СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ

Клетка обладает всеми свойствами живой системы: она осуществляет мена веществ и энергии, растет, размножается и передает по наследству свои признаки, способна к саморегуляции и самообновлению, реагирует на внешние сигналы (раздражители). Вне клетки не существует настоящей жизнедеятельности. Потому ей принадлежит роль структурной и функциональной единицы жизни.

Цитология – наука о строении, химическом составе, функционирование и развитии клеток.

3.1.Методы цитологических исследований

Основными методами изучения клеток является световая микроскопия (рис 3.1.).

СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ

Рис. 3.1. Постройка светового микроскопа

С помощью светового микроскопа изучают всеобщий план строения клетки и ее органелл, размеры которых не меньше 200 нм( 1мкм = 0,001мм, 1 нм = 0,001мкм).

Для изучения ультратонкого строения клеточных структур применяют электронные микроскопы, в которых вместо световых лучей используют пучок электронов. Разрешающая способность современных электронных микроскопов 0,1 нм. В электронном микроскопе видны биологические мембраны (толщина 6-10 нм), рибосомы (диаметр возле 20 нм), микротрубочки (диаметр возле 25 нм) и другие структуры.

Для изучения химического состава и локализации веществ в клетке используют методы цито- и гистохимии, основанные на избирательном воздействии красителей и реактивов на определенные химические вещества цитоплазмы.

Метод дифференциального (разделительного) центрифугирования – позволяет поделить содержимое клетки на отдельные разные по массе компоненты и затем детально изучить их химический состав.

Метод рентгеноструктурного анализа дает возможность установить пространственное расположение и физические свойства молекул (так, ДНК и белков).

Метод авторадиографии используют для регистрации путей миграции и биохимической активности веществ в клетке, меченных радиоактивными изотопами.

Многие процессы жизнедеятельности клеток, в частности деления клетки, изучают с помощью кино- и фотосъемки.

При исследовании строения и функции отдельных органелл клетки, применяют методы – микрохирургии- оперативного удаления отдельных органелл клетки, их пересаживание из клетки в клетку.

 


3.2. Основные структурные компоненты эукариотической клетки

Несмотря на многообразие форм все эукариотические клетки имеют похожий химический состав и единый принцип строения.

ОСНОВНЫЕ СТРУКТУРНЫЕ КОМПОНЕНТЫ КЛЕТКИ
неглубокий аппарат
 
Надмембранный комплекс
Подмембранный комплекс
плазматическая мембрана
цитоплазма
основа
гиалоплазма
органеллы
включения

 

ЦИТОПЛАЗМА

Состав цитоплазмы
гиалоплазма
органоиды
включения
одномембранные
двомембранные
немембранные

СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ Цитоплазма – обязательная доля клетки, заключенная между плазматической мембранной и ядром. Представлена гиалоплазмой с находящимися в ней органоидами и включениями

Гиалоплазма (матрикс цитоплазмы, цитозоль) – сквозной коллоидный раствор органических и неорганических соединений.

Из неорганических соединений в гиалоплазме преобладает вода (от 50 до 90%), имеются катионы Са2+, К+, анионы угольной и фосфорной кислот, растворенный кислород, углекислый газ и другие газы.

Органические соединения представлены белками, аминокислотами, липидами, углеводами, разными типами РНК, отдельными нуклеотидами.

Гиалоплазма может пребывать в жидком (золь) или гелеобразном (гель) состояниях. Переход из одного состояния в другое обусловлен изменением содержания и конформации белка актина. Физическое состояние гиалоплазмы влияет на скорость биохимических реакций.

Функции гиалоплазмы:

1. Является внутренней средой, в которой происходят многие химические процессы энергетического и пластического обмена, и в частности:

· процессы бескислородного энергетического обмена с образованием незначительного количества АТФ;

· процессы синтеза белка на рибосомах с участием иРНК, тРНК.

2. Объединяет все клеточные структуры и обеспечивает взаимодействие между ними.

Для цитоплазмы живой клетки характерно постоянное движение ее коллоидных частиц и других компонентов (циклоз). Циклоз обеспечивает транспорт веществ и перемещение органелл (так, движение хлоропластов, пищеварительных вакуолей), оптимизацию процессов обмена веществ, удаление продуктов метаболизма из клетки.

В гиалоплазме имеется сложная сеть микротрубочек и микрофиламентов, которые образуют подмембранный комплекс клетки – ее цитоскелет (рис.3.2.)

СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ

 

Рис. 3.2. Цитоскелет

Микрофиламенты – это тонкие нити (диаметром 4-7 нм) из сократительных белков (актина, миозина). Они пронизывают цитоплазму и образуют сплетение под плазматической мембраной. В мышечных клетках актин и миозин образуют сократительный комплекс – миофибриллы.

Микрофиламенты принимают участие:

· в изменении формы клеток (так, при амебовидном движении лейкоцитов);

· в процессах экзо- и эндоцитоза;

· в изменении консистенции гиалоплазмы;

· в делении животной клетки (формируют сократительный поясок при делении цитоплазмы).

Микротрубочки — полые цилиндры диаметром 20-30 нм, состоящие в основном из белка тубулина.

Они принимают участие:

· в транспорте веществ внутри клетки;

· в перемещении органоидов, прикрепляясь своими концами к разным структурам или молекулам;

· в формировании веретена деления эукариотических клеток;

· входят в состав ресничек, жгутиков, центриолей.

Элементы цитоскелета являются динамической системой и могут претерпевать изменения в процессе клеточного цикла и под воздействием эндо- и экзогенных факторов.

 

Включения

Это непостоянные компоненты цитоплазмы, содержание которых меняется в зависимости от функционального состояния клетки. Они выполняют определенные функции, необходимые для жизнедеятельности клетки. Различают трофические, секреторные включения, экскреторные.

Трофические включения – это различные запасы питательных веществ. В растительных клетках представлены крахмальными и белковыми зернами, липидными каплями. В животных клетках – капли жира, глыбки гликогена и желток в яйцах.

Секреторные включения являются продуктами функционирования желез внутренней секреции (ферменты, гормоны, капельки слюны и др.).

Экскреторные включения содержат продовольствие обмена веществ (ненужные или вредные), подлежащие выведению из клетки и организма (так, мочевая кислота в клетках почек, желчные пигменты в клетках печени, кристаллы оксалата кальция в клетках растений.

 

Органоиды цитоплазмы

Органоиды – это постоянные специализированные участки цитоплазмы, имеющие определенное постройка и выполняющие определенные функции в клетке.

Выделяют две большие группы органелл:

· Органеллы общего значения – обязательны для жизнедеятельности всех клеток.

· Специальные органеллы – характерны для клеток с узкой специализацией (миофибриллы – в мышечных клетках, жгутики, реснички, пульсирующие и пищеварительные вакуоли – в клетках простейших).

Большинство органоидов имеет мембранное постройка. Среди них выделяют двумембранные (митохондрии, пластиды, основа) и одномембранные (аппарат Гольджи, эндоплазматический ретикулум, лизосомы, вакуоли растительных и грибных клеток, пульсирующие вакуоли, пероксисомы).

Немембранное постройка имеют клеточный центр, рибосомы, органеллы движения клетки – жгутики, реснички, миофибриллы.

Краткая характеристика органоидов

Структура Постройка Функции
Одномембранные органеллы
Эндоплазматическая сеть
(эндоплазматический
ретикулум, ЭПС, ЭПР)
Била открита в 1945 г.
СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ
 
 
Это разветвленная система мембранных полостей, каналов, цистерн пузырьков, создающих подобие рыхлой сети в цитоплазме. Имеются два типа ЭПС – гладкая (агранулярная) и шероховатая (гранулярная).
На мембранах последней находятся рибосомы. Агранулярная и гранулярная ЭПС могут переходить одна в другую.
1) На мембранах гладкой ЭПС синтезируются жиры и углеводы, стероидные гормоны, происходит накопление и выведение из клетки ядовитых веществ;
2). На рибосомах гранулярной ЭПС происходит синтез белков, их распределение и транспорт к комплексу Гольджи;
3) Каналы ЭПС соединяют между собой все органоиды и основа с цитоплазмой;
4). Считается, что из цистерн ЭПС формируется ядерная оболочка после деления клетки.
Комплекс Гольджи (КГ).
Открит в 1898 г.
итальянским ученым
К. Гольджи
 
1. СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ Секреторные пузырьки;
2. Цистерны.

