Размеры клеток человека находятся в диапазоне от 7 мкм (лимфоци­ты) до 200-500 мкм (женская яйцеклетка, гладкие миоциты). В теле чело­века имеется большое количество клеток: от2х1012 до Ю14.

В состав любой клетки входят белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты, АТФ, минеральные соли и вода. Из неорганических веществ в клетке содержится больше всего воды (70-80%), из органических — белков (10-20%).

Основными частями клетки являются: ядро, цитоплазма, клеточная оболочка (цитолемма). Более подробно структура клетки представлена на схеме 3.

е? £ Ъ

ЯДРО ЦИТОПЛАЗМА КЛЕТОЧНАЯ
• нуклеоплазма • гиалоплазма ОБОЛОЧКА
• 1-2 ядрышка • органеллы (ЦИТОЛЕММА)
• хроматин (органоиды):

эндоплазмати

Размер клетки человека

Схема 3. Структура клетки.

Ядро клетки находится в цитоплазме и отграничено от нее ядерной оболочкой — нуклеолеммой. Оно служит местом сосредоточения генов, основным химическим веществом которых является ДНК. Ядро регули­рует формообразовательные процессы клетки и все ее жизненные* от­правления. Нуклеоплазма обеспечивает взаимодействие различных ядер- ных структур, ядрышки участвуют в синтезе клеточных белков и некото­рых ферментов, хроматин содержит хромосомы с генами — носителями наследственности.

Гиалоплазма (греч. Ьуа1о$ — стекло) — основная плазма цитоплазмы, является истинной внутренней средой клетки. Она объединяет все кле-

точные ультраструктуры (ядро, органеллы, включения) и обеспечивает химическое взаимодействие их друг с другом.

Органеллы (органоиды) — это постоянные ультраструктуры цито­плазмы, выполняющие в клетке определенные функции. К ним относят­ся:


1) эндоплазматическая сеть — система разветвленных каналов и по­лостей, образованная двойными мембранами, связанными с клеточной оболочкой. На стенках каналов имеются мельчайшие тельца — рибосомы, являющиеся центрами синтеза белка;

2) комплекс К.Гольджи, или внутренний сетчатый аппарат, — имеет вид сетки и содержит вакуоли разной величины (лат. vacuum — пустой). Участвует в выделительной функции клеток и в образовании лизосом;

3) клеточный центр — цитоцентр состоит из шаровидного плотного тела — центросферы, внутри которого лежат 2 плотных тельца — центрио- ли, связанные между собой перемычкой. Располагается ближе к ядру, принимает участие в делении клетки, обеспечивая равномерное распре­деление хромосом между дочерними клетками;

4) митохондрии (греч. mitos — нить, chondros — зерно) имеют вид зернышек, палочек, нитей. В них осуществляется синтез АТФ ("силовая станция" клетки);

5) лизосомы — пузырьки, заполненные ферментами, которые .регу­лируют обменные процессы в клетке и обладают пищеварительной (фа­гоцитарной) активностью. Лизосомы нередко называют "дворниками" клетки, так как с их помощью уничтожаются старые или поврежденные клеточные компоненты;

6) органеллы специального назначения: миофибриллы, нейро­фибриллы, тонофибриллы, реснички, ворсинки, жгутики, выполняющие специфическую функцию клетки.

Цитоплазматические включения — это непостоянные образования в виде гранул, капель и вакуолей, содержащих белки, жиры, углеводы, пиг­мент и другие вещества.


Клеточная оболочка — цитолемма, или плазмолемма, покрывает клетку с поверхности и отделяет ее от окружающей среды. Является по­лупроницаемой и регулирует поступление веществ в клетку и выход их из нее.

Межклеточное вещество находится между клетками. В одних тка­нях оно жидкое (например, в крови), а в других состоит из аморфного (бесструктурного) вещества.

Любая живая клетка обладает следующими основными свойствами:

1) обменом веществ, или метаболизмом (главное жизненное свой­ство);

2) чувствительностью (раздражимостью);

3) способностью к размножению (самовоспроизведению);

4) способностью к росту, т.е. увеличению размеров и объема кле­точных структур и самой клетки;

5) способностью к развитию, т.е. приобретению клеткой специфи­ческих функций;

6) секрецией, т.е. выделением различных веществ;

7) передвижением (лейкоциты, гистиоциты, сперматозоиды);

8) фагоцитозом (лейкоциты, макрофаги и др.).

