Строение клетки

Приложение

Особенности строения клетки

Содержание

1. Составные части клеток
2. Одномембранные органоиды
1. Эндоплазматическая сеть
2. Аппарат Гольджи
3. Лизосомы
4. Вакуоли
3. Двумембранные органоиды
1. Митохондрии
2. Пластиды
4. Немембранные органоиды
1. Рибосомы
2. Клеточный центр

 

Все клетки состоят из трех основных частей:

1. Клеточная  оболочка ограничивает клетку от окружающей среды.

2.Цитоплазма составляет внутреннее содержим клетки.

3. Ядро (у прокариот — нуклеоид). Содержит генетический материал клетки.

Клеточная оболочка

Строение клеточной оболочки. Основу клеточной оболочки составляет плазматическая мембрана (наружная клеточная мембрана, плазмолемма) — биологическая мембрана, ограничивающая внутренние содержимое клетки от внешней среды.

Все биологические мембраны представляют собой двойной слой липидов, гидрофобные концы которых обращены внутрь, а гидрофильные головки — наружу. В него на различную глубину погружены белки, некоторые из которых пронизывают мембрану насквозь. Белки способны перемещаться в плоскости мембраны. Мембранные белки выполняют различные функции: транспорт различных молекул; получение и преобразован: сигналов из окружающей среды; поддержание структуры мембран. Наиболее важное свойство мембран — избирательная проницаемость.

Плазматические  мембраны животных клеток имеют снаружи слой гликокаликса, состоящий из гликопротеинов и гликолипидов, и выполняющий сигнальную и рецепторную функции. Он играет важную роль в объединении клеток в ткани. Плазматические мембраны растительных клеток покрыты клеточной стенкой из целлюлозы. Поры в стенке позволяют пропускать воду и небольшие молекулы, а жесткость обеспечивает клетке механическую опору и защиту.

Функции клеточной оболочки.

Клеточная оболочка выполняет следующие функции: определяет и поддерживает форму клетки; защищает клетку от механических воздействий и проникновения повреждающих биологических агентов; отграничивает внутреннее содержимое клетки; регулирует обмен веществ между клеткой и окружающей средой, обеспечивая постоянство внутриклеточного состава; осуществляет узнавание многих молекулярных сигналов (например, гормонов); участвует в формировании межклеточных контактов и различного рода специфических выпячиваний цитоплазмы (микроворсинок, ресничек, жгутиков).

Механизмы проникновения  веществ в клетку.

Между клеткой и окружающей средой постоянно происходит обмен веществом. Ионы и небольшие молекулы транспортируются через мембрану путем пассивного или активного транспорта, макромолекулы и крупные частицы — путем эндо - и экзоцитоза.

Пассивный транспорт — перемещение вещества по градиенту концентрации, осуществляется без затрат энергии, путем простой диффузии, осмоса или облегчение диффузии с помощью белков-переносчиков.

Активный транспорт — перенос вещества белками-переносчиками против градиента концентрации, связан с затратами энергии.

Эндоцитоз - поглощение веществ путем окружения их выростами плазматической мембраны с образованием окруженных мембраной пузырьков.

Экзоцитоз - выделение веществ из клетки путем окружения их вы ростами плазматической мембраны с образованием oкруженных мембраной пузырьков. Поглощение и выделение твердых и крупных частиц получило соответственно названия фагоцитоз и обратный фагоцитоз, жидких или растворенных частичек — пиноцитоз и обратный пиноцитоз.

 

Цитоплазма

Цитоплазма представляет собой внутреннее содержимое клетки и состоит из основного вещества (гиалоплазмы) и находящихся в нем разнообразных внутриклеточных структур (включений и органоидов).

Гиалоплазма (матрикс) — это водный раствор неорганических и органических веществ, способный изменять свою вязкость и находящийся в постоянном движении.

Цитоплазматические структуры клетки представлены включениями и органоидами. Включения — непостоянные структуры цитоплазмы в виде гранул (крахмал, гликоген, белки) и капель (жиры). Органоиды (органеллы) — постоянные и обязательные компоненты большинства клеток, имеющие специфическую структуру и выполняющие жизненно важные функции. Органоиды бывают мембранные (одномембранные и двумембранные) и немембранные.