Представляет собой систему плоских дисковидных замкнутых цистерн, которые располагаются одна над иной в виде стопки и образуют диктиосому.
От цистерн отходят во все стороны трубочки и пузырьки. КГ расположен возле ядра.
1). КГ и ЭПС тесно связаны между собой, их совместная деятельность обеспечивает синтез и реорганизация веществ в клетке, их накопление, изоляцию и транспорт.
2). КГ участвует в образование: клеточной мембраны, лизосом, акросомы сперматозоида, сократительных вакуолей у простейших, зерен желтка в ооцитах, зубной эмали, веществ хрусталика, желчи печени.
 
Лизосомы
 
 
СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ
Органоиды клетки, шаровидной формы, диаметром до 2 мкм. Они содержат возле 40 гидролитических ферментов, способных расщеплять белки, жири, углеводы, нуклеиновые кислоты.
Различают:
Первичные лизосомы. Образуются из пузырьков комплекса Гольджи, причем предварительно на шероховатой ЭПС синтезируются гидролитические ферменты.
Вторичные лизосомы. Образуются путем слияния первичных из пиноцитозными или фагоцитозными пузырьками и выполняют роль пищеварительных вакуолей
Аутолизосомы. Лизосомы, которые принимают участие в расщеплении отдельных компонентов клетки, целых клеток.
Если вещества или микроорганизмы во вторичных лизосомах расщепляются неполностью, то они превращаются на остаточные тельца. Отдельный из них выводятся из клетки, другие остаются.
1). Переваривание пищевых веществ и бактерий, поступивших в клетку (гетерофагия).
2). Разрушение временных органов эмбрионов, личинок и отмерших в процессе жизнедеятельности структур клеток (аутофагия).
3). При патологических изменениях, старении клетки мембраны лизосом могут разрушаться, вследствии чего ферменты попадают в цитоплазму и вызывают самопереваривание клеток – аутолиз.
4). Утрата лизосомами способности расщеплять пищевые вещества вызывает наследственные заболевания, которые называются болезнями накопления. Они могут проявляться в недостаточном развитии скелета, ЦНС, внутренних органов, развитии атеросклероза, ожирении и других нарушениях.
 
Вакуоли СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ Пузырьки или полости в цитоплазме, ограниченные мембраной и заполненные жидкостью.
Бывают:
а) пищеварительные, сократительные у простейших;
б) заполненные клеточным соком у растений.
 
 
У простейших выполняют функции пищеварения, осморегуляции
и выделения.В растительных клетках выполняют функции: а) регуляции водно-солевого обмена;
б) накопление низкомолекулярных, водорастворимых метаболитов, запасных веществ; в) выведение из обмена токсических веществ.
Пероксисомы
Открыты бельгийским
СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ цитологом Кристианом де Дювом в 1965 г.
Мембранные пузырьки, диаметром 0,3-1 мкм.
Длительность жизни пероксисом незначительная — итого 5-6 суток. Новые органоиды образуются чаще итого в результате деления предшествующих, будто
митохондрии и хлоропласты. Однако, они могут формироваться и наново. Мембраны пероксисом образуются из ендоапзматического ретикулюма, а все ферменты, находящиеся в пероксисоме, синтезируются на рибосомах.
1). Играют важную роль в расщеплении перекиси водорода (Н2О2), которая токсичная для клетки;
2). Принимает участие в нейтрализации многих других токсических соединений, так, этанола, мочевой кислоты;
3). Участвуют также в обмене липидов, холестерина, постороении миелиновых оболочек нервных клеток.
 
Двомемранные органеллы
Митохондрии
СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ
 
Двомембранные органеллы, которые имеются у всех клетках эукариот (за исключением некоторых, внукреклеточных паразитических простейших). Имеют форму округлых телец, палочек толщиной 0,5 мкм и длиной до 7 – 10 мкм. Стенка митохондрий состоит из двух мембран: наружной – гладкой и внутренней, образующей выросты — крысты, которые внедряются во внутреннее содержимое митохондрий – матрикс. Наружная мембрана отличается высокой проницаемостью и многие соединения легко проходят чрез нее.
На мембране крист и в матриксе имеются ферментные системы, обеспечивающие аэробный этап энергетического обмена.
В матриксе имеются автономная система биосинтеза белков: ДНК (кольцевая), рибосомы, различные виды РНК.
Митохондрии являются полуавтономными структурами клетки, они образуются путем деления.
 
1).Основная функция митохондрий – синтез АТФ, за счет энергии, которая освобождается при окислении органических соединений;
2).Синтез собственных белков, РНК, ДНК.
Особую группу в наследственной патологии человека составляют митохондриальные болезни. Клинические проявления мутаций ДНК наиболее остро сказываются на энергозависимых тканях (ЦНС, мышечной ). Отдельный из митохондриальных болезней сопровождаются тяжелыми патологиями — энцефалопатией, слепотой, умственной отсталостью, ранней смертностью (синдром Пирсона,нейропатия Лебера и др.).
Передача этих заболеваний происходит исключительно по материнской линии.
Пластиды – органоиды растительных клеток
Различают: хлоропласты, хромопласты, лейкопласты. Имеют сходное постройка и при определенных условиях могут переходить товарищ в друга.
Двомембранные,разные за формой, размерами, окраской.
 
 
 
 
Лейкопласты
 
 
Мелкие безцветные пластиды различной формы. Встречаются в основном в клетках корней, корневищ, клубней, семян. Осуществляют вторичный синтез и накопления запасных питательных веществ – крохмала, реже жиров и белков.
 
Хромопласты
 
 
Имеют различную форму (дисковидную, серповидную, триугольную, ромбическую и др.) и окраску (жёлтую, красную, оранжевую) они лишены хлорофылла и по этому не способны к фотосинтезу. Придают различную окраску различным частям растений (лепесткам, зрелым плодам, корнеплодам, а также листьям в осенюю пору). Ослепительный цвет этих органов обусловлен различными пигментами, которые относятся к групе каротиноидов.
СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ Хлоропласты
 
Пластиды зеленого цвета, содержащие пигмент хлорофилл. Внешняя мембрана гладкая, а внутренняя образует складчатые выпячивания – тилакоиды, которые собраны в стопки – граны. В мембранах тилакоидов гран, а также в строме (матриксе) содержится хлорофилл и другие пигменты. В матриксе хлоропласта имеется автономная система синтеза белка — ДНК, разные виды РНК и рибосомы. 1).Хропласты в клетке осуществляют процес фотосинтеза — синтеза органических веществ из неорганических с использованием солничной енергии при участии хлорофилла.
2).Играют определенную роль в передаче наследственной информации (кушать собственная ДНК).
3). Осуществляют синтез АТФ, липидов и мембранных белков.
Немембранные органеллы
Рибосомы
СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ
 
 
Микроскопические сферические гранулы размером 20-30 нм. Полная работающая рибосома состоит из двух субъединиц – большенный и малой, которые образуются в ядрышке и представляют собой комплекс рРНК и белка. Рибосомы находятся в цитоплазме в свободном состоянии или на наружной поверхности мембран ядра и ЭПС. Они содержатся этак же в митохондриях и хлоропластах. Синтез первичной структуры белка из аминокислот. В процессе синтеза белка рибосома защищает синтезируемый белок от разрушающего дествия ферментов.
Клеточный середина
СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ
Состоит из двух центриолей. Каждая центриоль имеет облик полого цилиндра, стенки которого образованы девятью триплетами трубочек, а в середине находится однородное вещество. Центриоли расположены перпендикулярно товарищ другу. Имеются в клетках большинства животных, а этак же грибов, водорослей, мхов, папоротников. 1. Основная функция центриолей – организация микротрубочек веретена деления клетки.
2. Принимают участие в образовании жгутиков и ресничек.
Органеллы движения
Жгутики и реснички
СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ
 
 
Представляет собой подвижные цитоплазматические выросты клетки покрытые мембраной. Реснички – это многочисленные выросты, а жгутики – единичные. Они содержат по 20 микротрубочек: 9 пар по периферии и 2 центральные.
 
1. Реснички служат:
а) для удаления частичек пыли (ресничный эпителий верхних дыхательных путей);
б) передвижение итого организма (простейшие, ресничные черви).
2. Жгутики служат для передвижения бактерий, сперматозоидов, зооспор.
СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ Псевдоподии Амебовидные выступы цитоплазмы, которые образуются в результате ее перетекании.
Характерны для одноклеточных саркодовых, лейкоцитов крови животных.
1.Передвижение (амебы);
2.Захват пищи (амебы);
3.Защитная (лейкоцитная).


Добавить комментарий