строение клетки. клнточная теория и оргноиды к. Что нужно знать и уметь
 Скачать 6.58 Mb.
|
|
Тема 2. Что нужно знать и уметь?Знать: Положения клеточной теории Значение клеточной теории Методы изучения клеток Особенности строения прокариотической и эукариотической клетки Способы поступления веществ в клетку Строение и функции основных органоидов клетки Уметь: Сравнивать животную и растительную клетку Определять на рисунке прокариотическую и эукариотическую клетку; растительную и животную клетку Распознавать на рисунке органоиды клетки и их части Развитие знаний о клетке1655 г. – Роберт Гук с помощью микроскопа впервые установил клеточное строение растений на пробке, ввёл понятие «клетка» 1673 г. –Антоний Ван Левенгук описал наблюдения одноклеточных организмов: бактерий, дрожжей, инфузорий, эритроцитов, сперматозоидов и др. 1825 г. – Ян Пуркине – открыл ядро в яйцеклетке птиц, студенистое содержимое клеток и назвал протоплазмой 1831 г. Роберт Броун - описал ядро растительной клетки Создание клеточной теорииВ 1838 г. М.Шлейден пришёл к заключению, что ядро является обязательным компонентом всех растительных клеток. Т.Шванн, сопоставив клетки животных и растительных организмов, пришёл к выводу, что все они сходны. В 1839 г. М.Шлейден и Т.Шванн сформулировали основное положение клеточной теории: все растительные и животные организмы состоят из клеток, сходных по строению. В 1858 г. Рудольф Вирхов внёс в клеточную теорию важное дополнение: число клеток в организме увеличивается в результате их деления, т.к. клетка происходит только от клетки. Основные положения клеточной теорииВсе простые и сложные организмы состоят из клеток, способных к обмену с окружающей средой веществами, энергией, биологической информацией Клетки всех организмов сходны по строению и химическому составу Клетка — элементарная структурная, функциональная и генетическая единица живого Клетка — элементарная единица размножения и развития живого В многоклеточных организмах клетки дифференцированы по строению и функциям. Они объединены в ткани, органы и системы органов Клетка представляет собой элементарную, открытую живую систему, способную к саморегуляции, самообновлению и воспроизведению Значение клеточной теорииКлеточная теория
оказала существенное влияние на развитие биологии и послужила фундаментом для дальнейшего развития многих биологических дисциплин — эмбриологии, гистологии, физиологии и др. позволила сделать вывод о единстве происхождения всех живых организмов на Земле послужила предпосылкой возникновения теории эволюции Ч. Дарвина Цитология - наука о клетке (греч. “цитос" - клетка, “логос" - наука). Предмет цитологии - клетки многоклеточных животных и растений, а также одноклеточных организмов, к числу которых относятся бактерии, простейшие и одноклеточные водоросли. Цитология изучает строение и химический состав клеток, функции внутриклеточных структур, функции клеток в организме животных и растений, размножение и развитие клеток, приспособления клеток к условиям окружающей среды. Размеры клетокРазмеры клеток обычно порядка нескольких микрометров – микрон (1мкм = 0,001 мм); самые мелкие - от 0,5 до 1,2 мкм, что делает их недоступными для изучения невооружённым взглядом. Самая маленькая из известных сейчас клеток имеет размер 0,2 мкм, самая большая – неоплодотворенное яйцо эпиорниса– весит около 3,5 кг. Типичные размеры растительных и животных клеток составляют от 5 до 20 мкм. Методы изучения клетокСветовая микроскопия Электронная микроскопия Биохимический анализ Рентгеноструктурный анализ Меченых атомов (радиоактивных изотопов) Центрифугирование Клеточных культур Микрохирургия Кино- и фотосъёмка Формы организации жизниПрокариотические организмы (около 3000 видов бактерий и сине-зелёных (цианобактерий) объединены в Царство Дробянки. Прокариотические клетки не содержат настоящего ядра. Генетический материал содержится в кольцеобразной молекуле ДНК - нуклеоиде В цитоплазме нет мембранных органоидов: митохондрий, пластид, ЭПС, комплекса Гольджи, лизосом. Их функции выполняют складки и впячивания наружной мембраны — мезосомы. Поверх плазматической мембраны клетки прокариот покрыты оболочкой, она образована полисахаридами — пектином и муреином. Прокариоты часто имеют органоиды движения — жгутики и реснички. Общий план строения эукариотической клеткиЦитоплазматическая мембрана (плазмолемма)Все клетки имеют цитоплазматическую мембрану Строение цитоплазматической мембраны и мембран всех органоидов сходно и имеет липопротеидную структуру Липиды (фосфолипиды)в мембране образуют двойной внутренний слой Белки располагаются на внешней и внутренней поверхности мембраны (периферические), некоторые пронизывают всю ее толщину или погружены на разную глубину в липидный слой (интегральные) Основное свойство - избирательная проницаемость (полупроницаемость) Толщина мембраны составляет 7—8 нм (1 нм = 10−3 микрона) Схема строения и функции цитоплазматической мембраныФункции: Барьерная Рецепторная Транспортная Способы поступления веществ в клетку и выведения из клеткиПассивный транспорт - поступление веществ по градиенту концентрации без затрат энергии :