1.1.2. Ткань — это система клеток, сходная по происхождению, строе­нию и функциям. В состав тканей входят также тканевая жидкость и продукты жизнедеятельности клеток. Учение о тканях называется гисто­логией (греч. histos — ткань, logos — учение, наука).

В соответствии с особенностями строения, функции и развития раз­личают следующие виды тканей:

iv>

1) эпителиальную, или покровную;

2) соединительную (ткани внутренней среды);

3) мышечную;

4) нервную.

Особое место в организме человека занимает кровь и лимфа — жид­кая ткань, выполняющая дыхательную, трофическую и защитную функ­ции.

В организме все ткани тесно связаны между собой морфологически и функционально. Морфологическая связь обусловлена тем, что различ­ные ткани входят в состав одних и тех же органов. Функциональная связь проявляется в том, что деятельность разных тканей, входящих в состав органов, согласована.

Клеточные и неклеточные элементы тканей в процессе жизне­деятельности изнашиваются и отмирают (физиологическая дегенерация) и восстанавливаются (физиологическая регенерация). При повреждении тканей происходит также их восстановление (репаративная регенерация). Однако не у всех тканей этот процесс протекает одинаково. Эпителиаль­ная, соединительная, гладкая мышечная ткань и клетки крови регенери­руют хорошо. Поперечнополосатая мышечная ткань восстанавливается лишь при определенных условиях. В нервной ткани восстанавливаются только нервные волокна. Деление нервных клеток в организме взрослого человека не установлено.

1.1.3. Эпителиальная ткань (эпителий) — это ткань, покрывающая поверхность кожи, роговицу глаза, а также выстилающая все полости организма, внутреннюю поверхность полых органов пищеварительной, дыхательной, мочеполовой систем, входит в состав большинства желез организма. В связи с этим различают покровный и железистый эпителий.


По своему происхождению эпителиальные ткани образуются из трех зародышевых листков:

1) из эктодермы — кожный эпителий (эпидермис) отличается много- слойностью клеток;

2) из энтодермы — кишечный эпителий — однослойный;

3) из мезодермы — эпителий почечных канальцев, серозных оболо­чек, половых органов.

Покровный эпителий, являясь пограничной тканью, осуществляет:

1) защитную функцию, предохраняя подлежащие ткани от различ­ных внешних воздействий: химических, механических, инфекционных и т.д.;

2) обмен веществ организма с окружающей средой, выполняя функции газообмена в легких, всасывания в тонком кишечнике, выделе­ния продуктов обмена (метаболитов);

3) создание условий для подвижности внутренних органов в сероз­ных полостях: сердца, легких, кишечника и т.д.

Железистый эпителий осуществляет секреторную функцию, т.е. образует и выделяет специфические продукты — секреты, которые ис­пользуются в процессах, протекающих в организме.

Обладая высокой способностью к регенерации, эпителиальная ткань обеспечивает выполнение многообразных функций в течение всей жизни организма.

Морфологически эпителиальная ткань отличается от других тканей организма следующими признаками:

1) она всегда занимает пограничное положение, поскольку распола­гается на границе внешней и внутренней сред организма;

2) она представляет собой пласты клеток — эпителиоцитов, которые имеют неодинаковую форму и строение в различных видах эпителия;

>

3) между клетками эпителия нет межклеточного вещества, и клетки тесно связаны друг с другом с помощью различных контактов: десмосом — обособленных дисковидных пластинок, плотных контактов и др.;

4) клетки эпителия расположены на базальной мембране (пластин­ке) толщиной около 1 мкм, которой он отделен от подлежащей соедини­тельной ткани. Базальная мембрана состоит из аморфного вещества и фибриллярных структур;

5) клетки эпителия обладают полярностью, т.е. базальные и верху­шечные отделы клеток имеют разное строение;

6) эпителий не содержит кровеносных сосудов, поэтому питание клеток осуществляется путем диффузии питательных веществ через ба­зальную мембрану из подлежащих тканей;

7) наличие тонофибрилл — нитчатых структур, придающих проч­ность эпителиальным клеткам.

