Главная страница
Навигация по странице:

  • Признак Прокариоты Эукариоты

  • Особенности жизнедеятельности клетки

  • Цитоплазма Цитоплазма

  • Функции

  • Аппарат (комплекс) Гольджи

  • Функции вакуолей

  • НЕМЕМБРАННЫЕ ОРГАНОИДЫ Рибосомы

  • Функции клеточного центра

  • лекция_клетка. Клеточные структуры и их функции


    Скачать 280 Kb.
    НазваниеКлеточные структуры и их функции
    Дата07.06.2019
    Размер280 Kb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлалекция_клетка.doc
    ТипДокументы
    #80806

    КЛЕТОЧНЫЕ СТРУКТУРЫ И ИХ ФУНКЦИИ

    Большинство организмов состоят из одной или многих микроскопических структурных единиц – клеток. Бактерии, простейшие, некоторые водоросли и грибы представляют собой отдельные клетки или колонии из нескольких десятков клеток. Грибы, высшие растения и животные состоят из многих миллионов и даже миллиардов клеток. Все клетки, за исключением бактериальных, построены по общему плану. Они имею ядро и разделены на многочисленные отсеки мембранными перегородками. Такие клетки называются эукариотическими, а организмы – эукариотами. Бактериальная клетка не имеет ядра и внутри устроена проще, чем эукариотическая. Такие клетки называются прокариотическими, а организмы – прокариотами.

    Особенности строения прокариотической и эукариотической клетки


    Признак

    Прокариоты

    Эукариоты

    Особенности строения клетки:

    Размер клетки

    1 – 10 мкм

    1 – 100 мкм


    Наличие ядра

    Обособленного ядра нет

    Морфологически обособленное ядро, отделенное от цитоплазмы двойной мембраной (оболочкой)



    Число хромосом и их строение

    У бактерий одна кольцевая хромосома, прикрепленная к мезосоме – двухцепочечная ДНК не связанная с белками-гистонами. У цианобактерий – несколько хромосом в центре цитоплазмы

    Определенное для каждого вида. Хромосомы линейные двухцепочечная ДНК связанная с белками-гистонами

    Организация генома

    Имеются до 1,5 тыс. генов. Большинство генов представлены единственной копией

    В зависимости от вида – от 5 до 200 тыс. генов (у человека – около 100 тыс.). Доля генов, представленных в нескольких копиях, может достигать 45% (при этом число копий одного гена может достигать нескольких тысяч). Это повышает надежность работы генома


    Рибосомы

    70 S. Распределены по цитоплазме

    80S. Находятся в цитоплазме в свободном состоянии или связаны с мембранами эндоплазматического ретикулюма (ЭПР). В пластидах и митохондриях содержатся рибосомы 70S

    Одномембранные замкнутые органеллы

    Отсутствуют. Их функции выполняют выросты клеточной мембраны

    Многочисленны: ЭПР, аппарат Гольджи, вакуоли, лизосомы и т.д.

    Двухмембранные органеллы

    Отсутствуют

    Митохондрии – у всех эукариотов; пластиды – у растений



    Клеточная стенка

    У бактерий содержится муреин, у цианобактерий – целлюлоза, пектиновые вещества, немного муреина. Для ее синтеза не требуется аскорбиновая кислота

    У растений – целлюлоза, у грибов – хитиновая, у животных – клеток клеточной стенки нет. Для ее синтеза необходима аскорбиновая кислота


    Жгутики

    Простого строения, не содержат микротрубочек. Диаметр 20 нм


    Сложного строения, содержат микротрубочки. Диаметр 200 нм

    Особенности жизнедеятельности клетки:

    Движение цитоплазмы

    Отсутствует

    Наблюдается часто

    Анаэробное клеточное дыхание

    У бактерий – в мезосомах; у цианобактерий – на цитоплазматических мембранах

    Происходит в митохондриях


    Фотосинтез

    Хлоропластов нет. происходит на мембранах, не имеющих специфической формы

    В хлоропластах, содержащих специализированные мембраны, собранные в граны

    Фагоцитоз и пиноцитоз

    Отсутствует (невозможен из-за жесткой клеточной стенки)

    Свойствен клеткам животных, у грибов и растений отсутствует


    Способы деления клетки

    Равновеликое бинарное поперечное деление, редко – почкование (почкующиеся бактерии). Митоз и мейоз отсутствуют

    Митоз, мейоз, амитоз

    Система пола

    Отсутствует

    Имеет место


    Клеточная мембрана

    С помощью светового микроскопа можно видеть только довольно толстую оболочку растительных клеток, простейших, но не удается обнаружить оболочку у большинства клеток многоклеточных животных.

    Электронный микроскоп позволяет увидеть, что любая клетка растений и животных, бактерий и простейших имеет очень тонкий внешний покров, которые называется наружной мембраной клетки, которая отграничивает цитоплазму от внешней среды. Плазматическая мембрана – плотная ультрамикроскопическая пленка (толщиной 7-10 нм), состоящая из нескольких слое.



    В основе мембраны лежит двойной слой липидов. В наибольшем количестве в мембранах присутствуют фософлипиды – водонерастворимые органические молекулы, имеющие полярные головки и длинные неполярные хвостики,

    представленные цепями жирных кислот. В их головках содержатся остатки фосфорной кислоты.

    В двойном слое хвостик липидов обращены друг к другу, а полярные головки остаются снаружи, образуя гидрофильные поверхности. С заряженными головками за счет электростатического взаимодействия связываются периферические мембранные белки. Другие белковые молекулы могут быть погружены в слой липидов за счет взаимодействия с их неполярными хвостиками – интегральные белки, а часть пронизывать мембрану насквозь – трансмембранные белки.

    Наружная мембрана пронизана многочисленными мельчайшими отверстиями –порами, диаметр которых составляет 8-10 ангстрем.

    Функции мембраны. Внутренняя среда клетки отличается от внешней окружающей среды по вязкости, химическому составу, содержанию ионов и многим других физическим и химическим факторам. Наружная мембрана отграничивает внутреннюю среду от внешней и поддерживает эти различия на протяжении всей жизни клетки. Через поры внутри клетки проникают ионы, воды и мелкие молекулы других веществ.

    Наружная мембрана регулирует проникновение ионов и молекул в клетку и выход их из нее во внешнюю среду. Такой обмен между клетками и средой происходит постоянно.

    Некоторые вещества, поступающие в клетку, имеют довольно большие размеры и не могут попасть внутри через поры. Поэтому их проникновение в клетку осуществляется путем фагоцитоза – захват и поглощение клеткой крупных частиц (иногда даже целых клеток и их частей). Через наружную мембрану в клетку проникают и капли жидкости, содержащиеся в растворенном и взвешенном состоянии различные вещества – пиноцитоз.

    Через мембрану из клетки выводятся ионы, разнообразные продукты обмена, а также вещества, синтезированные в клетке. К их числу относят так называемые секреты, которые вырабатываются в клетках различных желез (пищеварительный сок, слюна) и выводятся из клеток в виде мелких капель. Через мембрану выводятся и других продукты жизнедеятельности. Регулирует водный баланс клетки.

    Клетки, образующие разнообразные ткани многоклеточных организмов (эпителиальная, мышечная), прочно соединяются друг с другом за счет наружной мембраны. В местах соединения двух клеток мембрана каждой из них образует складки или выросты, которые придают соединениям особую прочность.

    У растительных клеток оболочка состоит из клетчатки, пектина, или хитина, и располагается над наружной мембраной, образуется за счет ее активной деятельности и представляет собой прочный внешний покров растительных клеток.
    Цитоплазма

    Цитоплазма – внутренняя полужидкая среда клетки, отграниченная от внешней среды наружной мембраной и содержащая ядро, все органоиды, включения и вакуоли. В цитоплазме содержится большое количество воды с растворенными в ней солями и разнообразные органические вещества, среди которых преобладают белки.

    Цитоплазма заполняет промежутки меду органоидами. С помощью светового микроскопа в ней не возможно разглядеть каких-либо структурных элементов и поэтому она кажется однородной. В электронный микроскоп можно увидеть, что цитоплазма имеет мелкозернистое строение, и многочисленные очень тонкие нити.

    Функции. Цитоплазма объединяет в одно целое ядро и органоиды, обеспечивает их взаимодействие.

