

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

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

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

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

Первым человеком, увидевшим клетки, был английский учѐный Роберт Гук (известный нам благодарязакону Гука). В1665 году, пытаясь понять, почемупробковое дерево так хорошо плавает, Гук стал рассматривать тонкие срезы пробки с помощью усовершенствованного иммикроскопа. Он обнаружил, что пробка разделена на множество крошечных ячеек, напомнивших ему соты в ульях медоносных пчел, и он назвал эти ячейки клетками(по-английскиcell означает «ячейка, клетка»).

В 1675 году итальянский врачМ. Мальпиги, а в1682 году — английский ботаникН. Грю подтвердили клеточное строение растений. О клетке стали говорить как о «пузырьке, наполненном питательным соком». В1674 году голландский мастерАнтоний ван Левенгук (Anton van Leeuwenhoek,1632—1723)с помощью микроскопа впервые увидел в капле воды «зверьков» — движущиеся живые организмы (инфузории, амѐбы, бактерии). Также Левенгук впервые наблюдал животные клетки —эритроциты исперматозоиды. Таким образом, уже к началу XVIII века учѐные знали, что под большим увеличением растения имеют ячеистое строение, и видели некоторые организмы, которые позже получили название одноклеточных. В1802—1808 годах французский исследовательШарль-Франсуа Мирбель установил, что все растения состоят из тканей, образованных клетками.Ж. Б. Ламарк в1809 году

распространил идею Мирбеля о клеточном строении и на животные организмы. В 1825 году чешский учѐныйЯ. Пуркине открыл ядро яйцеклетки птиц, а в1839 ввѐл термин «протоплазма». В 1831 году английский ботаникР. Броун впервые описал ядро растительной клетки, а в1833 году установил, что ядро является обязательным органоидом клетки растения. С тех пор главным в организации клеток считается не мембрана, а содержимое.

Методы исследования клеток

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

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

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

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

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

Оптическая микроскопия

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

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

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

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

Электронная микроскопия

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

сканирующую и трансмиссионную.

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

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

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

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

Строение клеток

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

прокариоты (доядерные) — более простые по строению;

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

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

Прокариотическая клетка

Прокариоты (отлат. pro — перед, до игреч. κάρῠον —ядро, орех) — организмы, не обладающие, в отличие от эукариот, оформленным клеточным ядром и другими внутренними мембранными органоидами (за исключением плоских цистерн у фотосинтезирующих видов, например, уцианобактерий). Единственная крупная кольцевая (у некоторых видов — линейная) двухцепочечная молекулаДНК, в которой содержится основная часть генетического материала клетки (так называемыйнуклеоид) не образует комплекса сбелками-гистонами (так называемогохроматина). К прокариотам относятсябактерии, в том числецианобактерии (сине-зелѐныеводоросли), иархеи. Основное содержимое клетки, заполняющее весь еѐ объѐм, — вязкая зернистая

цитоплазма.

Эукариотическая клетка

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

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

Строение эукариотической клетки. Схематическое изображение животной клетки.

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

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

Внутри клетка заполнена цитоплазмой, в которой расположены различныеорганоиды иклеточные включения, а также генетический материал в виде молекулыДНК. Каждый изорганоидов клетки выполняет свою особую функцию, а в совокупности все они определяют жизнедеятельность клетки в целом.

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

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

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

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

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

Существует несколько механизмов транспорта веществ через мембрану:

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

Облегченная диффузия — специальные мембранныебелки-переносчикиизбирательно связываются с тем или иным ионом, или молекулой и переносят их через мембрану.

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

белками-переносчиками,образующими так называемыеионные насосы. Наиболее изученным являетсяNа+/К+-насосв клетках животных, активно выкачивающий ионы Nа наружу, поглощая при этом ионы К+ .

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

Такая избирательная проницаемость физиологически очень важна, и ее отсутствие

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

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

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

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

Структура цитоплазмы.

Жидкую составляющую цитоплазмы также называют цитозолем. Под световым микроскопом казалось, что клетка заполнена чем-товроде жидкой плазмы или золя, в котором «плавают» ядро и другиеорганоиды. На самом деле это не так. Внутреннее пространство эукариотической клетки строго упорядочено. Передвижение органоидов координируется при помощи специализированных транспортных систем, так называемыхмикротрубочек, служащих внутриклеточными «дорогами», и специальных белковдинеинов икинезинов, играющих роль «двигателей». Отдельныебелковые молекулы также недиффундируют свободно по всему внутриклеточному пространству, а направляются в необходимые компартменты при помощи специальных сигналов на их поверхности, узнаваемых транспортными системами клетки.

Эндоплазматический ретикулум

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

которая называется эндоплазматическим ретикулумом (илиэндоплазматическая сеть,ЭПР илиЭПС). Ту часть ЭПР, к мембранам которого прикрепленырибосомы, относят кгранулярному (илишероховатому) эндоплазматическому

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

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

Аппарат Гольджи

Аппарат Гольджи (комплекс Гольджи)

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

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

Лизосомы

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

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

При внутриклеточном пищеварении ферменты выделяются из лизосом в пищеварительные вакуоли.

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

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

Ядро

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

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

	Цитоскелет
К элементам	цитоскелета относят белковые

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

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

Центриоли

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

колебаться для разных организмов от 1 до 3.

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

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

Митохондрии

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

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

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

studfiles.net

СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ КЛЕТКИ

Клетки разнообразны по форме и резко отличаются друг от друга своим внешним видом и внутренним строением. Однако различные клетки животных организмов имеют общие черты строения: они состоят из клеточной оболочки, или мембраны, клеточной плазмы (цитоплазмы), содержащей различные органоиды и ядра. Строение клетки хорошо видно под электронным микроскопом. Мембрана клетки состоит из нескольких организованных слоев белков и липидов. Ее толщина до 100 ангстрем [1 ангстрем равен 0,1 нм (нанометра), или 1х10-10 м, т. е. одной десятимиллионной части миллиметра].

Мембрана обладает избирательной проницаемостью к разным ионам. Из органоидов цитоплазмы наибольшее значение имеют митохондрии, внутренние мембраны, лизосомы, аппарат Гольджи, рибосомы, центросомы, или центриоли, и кинетосомы.

Рис. 12. Общая схема животной клетки под электронным микроскопом:
БМ — базальная мембрана, Д — десмосома, КГ — комплекс Гольджи, КР — корешок реснички, Л — лизосомы, М — митохондрии, Мв — микроворсинки, ПВ — пиноцитозная вакуоль, Р — ресничка, Ри — рибосомы, СВ — секреторная вакуоль, СМ — складка мембраны, Ц — центриоль, ЭР (г) — эндоплаз-матический ретикулум (гладкий), ЭР (ш) — эндоплазматический ретикулум (шероховатый), Я — ядро, Яд — ядрышко

Митохондрии освобождают энергию в виде химической энергии аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) из питательных веществ в процессе окисления и дыхания. Так как они доставляют энергию для процессов, протекающих в клетке, то их называют «силовыми станциями». В клетке имеется от 50 до 5000 митохондрий, в зависимости от ее типа и функции. Длина митохондрии 3—4 мкм, поэтому она видна в обычный микроскоп. Лизосомы содержат ферменты, участвующие в расщеплении макромолекул белков, нуклеиновых кислот и жиров на микромолекулы, которые в дальнейшем окисляются ферментами митохондрий. Внутренние мембраны являются продолжением наружной и образуют эндоплазматическую сеть канальцев, по которым движутся различные вещества, поступающие в клетку от наружной мембраны к ядру. Аппарат Гольджи, как предполагается, непрерывно создает новую мембрану. Рибосомы, состоящие из гранул РНК, покрывают внутреннюю поверхность мембраны. Их особенно много в клетках, синтезирующих большие количества белка. Две центросомы, или центриоли, которые обнаруживаются в клетке под обычным микроскопом во время ее деления, образуют полюсы веретена, растаскивающего хромосомы делящейся клетки по двум дочерним клеткам. Кинетосомы обнаруживаются только в клетках, движущихся при помощи ресничек, или жгутиков. Каждая кинетосома состоит из нитей (9 периферических и 2 центральных, несколько более толстых). Ферменты синтезируются в цитоплазме, особенно в рибосомах. Ядро клетки отграничивается от цитоплазмы мембраной, в которой есть отверстия; через них, по-видимому, проходят в обе стороны макромолекулы. В ядре находятся нити хроматина, в которых содержится вся ДНК клетки.

До начала деления ядра клетки хромосомы в нем не обнаруживаются, так как хроматин рассеян по всему ядру, а перед делением клетки он образует хромосомы.

ДНК, находящаяся в хромосомах, тесно связана с особыми белками гистонами, которые входят в структуру ее молекулы. В состав хромосом входят также магний, кальций, цинк, железо.

В ядре находятся шаровидные ядрышки, в которых много РНК. Вероятно, в них синтезируются белок и РНК. В ядре синтезируются ДНК и большая часть РНК. Из ядра РНК поступает в цитоплазму, которой она передает генетическую информацию от ДНК.