1.1.4. Существует несколько классификаций эпителия, в основу которых положены различные признаки: происхождение, строение, функция. Из них наибольшее распространение получила морфологиче-

ЭПИТЕЛИЙ

ская классификация, учитывающая отношение клеток к базальной мем­бране и их форму на свободной апикальной (лат. apex — вершина) части эпителиального пласта. В этой классификации отражено строение эпите­лия, зависящее от его функции (схема 4).


Размер клетки человекаРазмер клетки человекаРазмер клетки человекаРазмер клетки человекаРазмер клетки человекаРазмер клетки человекаГпокровный

-|ОДНОСЛОЙНЫЙ| | МНОГОСЛОЙНЫЙ |

Размер клетки человекаРазмер клетки человекаРазмер клетки человека3. Призматический (столбчатый, цилиндрический)

4. Многорядный (псевдомногослойный, реснитчатый, мерцательный)

_ 2.Плоский

о рогове вающий 3. Переходный

Схема 4. Классификация эпителия.

Однослойный плоский эпителий представлен в организме эндо­телием и мезотелием. Эндотелий выстилает кровеносные, лимфатиче­ские сосуды, камеры сердца. Мезотелий покрывает серозные оболочки полости брюшины, плевры и перикарда. Однослойный кубический эпите­лий выстилает часть почечных канальцев, протоки многих желез и мел­кие бронхи.


нослойный призматический эпителий имеет слизистая оболочка желудка, тонкого и толстого кишечника, матки, маточных труб, желчного пузыря, ряда протоков печени, поджелудочной железы, части канальцев почки. В органах, где происходят процессы всасывания, эпи­телиальные клетки имеют всасывающую каемку, состоящую из большого числа микроворсинок. Однослойный многорядный мерцательный эпите­
лий выстилает воздухоносные пути: полость носа, носоглотку, гортань, трахею, бронхи и др.

Многослойный плоский неороговевающий эпителий покрывает сна­ружи роговицу глаза и слизистую оболочку полости рта и пищевода. Многослойный плоский ороговевающий эпителий образует поверхност­ный слой кожи и называется эпидермисом. Переходный эпителий типи­чен для мочеотводящих органов: лоханок почек, мочеточников, мочевого пузыря, стенки которых подвержены значительному растяжению при заполнении мочой.

Экзокринные железы выделяют свой секрет в полости внутренних органов или на поверхность тела. Они, как правило, имеют выводные протоки. Эндокринные железы не имеют протоков и выделяют секрет (гормоны) в кровь или лимфу. Одноклеточные экзокринные железы (бо­каловидные клетки) расположены в эпителии дыхательных путей, ки­шечника и других органов и вырабатывают слизь. В многоклеточных экзокринных железах различают секреторный отдел и выводной проток. Простые железы имеют неветвящийся выводной проток, сложные железы — ветвящийся. В него открываются в неразветвленных железах по одному, а в разветвленных по несколько концевых отделов, форма которых может быть в виде трубочки, мешочка (альвеолы) или смешанного трубчато­альвеолярного типа.


Выделение секрета секреторными отделами желез происходит не­одинаково, в связи с чем различают 3 типа секреции. При мерокриновом типе секреции железистые клетки полностью сохраняют свою структуру (например, клетки слюнных желез). При апокриновом типе секреции происходит частичное разрушение верхушки железистых клеток (напри­мер, клеток молочных желез). При голокриновом типе секреции наблюда­ется полное разрушение железистой клетки, а разрушенные клетки явля­ются секретом железы. У человека такого рода железами являются саль­ные железы кожи. Химический состав секрета может быть различен, в связи с этим экзокринные железы подразделяются на белковые (сероз­ные), слизистые, смешанные (белково-слизистые) и сальные.

Эндокринные железы состоят только из железистых клеток и не имеют выводных протоков. К ним относятся: гипофиз, эпифиз, нейро­секреторные ядра гипоталамуса, щитовидная железа, околощитовидные железы, тимус, надпочечники, половые железы, плацента, поджелудоч­ная Железа и одиночные гормонопродуцирующие клетки. Более подробно мы ^становимся на них при изучении эндокринной системы.