Активный транспорт – перемещение веществ против градиента концентрации с помощью транспортных белков с затратой энергии (калиево-натриевый насос) Везикулярный транспорт: фагоцитоз - захват клеточной мембраной твёрдых частиц пиноцитоз –захват клеточной мембраной пузырьков жидкости Эндоцитоз – поступление веществ в клетку Экзоцитоз – выведение из клетки веществ ЦитоплазмаВсе содержимое клетки, за исключением ядра, носит название цитоплазмы Цитоплазма включает: гиалоплазму (цитозоль) - вязкий водный раствор различных солей и органических веществ, пронизанный системой белковых нитей – цитоскелетом цитоскелет (внутриклеточный цитоплазматический скелет) — составная часть цитоплазмы, ее механический каркас. Цитоскелет представляет собой сложную трехмерную сеть микрофиламентов (белковые волокна) и микротрубочек (образованные молекулами белка) органоиды включения Ядро - самая крупная органелла эукариотической клетки ( D 3 -10 мкм) Состоит из ядерной оболочки, ядерного сока, хроматина и ядрышка (одного или нескольких). Ядерный сок (кариоплазма) имеет гелеобразную консистенцию, в его состав входят различные органические и неорганические вещества Хроматин под микроскопом имеет вид тонких тяжей, мелких гранул или глыбок. Основу хроматина составляют молекулы ДНК, соединенные со специфическими белками. В состав хроматина входят также молекулы РНК, синтез которых осуществляется на ДНК Ядрышки — плотные, округлые, не ограниченные мембраной участки ядра. Функции ядрышка: синтез рибосомных РНК и образование субъединиц рибосом Функции ядраВажнейшими функциями ядра являются: 1. Хранение наследственной информации и передача ее дочерним клеткам в процессе деления. 2. Управление процессами жизнедеятельности клетки. ХромосомыВ начале деления клетки хроматин уплотняется, образуя компактные структуры —хромосомы. Специальные ядерные белки при этом обеспечивают правильную укладку (спирализацию) молекулы ДНК, в результате чего ее длина во много раз уменьшается. Хромосомы - комплексы ДНК с белками (гистонами), содержащими большое количество лизина и аргинина. Каждая хромосома образована двумя сестринскими хроматидами. В состав каждой хроматиды входит одна молекула ДНК. Молекулы ДНК в сестринских хроматидах одной хромосомы идентичны, т. е. имеют одинаковую последовательность нуклеотидов. МитохондрииСтроение:
Внутренняя полость заполнена матриксом, содержащим ферменты, РНК, ДНК и рибосомы. Функции: синтез молекулы АТФ. Может синтезировать собственные белки, нуклеиновые кислоты. Митохондрия (mitochondrion): двумембранный, ДНК-содержащий органоид, вырабатывающий АТФ Это "энергетические станции"клетки - в ней происходит преобразование энергии пищевых веществ в энергию АТФ, необходимую для жизнедеятельности клетки и организма в целом. ПластидыПластида (plastid): самоудваивающиеся органеллы клеток растений, содержащие ДНК и рибосомы Пластиды могут быть разной окраски:
Лейкопласты - бесцветные пластиды Хромопласты - желтые, оранжевые, красные Строение: двумембранные органоиды, внутренняя мембрана образует граны, в которых находятся пигменты (хлорофилл и др.) Функции: Хлоропласты – фотосинтез Лекопласты - накопление запасных органических веществ, Хромопласты - привлечение насекомых-опылителей Строение хлоропластаХлоропласт двумембранный органоид, имеет форму двояковыпуклой линзы. Внутренняя мембрана образует впячивания, которые превращаются в замкнутые дисковидные образования — тилакоиды. Стопки лежащих друг над другом тилакоидов называются гранами. В мембранах тилакоидов содержится хлорофилл – зелёный пигмент Внутренняя среда хлоропласта — строма. В ней содержатся кольцевые молекулы ДНК, все типы РНК, рибосомы, запасные вещества (липиды, зерна крахмала) и различные белки, в том числе ферменты, участвующие в фиксации С02. Основная функция хлоропластов —фотосинтез. Кроме того, в них происходит синтез АТФ, некоторых липидов и белков Эндоплазматическая сетьСтроение ЭПС: полости, канальцы, трубочки из мембран заполненных бесструктурной жидкостью - матриксом.
