Лекция на тему "Строение клетки"

КЛЕТКА – СТРУКТУРНАЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ЕДИНИЦА ЖИЗНИ.

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ КЛЕТКИ.

Клетку открыл Гук в 1665 г. Левенгук открыл в 1674 г. одноклеточные организмы — инфу­зории, амебы, бактерии. В 1831 г. Броун впервые описал ядро в клетках растений. Томас Шванн и Шлейден в 1839 г. сде­лали ряд выводов, которые впоследствии назвали клеточной теорией. Рудольфа Вирхова (1858) дополнил теорию, предположвл, что клетки образуются из других клеток путём деления.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ КЛЕТОЧНОЙ ТЕОРИИ:

1. Клетка является структурной единицей всего живого. Все живые организмы состоят из клеток (исключение составляют вирусы).

2. Клетка является функциональной единицей всего жи­вого.

3. Клетка является единицей развития всего живого. Но­вые клетки образуются только в результате деления исходной (материнской) клетки.

4. Клетка является генетической единицей всего живого. В хромосомах клетки содержится информация о разви­тии всего организма.

5. Клетки всех организмов сходны по химическому соста­ву, строению и функциям.

6. В многоклеточном организме клетки специализируются по функциям и образуют ткани, из тканей построены органы и системы органов.

ОСНОВНЫЕ СТРУКТУРНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ.

1. ПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ МЕМБРАНА

2. ЯДРО.

III. ЦИТОПЛАЗМА:

1. Гиалоплазма (матрикс)

2. Цитоплазматические структуры

а) включения – капли жира, зёрна крахмала, гранулы белка;

б) органоиды:

● одномембранные:

− эндоплазматическаясеть

− комплекс Гольджи

вакуоли

● двумембранные:

− митохондрии − пластиды - лизосомы

● немембранные:

− органоиды движения (жгутики и реснички)

− рибосомы − клеточный центр

− микротрубочки и микрофиламенты

ПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ МЕМБРАНА. 6-10 нм толщиной.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МЕМБРАН.

Белки. Различают периферические, погружённые и полупогружённые белки. ПО БИОЛОГИЧЕСКОЙ РОЛИ мембранные БЕЛКИ ДЕЛЯТ НА фермента­тивные, защитные (антитела), рецепторные (способны в ответ на воздействие факторов окружающей среды изменять свою структуру) и структурные (стабилизация мембран).

Липиды Среди них преоблада­ют фосфолипиды.

Углеводы они связаны с белками (гликопротеиды) или липидами (гликолипиды). Локализованы на внешней стороне мембраны и образуют слой – гликокаликс.

ТРАНСПОРТ ВЕЩЕСТВ ЧЕРЕЗ МЕМБРАНУ.

ПАССИВНЫЙ ТРАНСПОРТ происходит посредством диффузии, осмоса, транспортных белков без затраты энергии.

ДИФФУЗИЯ — это процесс проникновения веществ через мембрану по градиенту концентра­ции (из места большей концентрации в место меньшей концентрации). Осуществляется при участии белков, в которых имеются молекулярные поры, либо при участии липидов.

ОСМОС — это диффузия воды через полупроницаемую мембрану из области с меньшей концентрацией растворённого вещества в об­ласть с большей концентрацией.

ТРАНСПОРТ С ПОМОЩЬЮ БЕЛКОВ – за счет измене­ния конфигурации периферических белков, которые пересекают мемб­рану. Некоторые белки могут вращаться вокруг своей оси.

АКТИВНЫЙ ТРАНСПОРТ – перенос веществ против градиента концентрации с затратами энергии, источни­ком которой могут быть или различие концентрации ионов по обе стороны мембраны, или энергия расщепления АТФ.

Внутри клетки концентрация ионов К всегда выше, чем извне, а ионов Na — наоборот. Возникает градиент концентрации, который ведёт к поступлению в клетку ионов Na, а ионов K — из неё. Кон­центрация ионов в клетке и вне неё никогда не выравнивается, посколь­ку существует особый механизм, который выводит ионы Na из клетки и вводит туда ионы K. Такой механизм называется калиево-натриевым насосом. Благода­ря калиево-натриевому насосу транспортируютя низкомолеку­лярные соединения против градиента концентраций (глюкозы, аминокислот).

К активному транспорту относятся ЦИТОЗЫ. С помощью цитозов транспортируются макромолекулы (белки, нуклеиновые кислоты, липопротеиды).

ФАГОЦИТОЗ — активное поглоще­ние твёрдых объектов.

ПИНОЦИТОЗ — это поглощение клеткой жидкостей.

НАДМЕМБРАННЫЕ КОМПЛЕКСЫ КЛЕТОК.

ГЛИКОКАЛИКС состоит из гликопротеидов (со­единений белков с углеводами) и гликолипидов (соеди­нений липидов с углеводами). Гликокаликс обеспечивает связь клеток с внешней средой и участвует во взаимном узнавании родственных клеток (яйцеклетка и сперматозоид).

КЛЕТОЧНЫЕ СТЕНКИ (оболочки) имеются у клеток грибов и растений, содержат целлюлозу или хитин.