Источник: medinfo.social

 Исторические открытия
                                                                                            
1609 — изготовлен первый микроскоп (Г. Галилей)


1665 — обнаружена клеточная структура пробковой ткани (Р. Гук)

1674 — открыты бактерии и простейшие (А. Левенгук)

1676 — описаны пластиды и хроматофоры (А. Левенгук)

1831 — открыто клеточное ядро (Р. Броун)

1839 — сформулирована клеточная теория  (Т. Шванн, М. Шлейден)

1858- сформулировано положение «Каждая клетка из клетки» (Р. Вирхов)

1873 — открыты хромосомы  (Ф. Шнейдер)

1892 — открыты вирусы (Д. И. Ивановский)

1931 — сконструирован электронный микроскоп (Е. Руске, М.Кноль)

1945 — открыта эндоплазматическая сеть (К. Портер)

1955 — открыты рибосомы (Дж. Палладе)



Раздел:Учение о клетке
Тема: Клеточная теория. Прокариоты и эукариоты

Клетка (лат.»цкллюла» и греч. «цитос») — элементарная жи
вая система, основная структурная единица растительных и животных организмов, способная к самовозобнавлению, саморегуляции и самовоспроизведению. Открыта английский ученым  Р. Гуком в 1663г., им же предложена этот термин. Клетка эукариотов представлена двумя системами — цитоплазмой и ядром. Цитоплазма состоит из различных органелл, которые можно классифицировать  на: двухмембраные  — митохондрии и пластиды;  и одномембранные — эндоплазматическая сеть (ЭПС), Аппарат Гольджи, плазмалемма, тонопласты, сферосомы, лизосомы; немембранные — рибосомы, центросомы, гиалоплазма. Ядро состоит из ядерной оболочки (двухмембранной) и немембранных структур — хромосом, ядрышка и ядерного сока. Кроме того, в клетках имются различные включения.

 КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ: Создатель этой теории — немецкий ученый Т. Шванн, который опираясь на работы М. Шлейдена, Л. Окена, в 1838 -1839 гг. сформулировал следующие положения:

  1. все организмы растений  и животных состоят из клеток
  2. каждая клетка функционирует независимо от других,  но вместе со всеми
  3. все клетки возникают из безструктурного вещества неживой материи.

 Позднее Р. Вирхов ( 1858 ) внес существенное уточнение в последнее положение теории:
     4. все клетки возникают только из клеток путем их деления.

СОВРЕМЕННАЯ КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ:

  1. клеточная организация возникла на заре жизни и прошла длительный путь эволюции от прокариотов до эукариотов, от предклеточных организмов до одно- и многоклеточных.
  2. новые клетки образуются путем деления от ранее существовавших
  3. клетка является микроскопической живой системой, состоящей из цитоплазмы и ядра, окруженных мембраной(за исключением прокариотов)
  4. в клетке осуществляются : 
  • метаболизм — обмен веществ;
  • обратимые физиологические процессы — дыхание, поступление и выделение веществ, раздражимость , движение;
  • необратимые процессы — рост и развитие.

    5. клетка может быть самостоятельным организмом. Все многоклеточные организм также состоят из клеток и их производных. Рост, развитие и размножение  многоклеточного организма — следствие жизнедеятельности одной или нескольких клеток.


Прокариоты (предъядерные, доядерные) составляют надцарство, включающее одно царство — дробянки, объединяющее подцарство архебактерии, бактерии и оксобактерии (отдел цианобактерий и хлороксибактерии)

Эукароты(ядерные) также составляют надцарство. Оно объединяет царства грибы, животные, растения.
 


Тема: Строение и функции клетки

 


                          Растительная клетка :                                              Животная клетка :


 Органеллы  Строение  Функции
 Наружная клеточная мембрана
 ультромикроскопическая пленка, состоящая из бимолекулярного слоя липидов. Цельность липидного слоя может прерываться белковыми молекулами — порами. Кроме того, белки лежат мозаично по обе стороны мембраны, образуя ферментные системы.
 изолирует клетку от окружающей среды, обладает избирательной проницаемостью, регулирует процесс поступления веществ в клетку; обеспечивает обмен веществ и энергии с внешней средой, способствует соединению клеток в ткани, участвует в пиноцитозе и фагоцитозе; регулирует водный баланс клетки и выводит из нее конечные продукты жизнедеятельности.
 Эндоплазматичкская сеть ЭПС