    МЕМБРАННЫЕ ОРГАНОИДЫ

    Эндоплазматическая сеть (ретикулум)



    ЭПС – одномембранный органоид, отличающийся большой вариабельностью, встречающийся почти во всех эукариотических клетках. ЭПС представляет собой систему соединенных между собой канальцев и полостей различной формы и величины. Канальцы и полости соединены между

    собой и образуют ветвистую сеть, которая пронизывает всю цитоплазму клетки и контактирует со всеми клеточными органеллами. Полости и каналы отграничены от цитоплазмы мембраной. ЭПС служит местом прикрепления выходящих из ядра рибосом.

    ЭПС бывает двух типов:

    • шероховатая, или гранулярная, ЭПС выглядит как система плоских слоев, наружная сторона которых покрыта рибосомами. Слои расположены параллельно друг другу. Шероховатая ЭПС содержит уникальные белки, не встречающиеся в гладкой ЭПС. На шероховатой ЭПС идет синтез белков. Поэтому она особенно сильно развита в клетках, где синтезируется много белка (клетки различных желез).

    • гладкая, или агранулярная, ЭПС не содержит рибосом. В мембранах гладкой ЭПС находятся ферменты для синтеза и расщепления углеводов и липидов.

    Существует непрерывность между гладкой и шероховатой ЭПС, при этом гладкая ЭПС вторичная и происходит из шероховатой.

    Функции ЭПС. ЭПС – структурно-функциональная система, осуществляющая обмен и перемещение веществ внутри клетки. Основная функция шероховатой ЭПС – синтез белка, гладкая – синтез и расщепление липидов и углеводов.

    Аппарат (комплекс) Гольджи

    Этот органоид клетки назван так по имени итальянского ученого Камилло Гольджи, который впервые увидел его в цитоплазме нервных клеток (1898) и обозначил как сетчатый аппарат. Сейчас аппарат Гольджи обнаружен во всех клетках растительных и животных организмов, кроме эритроцитов млекопитающих. Форма и размеры его различны.



    Обычно аппарат Гольджи расположен вокруг клеточного ядра в растительных клетках, и вблизи клеточного центра в животных. В аппарат Гольджи входят три основные структуры: (1) полости,

    ограниченные мембранами и расположенные группами по 5-8; (2) сложная система трубочек, отходящих от полостей; (3) крупные и мелкие пузырьки, распоженные на концах трубочек. АГ – система уплощенных цистерн, уложенных в стопку, в которых происходит сортировка и упаковка поступающих из ЭПС макромолекул.

    Функции АГ. Вещества, необходимые клетке для внутреннего потребления, накапливаются в мелких мембранных пузырьках, отпочковывающихся от полостей АГ, и разносятся по цитоплазме. Вещества, произведенные клеткой «на экспорт», получают в АГ «удостоверение» в виде присоединяющихся полисахаридов и в таком виде выводятся из клетки.

    АГ участвует в образовании лизосом – самых мелких мембранных органелл клетки, представляющих собой пузырьки диаметром 0,5 мкм, содержащих гидролитические ферменты, способные расщеплять белки, углеводы, жиры и НК. Ферменты лизосом участвуют в расщеплении «старых» частей клетки, целых клеток и отдельных органов. Например, при развитии лягушки хвост головастиков «растворяется» благодаря действию лизосом. В мембранах лизосом есть системы, предохраняющие их от самопререаривания.

    Вакуоли

    Вакуоли – мембранные органеллы, которые являются резервуарами воды и растворенных в ней соединений. В некоторых зрелых растительных и грибных клетках на долю вакуолей приходится до 90% объема. Животные клетки имеют временные вакуоли, занимающие не более 5% их объема.

    Функции вакуолей. Вакуоли являются поставщиками молекул воды, необходимых для поддержания тургора и процесса фотосинтеза.

    Митохондрии

    Впервые митохондрии были обнаружены в мышцах насекомых в 1850 году и названы «саркосомами» и лишь в 1898 году Бенда назвал их митохондриями (от греческого «митос» - нить, «хондрос» - зернышко, крупинка).