ПОДМЕМБРАННЫЕ КОМПЛЕКСЫ КЛЕТОК.

ПЕЛЛИКУЛА имеют простейшие (инфузории, эвглены) — это плазмалемма и внешний уплотнённый слой цитоплазмы.

ЦИТОСКЕЛЕТ состоит из микротрубочек и микрофиламентов, образованных сократительными белками. Они способствуют за­креплению органелл в определённом положении, выполняют опорную функцию.

МИКРОФИЛАМЕНТЫ — это нити из сократительных белков (актина и миозина), пронизывающие цитоплазму. Микрофиламенты участвуют в образовании перетяжки при делении клетки, в образовании ложноножек.

МИКРОТРУБОЧКИ — трубки, состоящие из белка тубулина. Принимают участие в формировании веретена деления, состав­ляют реснички, жгутики, центриоли.

ФУНКЦИИ ПЛАЗМАЛЕММЫ.

1. Защитная. 2.Транспортная.3. Рецепторная (получение сигналов извне).

4. Каталитическая (обеспечение примембранных химических процессов).

5.Обеспечивает связь между клетками путём образования складок и выростов.

ЦИТОПЛАЗМА.

Это внутреннее живое содержимое клетки, состо­ит из гиалоплазмы и расположенных в ней клеточных структур (органоидов и включений).

ГИАЛОПЛАЗМА состоит из двух фаз – жидкой и твёрдой.

Жидкая фаза — это раствор органических (бел­ки, углеводы, аминокислоты, липиды, разные РНК) и неорганических соединений (вода, катионы, анионы, растворен­ный кислород и прочие газы) в воде. Твёрдая фаза – это цитоскелет.

КЛЕТОЧНЫЕ СТРУКТУРЫ. Это органоиды и вклю­чения.

ОРГАНОИДЫ — это постоянные клеточные структу­ры, которые выполняют определённые функции.

ВКЛЮЧЕНИЯ — это непостоянные запасные вещества или продукты обмена веществ.

ОДНОМЕМБРАННЫЕ ОРГАНЕЛЛЫ.

ЭНДОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ СЕТЬ (эндоплазматический ретикулум).

Состоит из разветвлённой системы микровакуолей, канальцев и цистерн, которые пронизывают всю клетку и соединены с мем­бранами. Объём ЭПС составляет 30-50 % всей клетки. Если на поверхности ЭПС есть рибосомы, она называется гранулярной (шероховатой), если нет — агранулярной (гладкой). ФУНКЦИИ ЭПС:

1) синтез и транспорт к ком­плексу Гольджи веществ (гранулярная синтезирует белки, агра­нулярная — углеводы, липиды).

2) формиро­вание ядерной оболочки в период между делениями клетки.

3) является депо ионов кальция (в мышечных клетках).

4) разделяет клетку на отсеки.

КОМПЛЕКС ГОЛЬДЖИ.

Состоит из тела и пузырьков Гольджи. Тело – это стопка (от 5 до 20) уплощённых цистерн. К одному полюсу стопки постоянно поступают пузырьки от ЭПС, с другого полю­са — отделяются пузырьки. В растительных клетках комплекс имеет другое строение и называется диктиосомой.

ФУНКЦИИ:

1) накопление веществ и их химическое преобразование.

2) секреторная функция – образо­вание лизосом и вакуолей, транс­порт соединений к другим участкам клетки или вывод их за границы клетки (секреция).

3) принимает участие в построении плазмати­ческой мембраны.

ВАКУОЛИ.

Это одномембранные запол­ненные жидкостью полости в цитоплазме. В растительных клетках содержится большая центральная вакуоль.

ФУНКЦИИ: поддержка тургора в клетке, накопление запасных питательных веществ, продуктов метаболизма.

Вакуоли животных: сократительные и пищеварительные.

ДВУХМЕМБРАННЫЕ ОРГАНЕЛЛЫ.

ЯДРО.

Размеры колеблются от 1 мкм до 1 см.

ОБОЛОЧКА образована двумя мембранами с ядерны­ми порами; внутри — кариоплазма (гелеобразная масса, напоминающая цитоплазму), ядрышко (одного или нескольких) и нити хроматина. Внешняя мембрана ядра переходит непосредственно в каналы ЭПС и может быть гладкая и шероховатая.

ЯДРЫШКО. Состоит из комплекса РНК с белками. Образуются на вто­ричных перетяжках хромосом. Функция ядрышек – синтез рибосом.

ХРОМАТИН — хромосомы в период между делениями клетки. Состоят из ДНК и белков-гистонов.

ХРОМОСОМЫ — плотно упакованные нити хроматина, которые появляются во время подготовки ядра к делению.

Состоят хромосомы из двух хроматид, соединённых первич­ной перетяжкой, которая разделяет их на плечи. В участке первичной перетяжки содержится образование в виде диска — центромера, к которому во время деления прикрепляют­ся нити веретена деления. Могут иметь вторичную перетяжку и спутник.

Каждая хромосома в наборе имеет себе подобную по строению и набору генов — гомологичную. Хромосомы, которые не определяют пола, называются аутосомами. Хромосомы, опре­деляющие пол, называются половыми. Клетки бывают неполовые — соматические и половые, или генеративные – гаметы.