Одномембранные органоиды  клетки: эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли.

Эндоплазматический  ретикулум (эндоплазматическая сеть) — система соединенных между собой полостей, трубочек и каналов, отграниченных от цитоплазмы одним слоем мембраны и разделяющих цитоплазму клеток на изолированные пространства. Это необходимо, чтобы отделить множество параллельно идущих реакций.

Выделяют шероховатый эндоплазматически ретикулум (на его поверхности расположены рибосомы: на которых синтезируется белок) и гладкий эндоплазматический ретикулум (на его поверхности осуществляется синтез липидов и углеводов).

Аппарат Гольджи (пластинчатый комплекс) представляет собой стопку из 5—20 уплощенных дисковидных: мембранных полостей и отшнуровывающихся от них микоропузырьков. Его функция — трансформация накопление, транспорт поступающих в него веществ к различным внутриклеточным структурам или за пределы клетки. Мембраны аппарата Гольджи способны образовывать лизосомы.

Лизосомы — мембранные пузырьки, содержащие литические ферменты. В лизосомах перевариваются как поступающие в клетку путем эндоцитоза продукты, так и составные части клеток или клетки целиком (автолиз). Различают первичные и вторичные лизосомы. Первичные лизосомы — это отшнуровывающиеся от полостей аппарата Гольджи микропузырьки, окруженные одиночной мембраной и содержащие набор ферментов. После влияния первичных лизосом с субстратом, подлежащим расщеплению, образуются вторичные лизосоты (например, пищеварительные вакуоли простейших).

Вакуоли — наполненные жидкостью мембранные мешки. Мембрана называется тонопластом, а содержимое — клеточным соком. В клеточном соке могут находиться запасные питательные вещества, растворы пигментов, отходы жизнедеятельности, гидролитические ферменты. Вакуоли участвуют в регуляции водно-солевого обмена, создании тургорного давления, накоплении запасных веществ и выведении из обмена токсичных соединений.

Эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы и вакуоли являются одномембранными структурами и образуют единую мембранную систему клетки.

 

Двумембранные органоиды клетки: митохондрии и пластиды.

В клетках эукариот имеются также органоиды, изолированные от цитоплазмы двумя мембранами. Это митохондрии и пластиды. Они имеют собственную кольцевую молекулу ДНК, рибосомы мелкого размера и способны делиться. Это послужило основой появления симбиотической теории возникновения эукариот. Согласно этой теории в прошлом митохондрии и пластиды являлись самостоятельными прокариотами, перешедшими позднее к эндосимбиозу с другими клеточными организмами.

Митохондрии — органоиды палочковидной, овальной или округлой формы. Содержимое митохондрий (матрикс) ограничено от цитоплазмы двумя мембранами: наружной гладкой и внутренней, образующей складки (кристы). В митохондриях образуются молекулы АТФ.

Пластиды — органоиды, окруженные оболочкой, состоящей из двух мембран, с гомогенным веществом внутри (стролюй). Пластиды характерны только для клеток фотосинтезирующих эукариотических организмов.

В зависимости от окраски различают хлоропласты, хромопласты и лейкопласты.

Хлоропласты - зеленые пластиды, в которых протекает процесс фотосинтеза. Наружная мембрана гладкая. Внутренняя - формирует систему плоских пузырьков (тилакоидов), которые собраны в стопки (граны). В мембранах тилакоидов содержатся зеленые пигменты хлорофиллы, а также каратиноиды.

Хромопласты - пластиды, содержащие пигменты каратиноиды, придающие им красную, желтую и оранжевую окраску. Они придают яркую окраску цветам и плодам.

Лейкопласты — непигментированные, бесцветные пластиды. Содержатся в клетках подземных или неокрашенных частей растений (корней, корневищ, клубней). Способны наапливать запасные питательные вещества, в первую очередь крахмал, липиды и белки. Лейкопласты могу превращаться в хлоропласты (например, при цветении клубней картофеля), а хлоропласты — в хромопласты (например, при созревании плодов).