Содержание ДНК постоянно в каждом наборе хромосом клеток данного вида. В состав ДНК входят 4 азотистых основания: аденин, гуанин, тимин и цитозин. Каждое основание присоединено к молекуле пентозного сахара — дезоксирибозе и к молекуле фосфорной кислоты, которые регулярно чередуются между собой. Соединение азотистого основания с обеими молекулами называется нуклеотидом. Аденин и гуанин являются пуриновыми, а цитозин и тимин — пиримидиновыми основаниями.

Молекула ДНК свернута в двойную спираль, состоящую из двух попарно соединенных цепей нуклеотидов, в которых посредством водородных связей аденин соединен с тимином, а гуанин с цитозином. Определенная группировка нерегулярно расположенных пар нуклеотидов представляет собой ген, который, как часть молекулы ДНК, содержит программу строения отдельного белка, нуклеиновой кислоты или какой-либо особенности строения данного организма, изменяющейся с возрастом. Синтезирован в лаборатории ген, программирующий образование гемоглобина.

В ДНК есть гены двух типов: структурные, выдающие информацию, и гены-регуляторы, участвующие в синтезе особых белковых веществ — репрессоров, подавляющих активность структурных генов. Общее число генов (структурных и генов-регуляторов) у человека примерно б млн. Количество нуклеотидов, в одной молекуле ДНК в среднем 10 тыс., а ее средний молекулярный вес 10 млн. В одном гене содержится 500—1500 нуклеотидов. При старении в молекуле ДНК накапливается железо, что приводит к изменению ее физических и физико-химических свойств.

Рис. 13. Молекула ДНК свернута в двойную спираль.

Самовозобновление ДНК и ее синтез во время деления клетки, когда ее молекула удваивается, происходит при участии фермента ДНК-полимеразы. Образование на молекуле ДНК второй ее молекулы, или ее удвоение, называется репликацией. Репликация происходит по правилу дополнения, или комплементарное, т. е. если в одной цепи стоит аденин, то в другой цепи против него выстраивается всегда тимин, и наоборот. То же происходит с гуанином и РНК отличается от ДНК тем, что ее молекула имеет только одну цепь нуклеотидов, вместо тимина в ее состав входит другое азотистое основание — урацил, а вместо дезоксирибозы — рибоза.

В перерывах между репликациями на разных участках молекулы ДНК синтезируется молекула РНК при участии фермента РНК-полимеразы. При этом дезоксирибоза заменяется рибозой, а тимин — урацилом.

Этот процесс называется считыванием, переписыванием, или транскрипцией, а образовавшаяся РНК называется РНК-посредником, матричной, или информационной (иРНК). Матричная РНК копирует по принципу комплементарности только одну цепь ДНК.

Существует обратная транскрипция — перенос информации с РНК в ДНК, или превращение РНК в ДНК, и размножение ее молекул при участии комплекса ферментов.

Рис. 14. Схема синтеза белка в клетке с участием ДНК, РНК-посредника и РНК-переносчика

До 90% РНК клетки содержится в рибосомах, которые забирают иРНК, когда появляется потребность в синтезе белка. Молекулы иРНК примерно в 10 раз длиннее своей матрицы на ДНК. Таким образом, иРНК переходит из ядра в цитоплазму. Здесь с ней контактирует другая молекула РНК переносчика аминокислот из клеточной плазмы в рибосому, или транспортная РНК (тРНК). Одна молекула иРНК связана с несколькими рибосомами, которые скользят вдоль нее и при этом с участием тРНК, доставляющей разные аминокислоты, происходит считывание информации с иРНК и более сложный синтез молекулы белка посредством активирующих их ферментов и витамина С. Процесс этого считывания состоит в том, что каждая аминокислота закодирована в ДНК, а следовательно, и в иРНК, тремя рядом расположенными нуклеотидами, или триплетами. Из четырех нуклеотидов возможно образование 64 триплетов. Разница между триплетами ДНК и иРНК состоит в том, что в иРНК урацил занимает место тимина. В среднем гене ДНК содержится примерно 500 триплетов. Триплеты в иРНК называются кодонами. Процесс синтеза молекулы белка на матричной РНК при помощи РНК-переносчика аминокислот называется передачей, или трансляцией. Каждый кодон отличается от другого последовательным расположением и составом нуклеотидов и кодирует синтез одной из аминокислот. Молекула иРНК содержит 500 и больше нуклеотидов, а молекула тРНК только около 80 нуклеотидов.

Процесс построения молекулы белка из 150 аминокислот продолжается 1,5 мин. Многие из синтезируемых таким образом белков являются определенными ферментами, необходимыми для синтеза определенной аминокислоты. Синтез белка в хромосомах регулируется механизмом с обратной связью со стороны цитоплазмы. Однако состав ДНК является результатом мутаций и отбора. Генетическая непрерывность создается самовоспроизводящейся молекулой ДНК.

Реферат — Строение и функции клетки

План:

I. Цитология.

II. Строение клетки:

1. мембрана;

2. ядро;

3. цитоплазма:

а) органоиды:

1.эндоплазматическаясеть;

2.рибосомы;

3.комплексГольджи;

4.лизосомы;

5.клеточныйцентр;

6.энергетическиеорганоиды.

б)клеточные включения:

1. углеводы;

2. жиры;

3. белки.

III. Функции клеток:

1. деление клетки;

2. обмен веществ:

а)пластический обмен;

б)энергетический обмен.

3. раздражимость;

4. роль органических веществ в осуществлении функцийклетки:

а)белки;

б)углеводы;

в)жиры;

г)нуклеиновые кислоты:

1. ДНК;

2. РНК;

д) АТФ.

IV. Новые открытия в области клетки.

V. Хабаровские цитологи.

VI. Заключение

Цитология.

Цитология (греч. «цитос»- клетка, «логос» — наука) – наука о клетках. Цитология изучает строение ихимический состав клеток, функции клеток в организме животных и растений, размножениеи развитие клеток, приспособление клеток к условиям окружающей среды.

Современная цитология – наука комплексная. Она имеетсамые тесные связи с другими биологическими науками, например, с ботаникой,зоологией, физиологией, учением об эволюции органического мира, а также смолекулярной биологией, химией, физикой, математикой.

Цитология – одна из молодых биологических наук, еёвозраст около 100 лет. Возраст же термина «клетка» насчитывает около 300 лет.

Исследуя клетку как важнейшую единицу живого,цитология занимает центральное положение в ряду биологических дисциплин.Изучение клеточного строения организмов было начато микроскопами XVIIвека, в XIX веке была создана единая для всего органического мираклеточная теория (Т. Шванн, 1839). В ХХ веке быстрому прогрессу цитологииспособствовали новые методы: электронная микроскопия, изотопные индикаторы,культивирование клеток и др.

Название «клетка» предложил англичанин Р. Гук ещё в1665 г., но только в XIX веке началось её систематическое изучение. Несмотряна то, что клетки могут входить в состав различных организмов и органов(бактерий, икринок, эритроцитов, нервов и т.д.) и даже существовать каксамостоятельные (простейшие) организмы, в их строении и функциях обнаруженомного общего. Хотя отдельная клетка представляет собой наиболее простую формужизни, строение её достаточно сложно…

Строение клетки.

Клетки находятся в межклеточном веществе,обеспечивающем их механическую прочность, питание и дыхание. Основные частилюбой клетки – цитоплазма и ядро.

Мембрана.

Если рассматривать в микроскоп клетку какого-нибудьрастения, например, корешка лука, то видно, что она окружена сравнительнотолстой оболочкой. Оболочка совсем другой природы хорошо видна у гигантскогоаксона кальмара. Но не оболочка выбирает, какие вещества пускать и какие непускать в аксон. Оболочка клетки служит как бы дополнительным «земляным валом»,который окружает и защищает главную крепостную стену – клеточную мембрану с еёавтоматическими воротами, насосами, специальными «наблюдателями», ловушками идругими удивительными приспособлениями.

«Мембрана – крепостная стена клетки», но только в томсмысле, что она ограждает и защищает внутреннее содержимое клетки. Растительнуюклетку можно отделить от наружной оболочки. Можно разрушить оболочку убактерий. Тогда может показаться, что они вообще ничем не отделены отокружающего раствора – это просто кусочки студня с внутренними включениями.

Новые физические методы, прежде всего электронная микроскопия,не только позволили с несомненностью установить наличие мембраны, но ирассмотреть некоторые её детали.

Внутреннее содержимое клетки и её мембрана состоят восновном из одних и тех же атомов. Эти атомы – углерод, кислород, водород, азот– расположены в начале таблицы Менделеева. На электронной фотографии тонкогосреза клетки мембраны видны в виде двух тёмных линий. Общая толщина мембраныможет быть точно измерена с этих снимков. Она равно всего 70-80 А (1А = 10-8см), т.е. в 10 тыс. раз меньше толщины человеческого волоса.

Ядро.

Ядро — самый заметный и самый большой органоидклетки, который первым привлёк внимание исследователей. Клеточное ядро (лат. nucleus,греч. карион) открыто в 1831 году шотландским учёным Робертом Брауном. Егоможно сравнить с кибернетической системой, где имеет место хранение,переработка и передача в цитоплазму огромной информации, заключённой в оченьмалом объёме. Ядро играет главную роль в наследственности. Ядро выполняет такжефункцию восстановления целостности клеточного тела (регенерация), являетсярегулятором всех жизненных отправлений клетки. Форма ядра чаще всегошарообразная или яйцевидная. Важнейшей составной частью ядра является хроматин(от греч. хрома – цвет, окраска) – вещество, хорошо окрашивающееся ядернымикрасками.

Ядро отделено от цитоплазмы двойной мембраной, котораянепосредственно связана с эндоплазматической сетью и комплексом Гольджи. Наядерной мембране обнаружены поры, через которые (как и через наружнуюцитоплазматическую мембрану) одни вещества проходят легче, чем другие, т.е.поры обеспечивают избирательную проницаемость мембраны.

Внутреннее содержимое ядра составляет ядерный сок,заполняющий пространство между структурами ядра. В ядре всегда присутствуетодно или несколько ядрышек. В ядрышке образуются рибосомы. Поэтому междуактивностью клетки и размером ядрышек существует прямая связь: чем активнеепротекают процессы биосинтеза белка, тем крупнее ядрышки и, наоборот, вклетках, где синтез белка ограничен, ядрышки или очень невелики, или совсемотсутствуют.

В ядре расположены нитевидные образования – хромосомы.В ядре клетки тела человека (кроме половых) содержится по 46 хромосом.Хромосомы являются носителями наследственных задатков организма, передающихсяот родителей потомству.

Большинство клеток содержит одно ядро, но существуют имногоядерные клетки (в печени, в мышцах и др.). Удаление ядра делает клеткунежизнеспособной.

Цитоплазма.

Цитоплазма – полужидкая слизистая бесцветная масса,содержащая 75-85% воды, 10-12% белков и аминокислот, 4-6% углеводов, 2-3%жирови липидов, 1% неорганических и других веществ. Цитоплазматическое содержимоеклетки способно двигаться, что способствует оптимальному размещению органоидов,лучшему протеканию биохимических реакций, выделению продуктов обмена и т.д.Слой цитоплазмы формирует разные образования: реснички, жгутики, поверхностныевыросты

Органоиды.

Цитоплазма содержит ряд мельчайших структур клетки –органоидов, которые выполняют различные функции. Органоиды обеспечиваютжизнедеятельность клетки.

Эндоплазматическая сеть.

Название этого органоида отражает место расположенияего в центральной части цитоплазмы (греч. «эндон» — внутри). ЭПС представляетсобой очень разветвлённую систему канальцев, трубочек, пузырьков, цистернразной величины и формы, отграниченных мембранами от цитоплазмы клетки.

ЭПС бывает двух видов: гранулярная, состоящая изканальцев и цистерн, поверхность которых усеяна зёрнышками (гранулами) иагранулярная, т.е. гладкая (без гран). Граны в эндоплазматической сети ни чтоиное, как рибосомы. Интересно, что в клетках зародышей животных наблюдается восновном гранулярная ЭПС, а у взрослых форм – агранулярная. Зная, что рибосомыв цитоплазме служат местом синтеза белка, можно предположить, что гранулярнаяЭПС преобладает в клетках, активно синтезирующих белок. Считают, чтоагранулярная сеть в большей степени предоставлена в тех клетках, где идётактивный синтез липидов (жиров и жироподобных веществ).

Оба вида эндоплазматической сети не только участвуют всинтезе органических веществ, но и накапливают и транспортируют их к местамназначения, регулируют обмен веществ между клеткой и окружающей её средой.

Рибосомы.

Рибосомы – не мембранные клеточные органоиды,состоящие из рибонуклеиновой кислоты и белка. Их внутреннее строение во многомещё остаётся загадкой. В электронном микроскопе они имеют вид округлых илигрибовидных гранул.

Каждая рибосомы разделена желобком на большую ималенькую части (субъединицы). Часто несколько рибосом объединяются нитьюспециальной рибонуклеиновой кислоты (РНК), называемой информационной (и-РНК).Рибосомы осуществляют уникальную функцию синтеза белковых молекул изаминокислот.

Комплекс Гольджи.

Продукты биосинтеза поступают в просветы полостей иканальцев ЭПС, где они концентрируются в специальный аппарат – комплекс Гольджи,расположенный вблизи ядра. Комплекс Гольджи участвует в транспорте продуктовбиосинтеза к поверхности клетки и в выведении их из клетки, в формированиилизосом и т.д.

Комплекс Гольджи был открыт итальянским цитологомКамилио Гольджи (1844 – 1926) и в 1898 году был назван «комплексом (аппаратом)Гольджи». Белки, выработанные в рибосомах, поступают в комплекс Гольджи, акогда они требуются другому органоиду, то часть комплекса Гольджи отделяется, ибелок доставляется в требуемое место.

Лизосомы.

Лизосомы (от греч. «лизео» – растворяю и «сома» — тело) — это органоиды клетки овальной формы, окружённые однослойной мембраной.В них находится набор ферментов, которые разрушают белки, углеводы, липиды. Вслучае повреждения лизосомной мембраны ферменты начинают расщеплять и разрушатьвнутреннее содержимое клетки, и она погибает.

Клеточный центр.

Клеточный центр можно наблюдать в клетках, способныхделиться. Он состоит из двух палочковидных телец – центриолей. Находясь околоядра и комплекса Гольджи, клеточный центр участвует в процессе деления клетки,в образовании веретена деления.

Энергетические органоиды.

Митохондрии (греч. «митос» — нить, «хондрион» — гранула) называютэнергетическими станциями клетки. Такое название обуславливается тем, чтоименно в митохондриях происходит извлечение энергии, заключённой в питательныхвеществах. Форма митохондрий изменчива, но чаще всего они имеют вид нитей илигранул. Размеры и число их также непостоянны и зависят от функциональнойактивности клетки.

На электронных микрофотографияхвидно, что митохондрии состоят из двух мембран: наружной и внутренней.Внутренняя мембрана образует выросты, называемые кристами, которые сплошьустланы ферментами. Наличие крист увеличивает общую поверхность митохондрий,что важно для активной деятельности ферментов.

В митохонлриях обнаружены свои специфические ДНК ирибосомы. В связи с этим они самостоятельно размножаются при делении клетки.

Хлоропласты – по форме напоминают диск или шар с двойной оболочкой– наружной и внутренней. Внутри хлоропласта также имеются ДНК, рибосомы иособые мембранные структуры – граны, связанные между собой и внутреннеймембраной хлоропласта. В мембранах гран и находится хлорофилл. Благодаряхлорофиллу в хлоропластах происходит превращение энергии солнечного света вхимическую энергию АТФ (аденозинтрифосфат). Энергия АТФ используется вхлоропластах для синтеза углеводов из углекислого газа и воды.

Клеточные включения.

К клеточным включениям относятся углеводы, жиры ибелки.

Углеводы. Углеводы состоят из углерода, водорода и кислорода. Куглеводам относятся глюкоза, гликоген (животный крахмал). Многие углеводыхорошо растворимы в воде и являются основными источниками энергии дляосуществления всех жизненных процессов. При распаде одного грамма углеводовосвобождается 17,2 кДж энергии.

Жиры. Жиры образованы теми же химическими элементами, что и углеводы. Жирынерастворимы в воде. Они входят в состав клеточных мембран. Жиры также служатзапасным источником энергии в организме. При полном расщеплении одного граммажира освобождается 39, 1 кДж энергии.

Белки. Белки являются основными веществами клетки. Белки состоят из углерода,водорода, кислорода, азота, серы. Часто в состав белка входит фосфор. Белкислужат главным строительным материалом. Они участвуют в формировании мембранклетки, ядра, цитоплазмы, органоидов. Многие белки выполняют роль ферментов(ускорителей течения химических реакций). В одной клетке насчитывается до 1000разных белков. При распаде белков в организме освобождается примерно такое жеколичество энергии, как и при расщеплении углеводов.

Все эти вещества накапливаются в цитоплазме клетки ввидекапель и зёрен различной величины и формы. Они периодическисинтезируются в клетке и используются в процессе обмена веществ.

Функции клеток.

Клетка обладает различными функциями: деление клетки,обмен веществ и раздражимость.

Деление клетки.

Деление – это вид размножения клеток. Во время деленияклетки хорошо заметны хромосомы. Набор хромосом в клетках тела, характерный дляданного вида растений и животных, называется кариотипом.

В любом многоклеточном организме существует два видаклеток – соматические (клетки тела) и половые клетки или гаметы. В половыхклетках число хромосом в два раза меньше, чем в соматических. В соматическихклетках все хромосомы представлены парами – такой набор называется диплоидным иобозначается 2n. Парные хромосомы (одинаковые по величине, форме,строению) называются гомологичными.

В половых клетках каждая из хромосом в одинарномчисле. Такой набор называется гаплоидным и обозначается n.

Наиболее распространённым способом делениясоматических клеток является митоз. Во время митоза клетка проходит рядпоследовательных стадий или фаз, в результате которых каждая дочерняя клеткаполучает такой же набор хромосом, какой был у материнской клетки.