Для соматических клеток характерен двойной набор хромосом — ди­плоидный (2п), для гамет — гаплоидный (п).

КАРИОТИП — это определённый набор хромосом в клетке, ха­рактерный для каждого вида организмов.

ФУНКЦИИ ЯДРА: хранение и передача генетической информации, организация и регуляция процессов обмена веществ.

МИТОХОНДРИИ.

Количествов клетке разное (от 1 до 100 тыс. и более).

Внешняя мембрана — гладкая, внутренняя — складчатая. Складки увеличивают внутреннюю поверхность, они называются кристами. На внутренней мембране рас­положен комплекс ферментов, ответственный за синтез АТФ.

Внутренняя среда — матрикс. В нем находятся кольцевая мо­лекула ДНК, рибосомы, и-РНК, включения. Могут размножаться путём деления.

ФУНКЦИИ МИТОХОНДРИЙ: синтез АТФ.

ПЛАСТИДЫ

Это органеллы фотосинтезирующих организмов (преимущественно растений).

ХЛОРОПЛАСТЫ. Находятся в зелёных частях растений. Могут размножаться делением. СТРОЕНИЕ: внешняя мембрана гладкая, внутренняя — склад­чатая, внутреннее содержимое — матрикс. В нём содержат­ся кольцевая молекула ДНК, РНК, рибосомы, включения, зёрна крах­мала, ферменты темновой фазы фотосинтеза. Внутренние мембраны образуют выросты – тилакоиды (в форме дисков), которые отделяются от мембраны. Тилакоиды складываются в стопки по 50 штук и образуют граны. Граны соединены ламеллами — плоскими удлинёнными складками мембраны. На внут­ренних мембранах находятся фотосинтезирующие пигменты.

ФУНКЦИЯ — фотосинтез.

ХРОМОПЛАСТЫ Окрашенные пластиды. Содержат красные, оранжевые и жёлтые пигменты, находятся в окрашенных частях растения (цветки, плоды). ФУНКЦИИ – привлечение опылителей, рас­пространение плодов и семян.

ЛЕЙКОПЛАСТЫ. Бесцветные пластиды, находятся в неокрашенных частях растения, в клетках меристемы, в семенах и клубнях. ФУНКЦИЯ – запасают питательные вещества, продукты метаболизма клетки.

Разные виды пластид могут перехо­дить одна в другую.

ЛИЗОСОМЫ.

Это двумембранные пузырьки с гидролитическими фер­ментами.

ФУНКЦИИ ЛИЗОСОМ: переварива­ние (лизис) веществ, частиц, старых органелл (автофагия).

НЕМЕМБРАННЫЕ СТРУКТУРЫ.

ЛОЖНОНОЖКИ (псевдоподии) образуются в результате перетекания цитоплазмы. Характерны для многих одноклеточных (амебы), лейкоцитов. Псевдоподии обеспечивают процесс фагоцитоза.

ЖГУТИКИ И РЕСНИЧКИ. Состоят из микротрубочек, состоящих из сократительных белков. На поперечном срезе имеют на периферии 9 двойных микротрубочек, а в центре — 2 основные. Рес­нички короче, чем жгутики. Движения у жгутиков спиральные, у ресничек — гребущие. ФУНКЦИИ ресничек и жгутиков: движе­ние, обеспечение пищей (жгутики пи­щеварительных клеток гидры), осязательная и защитная функции.

БАЗАЛЬНЫЕ ТЕЛЬЦА. Расположенные в наружном слое цито­плазмы, лежат в основе ресничек и жгутиков. На поперечном срезе имеют на периферии 9 тройных микротрубочек, а в центре микротрубочки отсутствуют.

РИБОСОМЫ. Состоят из двух субъединиц — большой и малой. Субъединицы состоят из р-РНК и белка. Субъединицы образуются в ядрышке а собираются в цитоплазме. Встречаются рибосомы как свободные, так и связанные с шеро­ховатой ЭПС. ФУНКЦИИ РИБОСОМ: синтез белка.

КЛЕТОЧНЫЙ ЦЕНТР. Имеет или не имеет центриоли. Центриоли — это два взаимно перпендикулярных цилиндра, которые об­разованы из микротрубочек (девять пучков микротрубочек по три в каждом, расположенных по периферии). Нет центриолей в клетках высших растений, некоторых грибов, водорослей и простейших. ФУНКЦИИ: принимают участие в образовании вере­тена деления, ресничек и жгутиков, микротрубочек цитоплазмы.

ВКЛЮЧЕНИЯ.

Непостоянные структуры, которые могут по­являться и исчезать, преимуще­ственно — запасные вещества. Расположены в цитоплазме, в митохондриях, пластидах, ваку­олях растительных клеток. Бывают в виде капелек (липиды), гранул (крахмал, гликоген), кристалликов (соли щавелевой кислоты)

ОТЛИЧИЯ СТРОЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ ОТ ЖИВОТНОЙ

РАЗЛИЧИЯ ПРОКАРИОТИЧЕСКОЙ И ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТОК