1. Клеочная теория, этапы развития значения для биологии
 Скачать 217.54 Kb.
|
|
8.Метод электронной микроскопии, многообразие его возможностей. Плазматическая мембрана, особенности строения и функций. Электронная микроскопия позволяет работать при увеличениях до многих сотен тысяч раз, но только с высушенными, убитыми или нежизнедеятельными объектами. Ее научное значение исключительно велико, применение же в практических, в том числе диагностических, целях возможно, но пока не разработано. Общим как у световой, так и электронной микроскопии остается описание форм по увеличенному изображению объекта и сопоставление форм с различными функциональными, химическими и иными свойствами. В клеточной биологии особенно успешно используются два метода, основанные на получении механических реплик. Один из них - метод электронной микроскопии "замораживание-скалывание" - дает возможность изучать внутреннее строение клеточных мембран. Клетки замораживают при температуре жидкого азота (-196'С). Замороженный блок затем раскалывают лезвием ножа. Скол часто проходит через гидрофобную середину двойного слоя липидов, обнажая внутреннюю поверхность клеточных мембран. Образующуюся поверхность скола оттеняют платиной, органический материал удаляют и изучают полученные реплики в электронном микроскопе. Метод "замораживания - травления" используется для изучения внешней поверхности клеток и мембран. В данном случае клетки замораживают при очень низкой температуре и замороженный блок раскалывают лезвием ножа. Содержание льда вокруг клеток (и в меньшей степени внутри клеток) понижают возгонкой воды в вакууме при повышении температуры (процесс называют вакуумной сушкой). Участки клетки, подвергнутые такому травлению, затем оттеняют для приготовления платиновой реплики. Плазматическая мембрана отделяет содержимое клетки от окружающей среды. Все содержимое клетки за исключением ядра получило название цитоплазма. Строение мембраны: а) ранние работы по изучению проницаемости мембран показали, что органические растворители (спирт, эфир) проникают через мембрану быстрее, чем вода. Значит в мембране есть неполярная часть т.е. липиды, б) в 1935г. ученые предположили что в мембране имеется липидный бислой, заключен-ный между 2 слоями белка, в) 1959г. Роберстсон выдвинул гипотезу о строении элементарной мембраны. Он установил, что толщина мембраны 7,5 нм.В электронном микроскопе все мембраны представлены трехслойными. Трехслойность – это расположение белков и полярных липидов, г) методом замораживания-скалывания мембраны разделяются и легко изучается их структура. Благодаря этому методу были выявлены белки погруженные в липидный бислой, д) 1972г. Сингер и Николсон предложили жидко-мозаичную модель биологической мембраны. Белковые молекулы плавают в липидном бислое образуя своеобразную мозайку. Ф-ции: 1. Отделяет клеточное содержимое от внешней среды. 2) Регулирует обмен между клеткой и средой. 3) Делит клетку на отсеки. 3) Некоторые химические реакции проходят в мембранах (окислительное фосфорелирование). 5) Поддер-живает постоянную форму клетки. 6) Находятся рецепторные участки. Клеточные мембраны обладают избирательной проницательностью, т.е способностью регулировать проникновение в клетку различных веществ в нужных количествах 9.Поверхностный аппарат клетки. Является универсальной субсистемой,имеется у всех клеток, определяет границу между цитоплазмой и внеклеточной средой. В составе 3 компонента:1.Плазматическую мембрану,2.Надмембранный комплекс,3. Субмембранный. Плазмолемма – является структурной и функциональной основой поверхностного аппарата клетки и представляет собой сферически замкнутую биомембрану. Структура плазмолеммы соответствует жидкостно-мозаичной модели мембран. Межмембранные липиды (гидроф голов, нейтр шейка, гидрофоб хвосты (остатки жир кислот)) Билипидный слой. Интегральные белки связаны с липидами ковалентными: трансмембр, нетрансмем. Надмембранный комплекс, или гликокаликс является наружней частью поверхностного аппарата клетки, располагаясь над плазмолеммой. В состав надмембранного комплекса включают: 1. Углеводные остатки гликолипидов и гликопротеидов 2. Периферические и полуинтегральные мембранные белки. 3. Специфические углеводы. Субмембранный опорно-сократительный аппарат – под плазмолеммой, с внутренней стороны поверхностного аппарата клетки. Выделяют периферическую гиалоплазму и опорно-сократительную систему. Периферическая гиалоплазма –часть цитоплазмы, расположенной под плазмолеммой. Это жидкое высоко дифференцированное гетерогенное вещество, которое содержит в растворе разнообразные низкомолекулярные и высокомолекулярные молекулы. является микросредой в к протекают общие и специфические процессы метаболизма. В периферической гиалоплазме располагается ОСС Тонкие фибриллы 2-4нм образ цитоскелета, связыв элементы ОСС. Микрофиблиллы – нитевидные структуры, актин – миозиновая система. 5-7нм 1 сокращение мышц, 2 измен конфигур ПАК, 3 защита от осмот давления, 4 образ цитоскелета, 5 клеточн контакты, 6 транспорт в-в, 7 деление цитоплазмы. Скелетные (промежуточные филаменты) фибриллы – 10 нм, белки представ гомотетрамеры, устройство «кирпич кладки», устойчивы к хим/физ факторам 1 опор, 2 обр цитоскел, 3 образ клет контакт, 4 связ ПАК ядро и цитопл Микротрубочки – 20 нм, занимают наиболее отдаленное от плазмолеммы положение. Стенки микротрубочек сформированы белками тубулинами. 13 протофиламентов. Сборка происх в ЦОМТ (центросома). +кинезин-динеин 1 транспорт, 2 опор, 3 контакт, 4 формир веретено деления. 10. Клеточные контакты и структуры свободной клеточной стенке. Плотные контакты образуются путем точечного соединения мембран соседних клеток через трансмембранные белки клаудин и окклудин, встроенные рядами, которые могут пересекаться так, что образуют на поверхности скола как бы решетку или сеть. Фокальные контакты. Встречаются у многих клеток и особенно хорошо изучены у фибробластов. Они построены по общему плану со сцепляющими лентами, но выражены в виде небольших участков - бляшек на плазмолемме. В этом случае трансмембранные линкерные белки-интегрины специфически связываются с белками внеклеточного матрикса. Со стороны цитоплазмы эти же гликопротеиды связаны с примембранными белками, куда входит и винкулин, который в свою очередь связан с пучком актиновых филаментов. Функциональное значение фокальных контактов заключается как в закреплении клетки на внеклеточных структурах, так и создании механизма, позволяющего клеткам перемещаться. Щелевые контакты – щель 2-4нм, состоят из белковых каналов обеспечивают прохождение веществ до 1кДа. Коннексоны – регулируемые каналы, состоят из 6 коннексинов – белковые субъединицы М=26-54 кДа. Полудесмосомы – прикрепляют базальную часть плазматической мембраны эпителиальных клеток к базальной мембране. Интердигитации - межклеточные соединения, образованные выпячиваниями цитоплазмы одних клеток, вдающимися в цитоплазму других. За счет интердигитаций увеличивается прочность соединения клеток и площадь их контакта. 11.Клеточная стенка растений. Строение и функции – оболочки клеток растений, животных и прокариот, сравнение. По форме клетки необычайно разнообразны: одни имеют округлую форму, другие похожи на звездочки со многими лучами, третьи вытянутые и т.д. Различны клетки и по размеру – от мельчайших, с трудом различимых в световом микроскопе, до прекрасно видимых невооруженным глазом (например, икринки рыб и лягушек). Прокариоты (от лат. pro – перед, раньше, вместо и греч. karyon – ядро) – это организмы, клетки которых не имеют ограниченного мембраной ядра, т.е. все бактерии, включая архебактерии и цианобактерии. Общее число видов прокариот около 6000. Вся генетическая информация прокариотической клетки (генофор) содержится в одной-единственной кольцевой молекуле ДНК. Митохондрии и хлоропласты отсутствуют, а функции дыхания или фотосинтеза, обеспечивающие клетку энергией, выполняет плазматическая мембрана. Размножаются прокариоты без выраженного полового процесса путем деления надвое. Прокариоты способны осуществлять целый ряд специфических физиологических процессов: фиксируют молекулярный азот, осуществляют молочнокислое брожение, разлагают древесину, окисляют серу и железо. Эукариоты – это высшие организмы, имеющие четко оформленное ядро, которое оболочкой отделяется от цитоплазмы (кариомембраной). К эукариотам относятся все высшие животные и растения, а также одноклеточные и многоклеточные водоросли, грибы и простейшие. Ядерная ДНК у эукариот заключена в хромосомах. Эукариоты обладают клеточными органоидами, ограниченными мембранами. Отличия эукариот от прокариот – Эукариоты имеют настоящее ядро: генетический аппарат эукариотической клетки защищен оболочкой, схожей с оболочкой самой клетки. – Включенные в цитоплазму органоиды окружены мембраной. Строение клеток растений и животных Клетка любого организма представляет собой сис-тему. Она состоит из трех взаимосвязанных между собой частей: оболочки, ядра и цитоплазмы.
Строение оболочки клеток Клеточная оболочка располагается снаружи клетки, отграничивая последнюю от внешней или внутренней среды организма. Ее основу составляет плазмалемма (клеточная мембрана) и углеводно-белковая составляющая. Функции клеточной оболочки: – поддерживает форму клетки и придает механическую прочность клетке и организму в целом; – защищает клетку от механических повреждений и попадания в нее вредных соединений; – осуществляет узнавание молекулярных сигналов; – регулирует обмен веществ между клеткой и средой; – осуществляет межклеточное взаимодействие в многоклеточном организме. Функция клеточной стенки: – представляет собой внешний каркас – защитную оболочку; – обеспечивает транспорт веществ (через клеточную стенку проходит вода, соли, молекулы многих органических веществ). Наружный слой клеток животных, в отличие от клеточных стенок растений, очень тонкий, эластичный. Он не виден в световой микроскоп и состоит из разнообразных полисахаридов и белков. Поверхностный слой животных клеток называется гликокаликсом, выполняет функцию непосредственной связи клеток животных с внешней средой, со всеми окружающими ее веществами, опорной роли не выполняет. Под гликокаликсом животной и клеточной стенкой растительной клетки расположена плазматическая мембрана, граничащая непосредственно с цитоплазмой. В состав плазматической мембраны входят белки и липиды. Они расположены упорядоченно за счет различных химических взаимодействий друг с другом. Молекулы липидов в плазматической мембране расположены в два ряда и образуют сплошной липидный бислой. Молекулы белков не образуют сплошного слоя, они располагаются в слое липидов, погружаясь в него на разную глубину. Молекулы белков и липидов подвижны. 12. Гиалоплазма, строение и функции. Цитоплазма, ее структурные компоненты. Цитоплазма – это обязательный компонент клетки. Она размещена между плазмолеммой и кариолеммой. Структурными компонентами цитоплазмы является гиалоплазма, органеллы и включения. Гиалоплазма (от греч. hyalinos – прозрачный), или матрикс цитоплазмы, представляет собой очень важную часть клетки, ее внутренняя среда. Гиалоплазма – наиболее жидкая часть цитоплазмы, в которой содержатся органеллы и включения. В общем объеме цитоплазмы гиалоплазма составляет около 50%. Она включает цитозоль (воду с растворенными в ней неорганическими и органическими веществами) и цитоматрикс (трабекулярную сетку волокон белковой природы толщиной 2-3 нм). Гиалоплазма является сложной коллоидной системой, включающей в себя различные биополимеры: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды и др.. Эта система способна переходить из жидкого состояния в гелеобразный и наоборот. В организованной, упорядоченной, многокомпонентной системе гиалоплазмы отдельные зоны могут менять свое агрегатное состояние в зависимости от условий или от функциональной задачи; в бесструктурной, на первый взгляд, гиалоплазме могут возникать и распадаться различные фибриллярные, нитчатые комплексы белковых молекул. В состав гиалоплазмы входят, главным образом, различные глобулярные белки. Они составляют 20-25% общего содержания белков в эукариотической клетке. К важнейшим ферментам гиалоплазмы относятся ферменты метаболизма сахаров, азотистых оснований, аминокислот, липидов и других важных соединений, так же находятся ферменты активации аминокислот при синтезе белков, транспортные (трансферные) РНК (тРНК). В гиалоплазме с участием рибосом и полирибосом (полисом) происходит синтез белков, необходимых для собственно клеточных потребностей, для поддержания и обеспечения жизни данной клетки. Осмотические и буферные свойства клетки, в значительной степени определяются составом и структурой гиалоплазмы. Важнейшая роль гиалоплазмы заключается в том, что это полужидкая среда объединяет все клеточные структуры и обеспечивает химическое взаимодействие их друг с другом. Через гиалоплазму осуществляется большая часть внутриклеточных транспортных процессов: перенос аминокислот, жирных кислот, нуклеотидов, сахаров. В гиалоплазме идет постоянный поток ионов к плазматической мембране и от нее к митохондриям, к ядру и вакуолей. Гиалоплазма является основным вместилищем и зоной перемещения массы молекул АТФ. В гиалоплазме происходит отложение запасных продуктов: гликогена, жировых капель некоторых пигментов. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||