    Митохондрии встречаются в цитоплазме большинства клеток животных и растений и представляют собой мелкие тельца размером от 0,2 до 7 мкм, разнообразные по форме – округлые, овальные, палочковидные, нитевидные. Количество митохондрий в различных клетках неодинаково и может быть по 1-2 в очень мелких клетках некоторых простейших и до нескольких десятков и сотен тысяч. Например, в одной клетке печени млекопитающих содержится около 2500 митохондрий. Митохондрии могут легко менять форму и размеры, а также перемещаться в цитоплазме.



    Митохондрии – двухмембранный органоид имеющий, гладкую наружную мембрану, не образующую никаких складок и выростов и внутреннюю мембрану, образующую многочисленные складки, направленные во внутреннюю полость митохондрий – кристы. У большинства

    митохондрий они располагаются в поперечном направлении и некоторые из них ветвятся. Число крист в различных клетках неодинаково. Внутренняя полость митохондрий заполнена полужидким гомогенным веществом – матриксом, в котором расположены митохондриальные рибосомы, на которых синтезируются митохондриальные белки, и НК.

    Функции митохондрий. На поверхности наружной и внутренней мембран митохондрий, особенно на поверхности крист, а также во внутренней полости располагается большое количество разнообразных ферментов, с которыми связана деятельность этих органоидов. К числу ферментов относятся, прежде всего, те, с помощью которого осуществляется дыхание клеток, а дыхание – одна из важнейших функций митохондрий, т.к. именно дыхание поставляет энергию, необходимую для синтеза важнейшего в деятельности клетки вещества – АТФ.

    АТФ синтезируется в митохондриях клеток всех организмов и представляет собой универсальный источник энергии, необходимой для осуществления процессов жизнедеятельности клетки и целого организма. Синтез АТФ представляет собой основную функцию митохондрий, благодаря которой их называют главными станциями клетки. Синтезированная в митохондриях АТФ свободно выходит в цитоплазму и дальше направляется к ядру и органоидам клетки, где используется заключенная в ней энергия.

    Кроме АТФ в митохондриях происходит синтез небольшого количества белков, которые входят в состав этих органоидов. В митохондриях синтезируется небольшое количество ДНК и РНК, которые в них же и содержатся.

    Новые митохондрии образуются путем деления старых, уже имеющихся в клетке митохондрий.

    Пластиды

    Впервые пластиды были описаны Левенгуком в 1676 году.

    Пластиды встречаются в цитоплазме всех растений, за исключением грибов и некоторых водорослей. Эти органоиды свойственны растительным клеткам, в клетках животных они отсутствуют. Различают три основных вида пластид: хлоро-, хромо- и лейкопласты. Хлоропласты – наиболее широко распространенные пластиды, которым принадлежит особо важная роль в живой природе.



    Структура пластид изучена на хлоропластах. Они имеют размер от 4-6 мкм и по форме напоминают двояковыпуклую линзу. Под гладкой наружной мембраной располагается складчатая внутренняя мембрана.

    Между складками можно видеть пузырьки – тилакоиды, уложенные в стопку – грану. В каждом хлоропласте около 50 гран, расположенных в шахматном порядке. Такое расположение обеспечивает максимальную освещенность каждой граны. В мембраны, формирующие тилакоиды, встроены пигменты, улавливающие свет, и ферменты, синтезирующие АТФ.

    В матриксе (внутренней среде) находятся ферменты, синтезирующие органические соединения с использованием АТФ. Как и митохондрии хлоропласты содержат собственную ДНК и рибосомы. Они способны к автономному размножению, не зависящему от деления клетки.

    НЕМЕМБРАННЫЕ ОРГАНОИДЫ

    Рибосомы

    Рибосомы были открыты с помощью электронного микроскопа и обнаружены в клетках всех организмов, начиная от бактерий и заканчивая млекопитающими.

    Рибосомы – неменбранные органоиды клетки, представляющие собой тельца или гранулы округлой формы, диаметром около 150-200 ангстрем. Каждая рибосома состоит из большой и малой субъединиц. Они называются 50-S и 30-S-субъединицами (S – коэффициент седиментации). Коэффициент седиментации бактериальной рибосомы равен 70-S (нельзя механически складывать 50-S и 30-S, т.к. конфирмации ассоциированной рибосомы отличается от конфирмации ассоциированной субъединицы). В цитоплазме эукариотических клеток находятся 80-S=60-S+40-S, каждая их которых содержит большое количество белков, отличающихся от белкового набора бактериальной хромосомы.