Немембранные  органоиды: рибосомы, микрофиламенты, микротрубочки, клеточный центр.

Рибосомы — мелкие органоиды, образованные двумя субъединицами: большой и малой. Они состоят из белков и р-РНК. Рибосомы могут либо свободно находится в цитоплазме, либо прикрепляться к эндоплазматическому ретикулуму. На рибосомах происходит синте белка.

Микротрубочки и микрофиламенты — нитевидные структуры, состоящие из сократительных белков и обусловливающие двигательные функции клетки. Микротрубочки имеют вид длинных полых цилиндров, стенки которых состоят из белков — тубулинов. Микрофиламенты еще более тонкие, длинные, нитевидные структуры, состоящие из актина и миозина.

Клеточный центр (центросома) обычно находится вблизи ядра, состоит из двух центриолей, располагающихся перпендикулярно друг другу. Каждая центриоли имеет вид полого цилиндра, стенка которого образован; 9 триплетами микротрубочек. Центриоли играют важную роль в делении клетки, образуя веретено деления.

Жгутики и  реснички — это органоиды движения, представляющие собой своеобразные выросты цитоплазмы клетки. Остов жгутика или реснички имеет вид цилиндра, по периметру которого располагаются 9 парных микротрубочек, а в центре — 2 одиночные.

Большинство клеток имеют одно ядро, но встречаются и многоядерные клетки (у ряда простейших, в скелетных мышцах позвоночных). Некоторые высокоспециализированные клетки утрачивают ядра (эритроциты млекопитающих и клетки ситовидных трубок у покрытосеменных растений).

Ядро, как правило, имеет шаровидную или овальную форму. В состав ядра входят; ядерная оболочка, кариоплазма (ядерный сок), хроматин (хромосомы) и ядрышки.

Ядерная оболочка образована двумя мембранами (наружной и внутренней). Отверстия в ядерной оболочке называются ядерными порами. Через них осуществляется обмен веществом между ядром и цитоплазмой.

Кариоплазма (ядерный сок) — внутреннее содержимое ядра.

Хроматин — неспирализаванная молекула ДНК, связанная с белками. В таком виде ДНК присутствует в неделящихся клетках. При этом возможно удвоение ДНК (репликация) и реализация заключенной в ДНК информации. Хромосома — спирализованная молекула ДНК, связанная с белками. ДНК спирализуется перед делением клетки для более точного распределения генетического материала при делении.

Ядрышко — сферическая структура, функция которой — синтез р-РНК.

Функции ядра:

1. Хранение генетической информации и передача ее дочерним клеткам в процессе деления.

2. Контроль жизнедеятельности клетки.

 

Таблица 1

Основные  различия клеток прокариот и эукариот

Признак	Прокариоты	Эукариоты
Ядро	имеется нуклеоид — часть цитоплазмы, где содержится ДНК, не окруженная мембраной	ядро имеет  оболочку из двух мембран, содержит одно или несколько ядрышек
Генетичеекий  материал	кольцевая молекула ДНК, не связанная с белками	линейные молекулы ДНК, связанные с белками, организованы в хромосомы
Клеточная стенка	есть (прочность  придает гликопептид муреин)	есть у растений (полисахарид - целлюлоза) и грибов (полисахарид - хитин), у животных нет
Эндоп лазмати-ческий ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы, митохондрии	нет	есть
Мезосомы	есть	нет
Рибосомы	есть (более  мелкие)	есть (более  крупные)
Жгутики	если есть, то не имеют микротрубочек и не окружены плазматической мембраной	если есть, то имеют микротрубочки, окружены плазматической мембраной
Размеры	диаметр в среднем 0,5-5 мкм	диаметр обычно до 40 мкм

 

 

Вопросы для повторения и задания

1. В чем особенности строения клеток растений и животных?
2. Дайте классификацию клеточной оболочке?
3. Дайте характеристику цитоплазме и содержащимся в ней органоидам?
4. Дайте характеристику клеточному ядру. Как устроена хромосома?
5. Что такое ядрышко?
6. Каким путем осуществляется обмен веществ между клеткой и окружающей средой?
7. Что такое фагоцитоз и пиноцитоз?