Во время подготовки клетки к делению – в периодинтерфазы (период между двумя актами деления) число хромосом удваивается. Вдолькаждой исходной хромосомы из имеющихся в клетке химических соединенийсинтезируется её точная копия. Удвоенная хромосома состоит из двух половинок –хроматид. Каждая из хроматид содержит одну молекулу ДНК. В период интерфазы вклетке происходит процесс биосинтеза белка, удваиваются также все важнейшиеструктуры клетки. Продолжительность интерфазы в среднем 10-20 часов. Затемнаступает процесс деления клетки – митоз.

Во время митоза клетка проходит следующие четыре фазы:профаза, метафаза, анафаза и телофаза.

В профазе хорошо видны центриоли – органоиды, играющиеопределённую роль в делении дочерних хромосом. Центриоли делятся и расходятся кразным полюсам. От них протягиваются нити, образующие веретено деления, котороерегулирует расхождение хромосом к полюсам делящейся клетки. В конце профазыядерная оболочка распадается, исчезает ядрышко, хромосомы спирализуются и укорачиваются.

Метафаза характеризуется наличием хорошо видимыххромосом, располагающихся в экваториальной плоскости клетки. Каждая хромосомасостоит из двух хроматид и имеет перетяжку – центромеру, к которойприкрепляются нити веретена деления. После деления центромеры каждая хроматидастановится самостоятельной дочерней хромосомой.

В анафазе дочерние хромосомы расходятся к разнымполюсам клетки.

В последней стадии – телофазе – хромосомы вновьраскручиваются и приобретают вид длинных тонких нитей. Вокруг них возникаетядерная оболочка, в ядре формируется ядрышко.

В процессе деления цитоплазмы все её органоидыравномерно распределяются между дочерними клетками. Весь процесс митозапродолжается обычно 1-2 часа.

В результате митоза все дочерние клетки содержат одинаковыйнабор хромосом и одни и те же гены. Следовательно, митоз – это способ деленияклетки, заключающийся в точном распределении генетического материала междудочерними клетками, обе дочерние клетки получают диплоидный набор хромосом.

Обмен веществ.

Основная функция клетки – обмен веществ. Измежклеточного вещества в клетки постоянно поступают питательные вещества икислород и выделяются продукты распада. Так, клетки человека поглощаюткислород, воду, глюкозу, аминокислоты, минеральные соли, витамины, а выводятуглекислый газ, воду, мочевину, мочевую кислоту и т.д.

Набор веществ, свойственный клеткам человека, присущи многим другим клеткам живых организмов: всем животным клеткам, некоторыммикроорганизмам. У клеток зелёных растений характер веществ существенно иной:пищевые вещества у них составляют углекислый газ и вода, а выделяется кислород.У некоторых бактерий, обитающих на корнях бобовых растений (вика, горох,клевер, соя), пищевым веществом служит азот атмосферы, а выводятся соли азотнойкислоты. У микроорганизма, селящегося в выгребных ямах и на болотах, пищевымвеществом служит сероводород, а выделяется сера, покрывая поверхность воды ипочвы жёлтым налётом серы.

Таким образом, у клеток разных организмов характерпищевых и выделяемых веществ различается, но общий закон действителен для всех:пока клетка жива, происходит непрерывное движение веществ – из внешней среды вклетку и из клетки во внешнюю среду.

Обмен веществ выполняет две функции. Первая функция –обеспечение клетки строительным материалом. Из веществ, поступающих в клетку, — аминокислот, глюкозы, органических кислот, нуклеотидов – в клетке непрерывнопроисходит биосинтез белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот. Биосинтез– это образование белков, жиров, углеводов и их соединений из более простыхвеществ. В процессе биосинтеза образуются вещества, свойственные определённымклеткам организма. Например, в клетках мышц синтезируются белки, обеспечивающиеих сокращение. Из белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот формируетсятело клетки, её мембраны, органоиды. Реакции биосинтеза особенно активно идут вмолодых, растущих клетках. Однако биосинтез веществ постоянно происходит вклетках, закончивших рост и развитие, так как химический состав клетки втечение её жизни многократно обновляется. Обнаружено, что «продолжительностьжизни» молекул белков клетки колеблется от 2-3 часов до нескольких дней. Послеэтого срока они разрушаются и заменяются вновь синтезированными. Таким образом,клетка сохраняет функции и химический состав.

Совокупность реакций, способствующих построению клеткии обновлению её состава, носит название пластического обмена (греч.«пластикос» — лепной, скульптурный).

Вторая функция обмена веществ – обеспечение клеткиэнергией. Любое проявление жизнедеятельности (движение, биосинтез веществ,генерация тепла и др.) нуждаются в затрате энергии. Для энергообеспеченияклетки используется энергия химических реакций, которая освобождается врезультате расщепления поступающих веществ. Эта энергия преобразуется в другиевиды энергии. Совокупность реакций, обеспечивающих клетки энергией, называют энергетическимобменом.

Пластический и энергетический обмены неразрывносвязаны между собой. С одной стороны, все реакции пластического обменануждаются в затрате энергии. С другой стороны, для осуществления реакцииэнергетического обмена необходим постоянный синтез ферментов, так как«продолжительность жизни» молекул ферментов невелика.

Через пластический и энергетический обменыосуществляется связь клетки с внешней средой. Эти процессы являются основнымусловием поддержания жизни клетки, источником её роста, развития ифункционирования.

Живая клетка представляет собой открытую систему,поскольку между клеткой и окружающей средой постоянно происходит обмен веществи энергии.

Раздражимость.

Живые клетки способны реагировать на физические ихимические изменения окружающей их среды. Это свойство клеток называетсяраздражимостью или возбудимостью. При этом из состояния покоя клетка переходитв рабочее состояние – возбуждение. При возбуждении в клетках меняется скоростьбиосинтеза и распада веществ, потребление кислорода, температура. Ввозбуждённом состоянии разные клетки выполняют свойственные им функции.Железистые клетки образуют и выделяют вещества, мышечные клетки сокращаются, внервных клетках возникает слабый электрический сигнал – нервный импульс,который может распространяться по клеточным мембранам.

Роль органических соединений в осуществлениифункций клетки.

Главная роль в осуществлении функций клеткипринадлежит органическим соединениям. Среди них наибольшее значение имеютбелки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты.

Белки.

Белки представляют собой большие молекулы, состоящиеиз сотен и тысяч элементарных звеньев – аминокислот. Всего в живой клеткеизвестно 20 видов аминокислот. Название аминокислоты получили из-за содержанияв своём составе аминной группы Nh3.

Белки в обмене веществ занимают особое место. Ф.Энгельс так оценил эту роль белков: «Жизнь – это способ существования белковыхтел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ сокружающей их внешней природой, причём с прекращением этого обмена веществпрекращается и жизнь, что приводит к разложению белка». И на самом деле, везде,где есть жизнь, находят белки.

Углеводы.

Углеводы поступают в организм в виде крахмала.Расщепившись в пищеварительном тракте до глюкозы, углеводы всасываются в кровьи усваиваются клетками.

Углеводы – главный источник энергии, особенно приусиленной мышечной работе. Больше половины энергии организм взрослых людейполучает за счёт углеводов. Конечные продукты обмена углеводов – углекислый гази вода.

В крови количество глюкозы поддерживается наотносительно постоянном уровне (около 0,11%). Уменьшение содержания глюкозывызывает понижение температуры тела, расстройство деятельности нервной системы,утомление. Повышение количества глюкозы вызывает её отложение в печени в видезапасного животного крахмала – гликогена. Значение глюкозы для организма неисчерпывается её ролью как источника энергии. Глюкоза входит в составцитоплазмы и, следовательно, необходима при образовании новых клеток, особеннов период роста.

Жиры.

Поступивший с пищей жир в пищеварительном трактерасщепляется на глицерин и жирные кислоты, которые всасываются в основном влимфу и лишь частично в кровь.

Жир используется организмом как богатый источникэнергии. При распаде одного грамма жира в организме освобождается энергии в двараза больше, чем при распаде такого же количества белков и углеводов. Жирывходят и в состав клеток (цитоплазма, ядро, клеточные мембраны), где ихколичество устойчиво и постоянно.

Скопления жира могут выполнять и другие функции.Например, подкожный жир препятствует усиленной отдаче тепла, околопочечный жирпредохраняет почку от ушибов и т.д.

Недостаток жиров в пище нарушает деятельностьцентральной нервной системы и органов размножения, снижает выносливость кразличным заболеваниям.

С жирами в организм поступают растворимые в нихвитамины (витамины A, D, E и др.), имеющие для человека жизненно важноезначение.

Нуклеиновые кислоты.

Нуклеиновые кислоты образуются в клеточном ядре.Отсюда и произошло название (лат. «нуклеус» — ядро). Входя в состав хромосом,нуклеиновые кислоты участвуют в хранении и передаче наследственных свойствклетки. Нуклеиновые кислоты обеспечивают образование белков.

ДНК.

Молекула ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота – былаоткрыта в клеточных ядрах ещё в 1868 году швейцарским врачом И.Ф. Мишером.Позднее узнали, что ДНК находится в хромосомах ядра.

Основная функция ДНК – информационная: порядок расположенияеё четырёх нуклеотидов (нуклеотид — мономер; мономер – вещество, состоящее изповторяющихся элементарных звеньев) несёт важную информацию – определяетпорядок расположения аминокислот в линейных молекулах белков, т.е. их первичнуюструктуру. Набор белков (ферментов, гормонов) определяет свойства клетки иорганизма. Молекулы ДНК хранят сведения об этих свойствах и передают их впоколения потомков, т.е. ДНК является носителем наследственной информации.

РНК.

РНК – рибонуклеиновая кислота – очень похожа на ДНК итоже построена из мономерных нуклеотидов четырёх типов. Главное отличие РНК отДНК – одинарная, а не двойная цепочка молекулы.

Различают несколько видов РНК, все они принимаютучастие в реализации наследственной информации, хранящейся в молекулах ДНК,через синтез белка.

АТФ.

Очень важную роль в биоэнергетике клетки играетадениловый нуклеотид, к которому присоединены два остатка фосфорной кислоты.Такое вещество называют аденозинтрифосфорной кислотой (АТФ). АТФ –универсальный биологический аккумулятор энергии: световая энергия Солнца иэнергия, заключённая в потребляемой пище, запасается в молекулах АТФ.

Энергию АТФ (Е) все клетки используют для процессовбиосинтеза, движения нервных импульсов, свечений и других процессовжизнедеятельности.

Новые открытия в области клетки.

Раковые клетки.

Два британца и американец разделят Нобелевскуюпремию за 2001 г. по медицине. Их открытия в области развития клеток, возможно,позволят разработать новые методы борьбы с раком.
Как сообщил представитель Нобелевского комитета, ученые-медики разделят премиюв $943 000. 61-летний американец Лиланд Хартвел работает в Исследовательскомраковом центре Фреда Хатчисона в Сиэтле. Британцы 58-летний Тимоти Хунт и52-летний Пол Нурс — сотрудники отделений Королевского фонда исследований ракав Хертфордшире и Лондоне.

Научные открытия, совершенные лауреатами касаютсяжизненного цикла раковых клеток. В частности, они обнаружили ключевыерегуляторы деления клеток — нарушение этого процесса ведет к возникновениюраковых клеток. Результаты исследований могут быть использованы при диагностикеболезни и имеют важное значение для перспективы создания новых методов лечениярака.
Трое победителей были определены утром 08.10.01 в результате голосования членовкомитета, которое прошло в Каролинском институте Стокгольма.

Клонирование.

/>Клонированнаяовца Долли явила миру технологию получения из взрослой клетки точной копииживотного. А значит, принципиально возможным стало получить точную копиючеловека.

И теперь человечество всталоперед вопросом: что будет, если кто-нибудь эту возможность реализует?..

Если вспомнить протрансплантацию органов, которая позволяет заменить одну или несколько«запчастей», то клонирование теоретически позволяет обеспечить полнуюзамену «агрегата» под названием человеческий организм.

Да это же решение проблемыличного бессмертия! Ведь благодаря клонированию из собственных планов на жизньможно исключить болезнь, инвалидность и даже смерть!

Звучит славно, не правда ли?Особенно, если учесть, что копии должны быть живыми и находиться при этом втаких условиях, чтобы как минимум не портились. Представляете себе эти«склады» живых человеческих «запчастей»?

А есть ведь еще и«польза» вторая — использование клонирования не только для полученияорганов, но и для проведения исследований и экспериментов на живом«материале».

Далее перед дерзающими маячитманящая идея воспроизводства Эйнштейнов, Пушкиных, Лобачевских, Ньютонов.Налепили гениев и рванули вперед по пути прогресса.

Однако буквально все — отученых до простой публики — сознают, что выращивание человека на«запчасти» порождает немало вопросов этического плана. Уже сейчасмировое сообщество располагает документами, согласно которым подобное не должнобыть позволено. Конвенция о правах человека устанавливает принцип:«Интересы и благо человеческого существа должны иметь приоритет надодносторонне рассматриваемыми интересами общества и развития науки».

Российское законодательствотакже устанавливает весьма жесткие ограничения на использование человеческого материала.Так, в предлагаемой медиками поправке к проекту «Закона о репродуктивныхправах граждан и гарантиях их осуществления» содержится такай пункт:«Человеческий эмбрион не может быть целенаправленно получен или клонированв научных, фармакологических или лечебных целях».

Вообще, дискуссии по этомуповоду в мире идут достаточно бурные. Если американские эксперты из федеральнойкомиссии по биотехнологиям еще только начинают изучать правовые и />этические аспекты этого открытия и представлять его на суд законодателей,то Ватикан остался верен своей прежней позиции, заявив о неприемлемостивмешательства человека в процессы репродукции и вообще — в генетическийматериал человека и животного. Исламские теологи выражают озабоченность тем,что клонирование людей нарушит и без того разрываемый противоречиями институтбрака. Индуисты и буддисты мучительно размышляют над тем, как соотнестиклонирование с проблемами кармы и дхармы.

Всемирная организация здравоохранения /ВОЗ/ такженегативно относится к клонированию собственно человека. Генеральный директорВОЗ Хироси Накадзима считает, что «использование клонирования дляпроизводства человека неприемлемо с этической точки зрения». СпециалистыВОЗ исходят из того, что применение метода клонирования к людям нарушило бытакие фундаментальные принципы медицинской науки и права, как уважениечеловеческого достоинства и безопасность человеческого генетическогопотенциала.

Вместе с тем ВОЗ не против исследований в областиклонирования клеток, поскольку это могло бы принести пользу, в частности, длядиагностики и изучения рака. Не возражают медики и против клонированияживотных, которое может содействовать изучению болезней, поражающих людей. Приэтом ВОЗ считает, что хотя клонирование животных способно принести существенныевыгоды медицине, нужно быть все время начеку, помня о возможных негативныхпоследствиях — таких, например, как перенос заразных болезней от животныхчеловеку.

Опасения, высказываемые по поводу клонирования всовременных культурах Запада и Востока, вполне объяснимы. Как бы суммируя их,известный французский цитобиолог Пьер Шамбон предлагает ввести 50-летниймораторий на вторжение в хромосомы человека, если это не направлено наустранение генетических дефектов и заболеваний.

А вот еще вопрос не из маловажных: клонируется лидуша? Можно ли вообще считать искусственного человека личностью, наделенной ею?

Точка зрения церкви на этот счет абсолютно однозначна.«Даже если такой искусственный человек будет создан руками ученых, у негоне будет души, а значит, это не человек, а зомби», — считает священникХрама Вознесения Христова отец Олег.

Но и в возможность создания клонированного человекапредставитель церкви не верит, так как убежден, что только Бог может сотворитьчеловека. «Чтобы в клетке ДНК, помимо чисто биологических и механическихсоединений начался процесс роста живого человеческого существа, наделенногодушой, в этом должен участвовать святой дух, а такого при искусственномзарождении жизни нет».

Хабаровские цитологи.

Вопросами цитологии и гистологии в Хабаровском краезанимались сотрудники Медицинского института (ныне ДальневосточныйГосударственный Медицинский Университет – ДВГМУ).

У истоков стоял Алов Иосиф Александрович, заведующийкафедрой гистологии в 1952 – 1961 гг. С 1962 по 1982 гг. заведовал лабораториейгистологии в Институте Морфологии Человека АМН СССР в г. Москва.

Ныне кафедру гистологии возглавляет Рыжавский БорисЯковлевич (с 1979 года), защитивший докторскую диссертацию в 1985 году.

Основными направлениями работы кафедры гистологииявляются следующие:

— овариоэктология (удаление яичника)и её влияние на формирование нормальной морфологии коры больших полушарий употомства (определяют особые количественные показатели, например, ростовыеиндексы и т.п.)

— влияние алкоголя и ноотропныхпрепаратов на потомство

— исследование плаценты и еёпатологий в ходе эмбриогенеза и влияние этих отклонений на дальнейшийонтогенез.

Используются главным образом классическиегистологические методики для решения этих задач.

Заключение.

Клетка – это самостоятельное живое существо. Онапитается, двигается в поисках пищи, выбирает, куда идти и чем питаться,защищается и не пускает внутрь из окружающей среды неподходящие вещества исущества. Всеми этими способностями обладают одноклеточные организмы, например,амёбы. Клетки, входящие в состав организма, специализированы и не обладаютнекоторыми возможностями свободных клеток.

Клетка – самая мелкая единица живого, лежащая в основестроения и развития растительных и животных организмов нашей планеты. Онапредставляет собой элементарную живую систему, способную к самообновлению,саморегуляции, самовоспроизведению. Клетка является основным «кирпичикомжизни». Вне клетки жизни нет.

Живая клетка является основой всех форм жизни на Земле– животной и растительной. Исключения – а, как известно, исключения лишний разподтверждают правила – составляют лишь вирусы, однако и они не могутфункционировать вне клеток, которые представляют собой «дом», где «живут» этисвоеобразные биологические образования.

Список используемой литературы:

1. Батуева А.С.«Биология. Человек», учебник для 9 класса.

2. Вернандский В.И.«Проблемы биогеохимии».

3. Воронцов Н.Н.,Сухорукова Л.Н. «Эволюция органического мира».

4. Дубинин Н.,Губарев В. «Нить жизни».

5. Затула Д.Г.,Мамедова С.А. «Вирус – друг или враг?».

6. Карузина И.П.«Учебное пособие по основам генетики».

7. Либерман Е.А.«Живая клетка».

8. Полянский Ю.И.«Общая биология», учебник для 10-11 классов.

9. Прохоров А.М.«Советский энциклопедический словарь».

10. Скулачёв В. «Рассказы обиоэнергетике».

11. Хрипкова А.Г., Колесов Д.В., МироновВ.С., Шепило И.Н. «Физиология человека».

12. Цузмер А.М., Петришина О.Л.«Биология, человек и его здоровье».

13. Чухрай Е.С. «Молекула, жизнь,организм».

14. Штрбанова С. «Кто мы? Книга о жизни,клетках и учёных».

www.ronl.ru

Строение и функции клетки

План:
I. Цитология.

II. Строение клетки:

1. мембрана;

2. ядро;

3. цитоплазма:

а) органоиды:

1.эндоплазматическая сеть;

2.рибосомы;

3.комплекс Гольджи;

4.лизосомы;

5.клеточный центр;

6.энергетические органоиды.

б) клеточные включения:

1. углеводы;

2. жиры;

3. белки.

III. Функции клеток:

1. деление клетки;

2. обмен веществ:

а) пластический обмен;

б) энергетический обмен.

3. раздражимость;

4. роль органических веществ в осуществлении функций клетки:

а) белки;

б) углеводы;

в) жиры;

г) нуклеиновые кислоты:

1. ДНК;

2. РНК;

д) АТФ.

IV. Новые открытия в области клетки.

V. Хабаровские цитологи.

VI. Заключение
Цитология.
Цитология (греч. «цитос» — клетка, «логос» — наука) – наука о клетках. Цитология изучает строение и химический состав клеток, функции клеток в организме животных и растений, размножение и развитие клеток, приспособление клеток к условиям окружающей среды.

Современная цитология – наука комплексная. Она имеет самые тесные связи с другими биологическими науками, например, с ботаникой, зоологией, физиологией, учением об эволюции органического мира, а также с молекулярной биологией, химией, физикой, математикой.

Цитология – одна из молодых биологических наук, её возраст около 100 лет. Возраст же термина «клетка» насчитывает около 300 лет.

Исследуя клетку как важнейшую единицу живого, цитология занимает центральное положение в ряду биологических дисциплин. Изучение клеточного строения организмов было начато микроскопами XVII века, в XIX веке была создана единая для всего органического мира клеточная теория (Т. Шванн, 1839). В ХХ веке быстрому прогрессу цитологии способствовали новые методы: электронная микроскопия, изотопные индикаторы, культивирование клеток и др.

Название «клетка» предложил англичанин Р. Гук ещё в 1665 г., но только в XIX веке началось её систематическое изучение. Несмотря на то, что клетки могут входить в состав различных организмов и органов (бактерий, икринок, эритроцитов, нервов и т.д.) и даже существовать как самостоятельные (простейшие) организмы, в их строении и функциях обнаружено много общего. Хотя отдельная клетка представляет собой наиболее простую форму жизни, строение её достаточно сложно…
Строение клетки.
Клетки находятся в межклеточном веществе, обеспечивающем их механическую прочность, питание и дыхание. Основные части любой клетки – цитоплазма и ядро.

Клетка покрыта мембраной, состоящей из нескольких слоёв молекул, обеспечивающей избирательную проницаемость веществ. В цитоплазме расположены мельчайшие структуры – органоиды. К органоидам клетки относятся: эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии, лизосомы, комплекс Гольджи, клеточный центр.
Мембрана.
Если рассматривать в микроскоп клетку какого-нибудь растения, например, корешка лука, то видно, что она окружена сравнительно толстой оболочкой. Оболочка совсем другой природы хорошо видна у гигантского аксона кальмара. Но не оболочка выбирает, какие вещества пускать и какие не пускать в аксон. Оболочка клетки служит как бы дополнительным «земляным валом», который окружает и защищает главную крепостную стену – клеточную мембрану с её автоматическими воротами, насосами, специальными «наблюдателями», ловушками и другими удивительными приспособлениями.

«Мембрана – крепостная стена клетки», но только в том смысле, что она ограждает и защищает внутреннее содержимое клетки. Растительную клетку можно отделить от наружной оболочки. Можно разрушить оболочку у бактерий. Тогда может показаться, что они вообще ничем не отделены от окружающего раствора – это просто кусочки студня с внутренними включениями.

Новые физические методы, прежде всего электронная микроскопия, не только позволили с несомненностью установить наличие мембраны, но и рассмотреть некоторые её детали.

Внутреннее содержимое клетки и её мембрана состоят в основном из одних и тех же атомов. Эти атомы – углерод, кислород, водород, азот – расположены в начале таблицы Менделеева. На электронной фотографии тонкого среза клетки мембраны видны в виде двух тёмных линий. Общая толщина мембраны может быть точно измерена с этих снимков. Она равно всего 70-80 А (1А = 10^-8 см), т.е. в 10 тыс. раз меньше толщины человеческого волоса.

Итак, клеточная мембрана – очень мелкое молекулярное сито. Однако мембрана – весьма своеобразное сито. Её поры скорее напоминают длинные узкие проходы в крепостной стене средневекового города. Высота и ширина этих проходов в 10 раз меньше длины. Кроме того, в этом сите отверстия встречаются очень редко – поры занимают у некоторых клеток только одну миллионную часть площади мембраны. Это соответствует всего одному отверстию на площади обычного волосяного сита для просеивания муки, т.е. с обычной точки зрения мембрана вовсе не сито.
Ядро.
Ядро — самый заметный и самый большой органоид клетки, который первым привлёк внимание исследователей. Клеточное ядро (лат. nucleus, греч. карион) открыто в 1831 году шотландским учёным Робертом Брауном. Его можно сравнить с кибернетической системой, где имеет место хранение, переработка и передача в цитоплазму огромной информации, заключённой в очень малом объёме. Ядро играет главную роль в наследственности. Ядро выполняет также функцию восстановления целостности клеточного тела (регенерация), является регулятором всех жизненных отправлений клетки. Форма ядра чаще всего шарообразная или яйцевидная. Важнейшей составной частью ядра является хроматин (от греч. хрома – цвет, окраска) – вещество, хорошо окрашивающееся ядерными красками.

Ядро отделено от цитоплазмы двойной мембраной, которая непосредственно связана с эндоплазматической сетью и комплексом Гольджи. На ядерной мембране обнаружены поры, через которые (как и через наружную цитоплазматическую мембрану) одни вещества проходят легче, чем другие, т.е. поры обеспечивают избирательную проницаемость мембраны.

Внутреннее содержимое ядра составляет ядерный сок, заполняющий пространство между структурами ядра. В ядре всегда присутствует одно или несколько ядрышек. В ядрышке образуются рибосомы. Поэтому между активностью клетки и размером ядрышек существует прямая связь: чем активнее протекают процессы биосинтеза белка, тем крупнее ядрышки и, наоборот, в клетках, где синтез белка ограничен, ядрышки или очень невелики, или совсем отсутствуют.

В ядре расположены нитевидные образования – хромосомы. В ядре клетки тела человека (кроме половых) содержится по 46 хромосом. Хромосомы являются носителями наследственных задатков организма, передающихся от родителей потомству.

Большинство клеток содержит одно ядро, но существуют и многоядерные клетки (в печени, в мышцах и др.). Удаление ядра делает клетку нежизнеспособной.
Цитоплазма.

Цитоплазма – полужидкая слизистая бесцветная масса, содержащая 75-85% воды, 10-12% белков и аминокислот, 4-6% углеводов, 2-3%жиров и липидов, 1% неорганических и других веществ. Цитоплазматическое содержимое клетки способно двигаться, что способствует оптимальному размещению органоидов, лучшему протеканию биохимических реакций, выделению продуктов обмена и т.д. Слой цитоплазмы формирует разные образования: реснички, жгутики, поверхностные выросты

Цитоплазма пронизана сложной сетчатой системой, связанной с наружной плазматической мембраной и состоящей из сообщающихся между собой канальцев, пузырьков, уплощённых мешочков. Такая сетчатая система названа вакуолярной системой.
Органоиды.
Цитоплазма содержит ряд мельчайших структур клетки – органоидов, которые выполняют различные функции. Органоиды обеспечивают жизнедеятельность клетки.

Эндоплазматическая сеть.

Название этого органоида отражает место расположения его в центральной части цитоплазмы (греч. «эндон» — внутри). ЭПС представляет собой очень разветвлённую систему канальцев, трубочек, пузырьков, цистерн разной величины и формы, отграниченных мембранами от цитоплазмы клетки.

ЭПС бывает двух видов: гранулярная, состоящая из канальцев и цистерн, поверхность которых усеяна зёрнышками (гранулами) и агранулярная, т.е. гладкая (без гран). Граны в эндоплазматической сети ни что иное, как рибосомы. Интересно, что в клетках зародышей животных наблюдается в основном гранулярная ЭПС, а у взрослых форм – агранулярная. Зная, что рибосомы в цитоплазме служат местом синтеза белка, можно предположить, что гранулярная ЭПС преобладает в клетках, активно синтезирующих белок. Считают, что агранулярная сеть в большей степени предоставлена в тех клетках, где идёт активный синтез липидов (жиров и жироподобных веществ).

Оба вида эндоплазматической сети не только участвуют в синтезе органических веществ, но и накапливают и транспортируют их к местам назначения, регулируют обмен веществ между клеткой и окружающей её средой.

Рибосомы.

Рибосомы – не мембранные клеточные органоиды, состоящие из рибонуклеиновой кислоты и белка. Их внутреннее строение во многом ещё остаётся загадкой. В электронном микроскопе они имеют вид округлых или грибовидных гранул.

Каждая рибосомы разделена желобком на большую и маленькую части (субъединицы). Часто несколько рибосом объединяются нитью специальной рибонуклеиновой кислоты (РНК), называемой информационной (и-РНК). Рибосомы осуществляют уникальную функцию синтеза белковых молекул из аминокислот.

Комплекс Гольджи.

Продукты биосинтеза поступают в просветы полостей и канальцев ЭПС, где они концентрируются в специальный аппарат – комплекс Гольджи, расположенный вблизи ядра. Комплекс Гольджи участвует в транспорте продуктов биосинтеза к поверхности клетки и в выведении их из клетки, в формировании лизосом и т.д.

Комплекс Гольджи был открыт итальянским цитологом Камилио Гольджи (1844 – 1926) и в 1898 году был назван «комплексом (аппаратом) Гольджи». Белки, выработанные в рибосомах, поступают в комплекс Гольджи, а когда они требуются другому органоиду, то часть комплекса Гольджи отделяется, и белок доставляется в требуемое место.

Лизосомы.

Лизосомы (от греч. «лизео» – растворяю и «сома» — тело) — это органоиды клетки овальной формы, окружённые однослойной мембраной. В них находится набор ферментов, которые разрушают белки, углеводы, липиды. В случае повреждения лизосомной мембраны ферменты начинают расщеплять и разрушать внутреннее содержимое клетки, и она погибает.

Клеточный центр.

Клеточный центр можно наблюдать в клетках, способных делиться. Он состоит из двух палочковидных телец – центриолей. Находясь около ядра и комплекса Гольджи, клеточный центр участвует в процессе деления клетки, в образовании веретена деления.

Энергетические органоиды.

Митохондрии (греч. «митос» — нить, «хондрион» — гранула) называют энергетическими станциями клетки. Такое название обуславливается тем, что именно в митохондриях происходит извлечение энергии, заключённой в питательных веществах. Форма митохондрий изменчива, но чаще всего они имеют вид нитей или гранул. Размеры и число их также непостоянны и зависят от функциональной активности клетки.

На электронных микрофотографиях видно, что митохондрии состоят из двух мембран: наружной и внутренней. Внутренняя мембрана образует выросты, называемые кристами, которые сплошь устланы ферментами. Наличие крист увеличивает общую поверхность митохондрий, что важно для активной деятельности ферментов.

В митохонлриях обнаружены свои специфические ДНК и рибосомы. В связи с этим они самостоятельно размножаются при делении клетки.

Хлоропласты – по форме напоминают диск или шар с двойной оболочкой – наружной и внутренней. Внутри хлоропласта также имеются ДНК, рибосомы и особые мембранные структуры – граны, связанные между собой и внутренней мембраной хлоропласта. В мембранах гран и находится хлорофилл. Благодаря хлорофиллу в хлоропластах происходит превращение энергии солнечного света в химическую энергию АТФ (аденозинтрифосфат). Энергия АТФ используется в хлоропластах для синтеза углеводов из углекислого газа и воды.

Клеточные включения.
К клеточным включениям относятся углеводы, жиры и белки.

Углеводы. Углеводы состоят из углерода, водорода и кислорода. К углеводам относятся глюкоза, гликоген (животный крахмал). Многие углеводы хорошо растворимы в воде и являются основными источниками энергии для осуществления всех жизненных процессов. При распаде одного грамма углеводов освобождается 17,2 кДж энергии.

Жиры. Жиры образованы теми же химическими элементами, что и углеводы. Жиры нерастворимы в воде. Они входят в состав клеточных мембран. Жиры также служат запасным источником энергии в организме. При полном расщеплении одного грамма жира освобождается 39, 1 кДж энергии.

Белки. Белки являются основными веществами клетки. Белки состоят из углерода, водорода, кислорода, азота, серы. Часто в состав белка входит фосфор. Белки служат главным строительным материалом. Они участвуют в формировании мембран клетки, ядра, цитоплазмы, органоидов. Многие белки выполняют роль ферментов (ускорителей течения химических реакций). В одной клетке насчитывается до 1000 разных белков. При распаде белков в организме освобождается примерно такое же количество энергии, как и при расщеплении углеводов.

Все эти вещества накапливаются в цитоплазме клетки в виде капель и зёрен различной величины и формы. Они периодически синтезируются в клетке и используются в процессе обмена веществ.

coolreferat.com

Клетка, ее строение и свойства

Все живые существа состоят из клеток — маленьких, окруженных мембраной полостей, заполненных концентрированным водным раствором химических веществ. Клетка — элементарная единица строения и жизнедеятельности всех живых организмов (кроме вирусов, о которых нередко говорят как о неклеточных формах жизни), обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию. Все живые организмы либо, как многоклеточные животные, растения и грибы, состоят из множества клеток, либо, как многие простейшие и бактерии, являются одноклеточными организмами. Раздел биологии, занимающийся изучением строения и жизнедеятельности клеток, получил название цитологии. Считается, что все организмы и все составляющие их клетки произошли эволюционным путем от общей преДНКовой клетки.

Примерная история клетки

Вначале под действием различных природных факторов (тепло, ультрафиолетовое излучение, электрические разряды) появились первые органические соединения, которые послужили материалом для построения живых клеток.

Ключевым моментом в истории развития жизни видимо стало появление первых молекул-репликаторов. Репликатор – это своеобразная молекула, которая является катализатором для синтеза своих собственных копий или матриц, что является примитивным аналогом размножения в животном мире. Из наиболее распространённых в настоящее время молекул, репликаторами являются ДНК и РНК. Например, молекула ДНК, помещённая в стакан с необходимыми компонентами, самопроизвольно начинает создавать свои собственные копии (хотя и значительно медленнее, чем в клетке под действием специальных ферментов).

Появление молекул-репликаторов запустило механизм химической (добиологической) эволюции. Первым субъектом эволюции были скорее всего примитивные, состоящие всего из нескольких нуклеотидов, молекулы РНК. Для этой стадии характерны (хотя и в очень примитивизированном виде) все основные черты биологической эволюции: размножение, мутации, смерть, борьба за выживание и естественный отбор.

Химической эволюции способствовал тот факт, что РНК является универсальной молекулой. Кроме того, что она является репликатором (т.е. носителем наследственной информации), она может выполнять функции ферментов (например, ферментов, ускоряющих репликацию, или ферментов, разлагающих конкурирующие молекулы).

В какой-то момент эволюции возникли РНК-ферменты, катализирующие синтез молекул липидов (т.е. жиров). Молекулы липидов обладают одним замечательным свойством: они полярные и имеют линейную структуру, причём толщина одного из концов молекулы больше, чем у другого. Поэтому молекулы липидов во взвеси самопроизвольно собираются в оболочки, близкие по форме к сферическим. Так что РНК, синтезирующие липиды, получили возможность окружать себя липидной оболочкой, значительно улучшившую устойчивость РНК к внешним факторам.

Постепенное увеличение длины РНК приводило к появлению многофункциональных РНК, отдельные фрагменты которых выполняли различные функции.

Первые деления клеток происходили, видимо, под действием внешних факторов. Синтез липидов внутри клетки приводил к увеличению её размеров и к потере прочности, так что большая аморфная оболочка разделялась на части под действием механических воздействий. В дальнейшем возник фермент, регулирующий этот процесс.

Строение клеток

Все клеточные формы жизни на земле можно разделить на два надцарства на основании строения составляющих их клеток — прокариоты (доядерные) и эукариоты (ядерные). Прокариотические клетки — более простые по строению, по-видимому, они возникли в процессе эволюции раньше. Эукариотические клетки — более сложные, возникли позже. Клетки, составляющие тело человека, являются эукариотическими. Несмотря на многообразие форм, организация клеток всех живых организмов подчинена единым структурным принципам.

Живое содержимое клетки — протопласт — отделено от окружающей среды плазматической мембраной, или плазмалеммой. Внутри клетка заполнена цитоплазмой, в которой расположены различные органоиды и клеточные включения, а также генетический материал в виде молекулы ДНК. Каждый из органоидов клетки выполняет свою особую функцию, а в совокупности все они определяют жизнедеятельность клетки в целом.

Прокариотическая клетка

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

У прокариотических клеток есть цитоплазматическая мембрана, также как и эукариотических. У бактерий мембрана двуслойная (липидный бислой), у архей мембрана довольно часто бывает однослойной. Мембрана архей состоит из веществ, отличных от тех, из которых состоит мембрана бактерий. Поверхность клеток может быть покрыта капсулой, чехлом или слизью. У них могут быть жгутики и ворсинки.

Рис.1. Строение типичной клетки прокариот

Клеточное ядро, такое как у эукариот, у прокариот отсутствует. ДНК находится внутри клетки, упорядоченно свернутая и поддерживаемая белками. Этот ДНК-белковый комплекс называется нуклеоид. У эубактерий белки, которые поддерживают, ДНК отличаются от гистонов, которые образуют нуклеосомы (у эукариот). А у архибактерий гистоны есть, и этим они похожи на эукариот. Энергетические процессы у прокариотов идут в цитоплазме и на специальных структурах — мезосомах (выростах клеточной мембраны, которые закручены в спираль для увеличения площади поверхности, на которой происходит синтез АТФ). Внутри клетки могут находиться газовые пузырьки, запасные вещества в виде гранул полифосфатов, гранул углеводов, жировых капель. Могут присутствовать включения серы (образующейся, например, в результате бескислородного фотосинтеза). У фотосинтетических бактерий имеются складчатые структуры, называемые тилакоидами, на которых идет фотосинтез. Таким образом, у прокариот, в принципе, имеются те же самые элементы, но без перегородок, без внутренних мембран. Те перегородки, которые имеются, являются выростами клеточной мембраны.

Размер различных представителей прокариотов представлен на схеме ниже. Самая маленькая бактерия – это паразитическая микоплазма (она живет внутри клеток эукариот). Она имеет размер 0,1 мкм. Самые большие представители прокариот видны невооруженным глазом (граница видимости – 70-80 мкм). Эта спирохета имеет длину 250 мкм. Типичный же представитель прокариот имеет размер 0,5 мкм в ширину и 2 мкм в ширину. Для сравнения приведены размеры вируса герпеса – одного из самых крупных вирусов (имеет размер, сравнимый с размерами паразитической микоплазмы), и вируса желтой лихорадки – одного из самых маленьких вирусов, в пять раз меньше вируса герпеса; а также размеры молекул глобулярных белков и эукариотических одноклеточных организмов (размеры у них намного больше, чем у прокариот).

Форма прокариотических клеток не так уж и разнообразна. Круглые клетки называются кокки. Такую форму могут иметь как археи, так и эубактерии. Стрептококки – это кокки, вытянутые в цепочку. Стафилококки – это «грозди» кокков, диплококки –кокки, объединенные по две клетки, тетрады — по четыре, и сарцины – по восемь. Палочкообразные бактерии называются бациллами. Две палочки – диплобациллы, вытянутые в цепочку – стрептобациллы. Еще выделяют коринеформные бактерии (с расширением на концах, похожим на булаву), спириллы (длинные завитые клетки), вибрионы (коротенькие загнутые клетки) и спирохеты (завиваются не так, как спириллы). Ниже проиллюстрировано все выше сказанное и приведены два представителя архебактерий. Хотя и археи, и бактерии относятся к прокариотическим (безядерным) организмам, строение их клеток имеет некоторые существенные отличия. Как уже было отмечено выше, бактерии имеют липидный бислой (когда гидрофобные концы погружены в мембрану, а заряженные головки торчат с двух сторон наружу), а археи могут иметь монослойную мембрану (заряженные головки имеются с двух сторон, а внутри единая целая молекула; эта структура может быть более жесткой, чем бислой). Ниже представлено строение клеточной мембраны архебактерии.

Бактерии и археи отличаются строением и размером РНК-полимеры. В состав бактериальных РНК-полимераз входит 4-8 белковых субъединиц, в сотав эукариотических РНК-полимераз входит 10-14 белковых субъединиц, а у архей размер промежуточный: 5-11 субъединиц. Рибосомы бактерий меньше рибосом эукариот и меньше, чем рибосомы архей (которые также имеют промежуточные размеры). По образу жизни археи отличаются от бактерий тем, что среди них нет паразитирующих организмов. Кроме того, археи часто живут в экстремальных условиях. Ниже представлен диапазон температур, в которых могут существовать прокариоты (от -10С до 110С). В зависимости от оптимальной температуры роста выделяют психрофилов (любителей холода), мезофилов (средний диапазон температур; к ним относятся все симбионты и паразиты человека) и термофилов (любителей тепла).

Эукариотическая клетка

Эукариоты (эвкариоты) (от греч. ευ — хорошо, полностью и κάρῠον — ядро, орех) — организмы, обладающие, в отличие от прокариот, оформленным клеточным ядром, отграниченным от цитоплазмы ядерной оболочкой. Генетический материал заключён в нескольких линейных двухцепочных молекулах ДНК (в зависимости от вида организмов их число на ядро может колебаться от двух до нескольких сотен), прикреплённых изнутри к мембране клеточного ядра и образующих у подавляющего большинства (кроме динофлагеллят) комплекс с белками-гистонами, называемый хроматином. В клетках эукариот имеется система внутренних мембран, образующих, помимо ядра, ряд других органоидов (эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи и др.). Кроме того, у подавляющего большинства имеются постоянные внутриклеточные симбионты — прокариоты — митохондрии, а у водорослей и растений — также и пластиды.

Животная клетка

Строение клетки животного базируется на трех основных составляющих – ядро, цитоплазма и клеточная оболочка. Вместе с ядром цитоплазма образует протоплазму. Клеточная оболочка – это биологическая мембрана (перегородка), которая отделяет клетку от внешней среды, служит оболочкой для клеточных органоидов и ядра, образует цитоплазматические отсеки. Если поместить препарат под микроскоп, то строение животной клетки легко можно увидеть. Клеточная оболочка содержит три слоя. Внешний и внутренний слои белковые, а промежуточный – липидный. При этом липидный слой делится еще на два слоя – слой гидрофобных молекул и слой гидрофильных молекул, которые располагаются в определенном порядке. На поверхности клеточной мембраны располагается особая структура – гликокаликс, которая обеспечивает избирательную способность мембраны. Оболочка пропускает необходимые вещества и задерживает те, которые приносят вред.

Рис.2. Строение животной клетки

Строение животной клетки нацелено на обеспечение защитной функции уже на этом уровне. Проникновение веществ через оболочку происходит при непосредственном участии цитоплазматической мембраны. Поверхность этой мембраны достаточно значительна за счет изгибов, выростов, складок и ворсинок. Цитоплазматическая мембрана пропускает как мельчайшие частицы, так и более крупные. Строение животной клетки характеризуется наличием цитоплазмы, в большинстве своем состоящей из воды. Цитоплазма – это вместилище для органоидов и включений.

Кроме этого цитоплазма содержит и цитоскелет – белковые нити, которые участвуют в процессе деления клетки, отграничивают внутриклеточное пространство и поддерживают клеточную форму, способность сокращаться. Важная составляющая цитоплазмы – гиалоплазма, которая определяет вязкость и эластичность клеточной структуры. В зависимости от внешних и внутренних факторов гиалоплазма может менять свою вязкость – становиться жидкой или гелеобразной. Изучая строение животной клетки, нельзя не обратить внимание на клеточный аппарат – органоиды, которые находятся в клетке. Все органоиды имеют собственное специфическое строение, которое обусловлено выполняемыми функциями.

Ядро – центральная клеточная единица, которая содержит наследственную информацию и участвует в обмене веществ в самой клетке. К клеточным органоидам относятся эндоплазматическая сеть, клеточный центр, митохондрии, рибосомы, комплекс Гольджи, пластиды, лизосомы, вакуоли. Подобные органоиды есть в любой клетке, но, в зависимости от функции, строение животной клетки может отличаться наличием специфических структур.

Функции клеточных органоидов: — митохондрии окисляют органические соединения и аккумулируют химическую энергию; — эндоплазматическая сеть благодаря наличию специальных ферментов синтезирует жиры и углеводы, ее каналы способствуют транспорту веществ внутри клетки; — рибосомы синтезируют белок; — комплекс Гольджи концентрирует белок, уплотняет синтезированные жиры, полисахариды, образует лизосомы и готовит вещества к выведению их из клетки или непосредственному использованию внутри нее; — лизосомы расщепляют углеводы, белки, нуклеиновые кислоты и жиры, по сути, переваривая поступающие в клетку питательные вещества; — клеточный центр участвует в процессе деления клетки; — вакуоли, благодаря содержанию клеточного сока, поддерживают тургор клетки (внутреннее давление).

Строение клетки живого чрезвычайно сложно — на клеточном уровне протекает множество биохимических процессов, которые в совокупности обеспечивают жизнедеятельность организма.

biofile.ru