Шероховатая (гранулярная) - к мембранам прикреплены рибосомы. На рибосомах происходит синтез белка. Функции ЭПС: разделяет цитоплазму на отдельные отсеки участвует в синтезе органических веществ, осуществляет транспорт веществ Комплекс ГольджиСтроение: окруженные мембранами полости (диктиосомы), трубочки и пузырьки Функции: накопление веществ, синтезированных на мембранах ЭПС, упаковка и их модификация, выведение органических веществ в виде мембранных пузырьков, образование лизосом. Пузырьки Гольджи транспортируют образовавшиеся вещества к цитоплазматической мембране, где происходит эндоцитоз. ЛизосомыСтроение: пузырьки овальной формы, снаружи мембрана, внутри ферменты. Функции: расщепление органических веществ, разрушение отмерших органоидов, уничтожение отработавших клеток. Имеют овальную форму и диаметр 0,5 мкм. В них находится набор ферментов, которые разрушают органические вещества. ВакуолиВ клетках растений, грибов и многих протистов содержатся вакуоли— крупные мембранные пузырьки или полости Образуются из пузыревидных расширений эндоплазматической сети или из пузырьков комплекса Гольджи Содержимое вакуолей — клеточный сок. Он представляет собой водный раствор различных неорганических и органических веществ Функции:
РибосомыРибосомы - немембранные органеллы, состоящий из рибосомных белков, молекул рРНК Это самые мелкие клеточные органеллы Строение: сферические структуры D ≈ 20 нм, состоящие из двух неравных субъединиц Функция : синтез белка в клетке Клеточный центрКлеточный центр имеется у большинства животных клеток, у некоторых грибов, водорослей, мхов и папоротников. Строение: состоит из двух цилиндров, центриолей, расположенных перпендикулярно друг другу. Функции:
Участвует в делении клетки Образует цитоскелет клетки: цитоплазматические микротрубочки расходятся во все стороны из этой области и определяют геометрию клетки, действуя как рельсы, ориентирующие перемещение различных органелл Клеточные включенияПлотные, в виде гранул включения содержат запасные питательные вещества (крахмал, белки, сахара, жиры) или продукты жизнедеятельности клетки, которые пока не могут быть удалены Клеточные включения не постоянны, то появляются в цитоплазме, то исчезают в процессе жизнедеятельности клетки Сравнение животной и растительной клетокОрганеллы, характерные для животной клетки
Тонкий слой полисахаридов и белков, покрывающий плазматическую мембрану Связь клетки с окружающей средой и другими клетками Состоит из двух центриолей Участвует в клеточном делении Жгутики, реснички и т.д., состоят из волокон белка Двигательная Гликокаликс Клеточный центр Органы движения Органеллы, характерные для растительной клетки
Клеточная стенка Пластиды Вакуоли 1. Какие организмы относятся к эукариотам? К прокариотам? 2. Какие понятия пропущены в биологических «уравнениях» и заменены вопросительными знаками? Поверхностный аппарат клетки + ? + ядро = эукариотическая клетка Цитоплазма = органоиды + включения + цитоскелет + ? Надмембранный комплекс + ? = поверхностный аппарат клетки 3. Назовите и охарактеризуйте основные методы изучения клетки. 4. Каков общий принцип строения клеток? О чем свидетельствует тот факт, что клетки различных организмов имеют общий план строения? 5. Как устроен поверхностный аппарат клеток? 6. Чем органоиды отличаются от включений? В клетках каких тканей и органов растений содержится больше всего включений? 7. В связи с чем некоторые клетки достигают сравнительно крупных размеров (яйцеклетки птиц и акул, клетки мякоти плодов и эндосперма семян, нейроны с отростками более 1 м)? Есть ли пределы увеличению (уменьшению) размеров клеток? Чем они обусловлены? Животная клетка Бактериальная клетка Растительная клетка Бактериальная клетка Что произойдёт с эритроцитами, если их поместить в солевой раствор? В воду? Почему? А что произойдёт с клеткой растения? Почему? |