    Большая субъединица катализирует образование пептидной связи, а малая – удерживает и-РНК и т-РНК

    Функции рибосомсинтез белка. На рибосомах синтезируются все белки, которые сдержатся в клетке, а следовательно и в организме. На рибосомах происходит сборка белковых молекул из АК, имеющихся в цитоплазме каждой клетки. Синтез белка – сложный процесс, осуществляющийся не одной рибосомой, а целой группой, включающей до нескольких десятков рибосом.

    Клеточный центр

    В клетках животных и некоторых растений вблизи ядра находится органоид, который называют клеточным центром. Основную часть клеточного центра составляют два маленьких тельца – центриоли, расположенные в небольшом участке уплотненной цитоплазмы.

    Центриоли имеют форму цилиндра, стенки которого состоят из мельчайших продольных трубочек. В середине цилиндра находится полость, заполненная однородным веществом. В клетке имеются две центриоли расположенные перпендикулярно друг другу. Перед делением клетки возле каждой центриоли образуется дочерняя центриоль. От центриолей, расходящихся к полюсам клетки, протягиваются микротрубочки, образующие веретено деления, которое обеспечивает распределение хромосом между дочерними клетками.

    Функции клеточного центра. Клеточный центр играет большую роль в организации цитоскелета: многочисленные цитоплазматические микротрубочки расходятся во все стороны именно из этой области. Они определяют геометрию клетки, действуя как своего рода рельсы, ориентирующие перемещение различных органелл.

    ЯДРО



    Ядро – обязательный компонент эукариотической клетки. В большинстве клеток содержится лишь одно ядро, и такие клетки называются одноядерными. Но существуют клетки с двумя, тремя и даже сотнями ядер и называются многоядерными. Многоядерные клетки встречаются у простейших, в печени, костном

    мозге, в мышцах и соединительной ткани позвоночных животных. Размеры и форма ядра зависит от размера и формы клетки. Ядро может занимать 10, реже 50%, от объема клетки.

    В структуре ядра различают:

    • ядерную оболочку, отделяющую ядро от цитоплазмы. Она состоит из двух мембран – наружной и внутренней – между которыми находится узкое пространство, заполненное полужидким веществом. Мембраны имеют трехслойное строение. В ядерной оболочке находится большое количество мельчайших пор, через которые из ядра в цитоплазму и обратно поступают белки, углеводы, жиры, НК, вода, разнообразные ионы, т.е. осуществляется непрерывный обмен между ядром и цитоплазмой.

    Ядерная оболочка – обязательная структура ядра клеток всех организмов за исключением бактерий и сине-зеленых водорослей. У этих организмов ядро не отделено от цитоплазмы и ДНК располагается прямо в цитоплазме, занимая центральную ее часть.

    • ядерный сок представляет собой полужидкое вещество, находящееся под ядерной оболочкой и заполняющее всю полость ядра. В ядерном соке находятся ядрышко и хромосомы, в него поступают разнообразные вещества из цитоплазмы и концентрируются все вещества, выходящие из ядра в цитоплазму. В составе преобладают белки, НК и углеводы.

    • ядрышко – плотное округлое тельце, размеры которого могут изменяться от 1-2 до 10 мкм и более. Количество ядрышек также может изменяться. В состав ядрышка входит РНК и белки. Здесь происходит синтез РНК.

    • хроматин – материал, из которого формируются хромосомы при делении ядра. Хромосомы – в максимальной степени спирализованный хроматин, и являются важнейшей составляющей частью ядра. В хромосомах сосредоточена ДНК, в которой заключена наследственная информация, передающаяся из поколения в поколение у каждого вида организмов. Хромосомы видны только в делящихся клетках, в неделящихся (в период интерфазы) они не видны. В неделящемся ядре нитевидные хромосомы свободно располагаются в ядерном соке, переплетаются между собой и различить каждую хромосому становится трудно. Важнейшим процессом в период интерфазы является синтез ДНК, в результате которого каждая хромосома удваивается.

    Функции ядра. Организация внутриклеточного пространства в период интерфазы, передача наследственной информации от материнской особи к дочерней.


    написать администратору сайта