 Ультрамикроскопическая система мембран, образующих трубочки, канальцы, цистерны пузырьки. Строение мембран универсальное, вся сеть объединена в единое целое с наружной мембраной ядерной оболочки и наружной клеточной мембраной. Гранулярная ЭПС несет рибосомы, гладкая лишена их.
Обеспечивает транспорт веществ как внутри клетки, так и между соседними клетками.  Делит клетку на отдельные секции, в которых одновременно происходят различные физиологические  процессы и химические реакции. Гранулярная ЭПС участвует в синтезе белка. В каналах ЭПС молекулы белка приобретают вторичную, третичную и четвертичную структуры, синтезируются жиры, транспортируется АТФ
 Митохондрии

 Микроскопические органеллы, имеющие двухмембраное строение. Внешняя мембрана гладкая, внутренняя — образует различной формы выросты — кристы. В матриксе митохондрий (полужидкое вещество) находятся ферменты, рибосомы, ДНК, РНК. Размножаются делением.
Универсальная органелла, являющаяся дыхательным и энергетическим центром. В процессе кислородного этапа диссимиляции в матриксе с помощью ферментов происходит  расщеплении органических веществ с освобождением энергии, которая идет на синтез  АТФ (на кристах)
 Рибосомы

 Ультрамикроскопические органеллы округлой или грибовидной формы, состоящие из двух частей- субъединиц. Они не имеют мембранного строения и состоят из белка и рРНК. Субъединицы образуются в ядрышке. Объединяются вдоль молекул иРНК в цепочки -полирибосомы — в цитоплазме  Универсальные органеллы всех клеток животных и растений. Находятся в цитоплазме в свободном состоянии или на мембранах ЭПС; кроме того, содержаться в митохондриях и хлоропластах. В рибосомах синтезируются белки по принципу матричного синтеза; образуется полипептидная цепочка — первичная структура молекулы белка.
 Лейкопласты

 Микроскопические органеллы, имеющие двухмембранное строение. Внутренняя мембрана образует 2-3 выроста Форма округлая. Бесцветны. Как и все пластиды, способны к делению. Характерны для растительных клеток. Служат местом отложения запасных питательных веществ, главным образом крахмальных зерен. На свету их строение усложняется и они преобразуют  в хлоропласты. Образуются из пропластид.
 Аппарат Гольджи (диктиосома)

 микроскопические одномембранные органеллы, состоящие из стопочки плоских цистерн, по кроям которых ответвляются трубочки, отделяющие мелкие пузырьки. Имеет два полюса : строительный и секреторный  наиболее подвижная и изменяющаяся органелла. В цистернах накапливаются продукты синтеза, распада и вещества, поступившие в клетку, а так же вещества, которые выводятся из клетки. Упакованные в пузырьки, они поступают в цитоплазму. в растительной клетке участвуют в построении клеточной стенки.
 Хлоропласты  Микроскопические органеллы, имеющие двухмембранное строение. Наружная мембрана гладкая. Внутренняя мембрана образует систему  двухслойных пластин — тилакоидов  стромы и тилакоидов гран.  В мембранах тилакоидов гран между слоями молекул белков и липидов           сосредоточены  пигменты — хлорофилл и каротиноиды. В белково — липидном матриксе находятся собственные рибосомы, ДНК, РНК. Форма хлоропластов чечевицеобразная. Окраска зеленая.
 Характерны для растительных клеток. Органеллы фотосинтеза, способные создавать из неорганических веществ (СО2 и Н2О) при наличии световой энергии и пигмента хлорофилла  органические вещества — углеводы и свободный кислород. Синетз собственных белков. Могут образовываться из пропластид или лейкопластов, а осенью преобразоваться в хромопласты (красные и оранжевые плоды, красные и желтые листья). Способны к делению.
 Хромопласты

Микр-ие органеллы, имеющие двухмембранное строение. Собственно хромопласты имеют  шаровидную форму, а образовавшиеся из хлоропластов принимают форму кристаллов каротиноидов, типичную для данного вида растения. Окраска красная. оранжевая, желтая 
 Характерны для растительных клеток.  Придают лепесткам цветков окраску, привлекательную для насекомых —  опылителей. В осенних листьях и зрелых плодах,  отделяющихся от растения, содержатся кристаллические каротиноиды — конечные продукты обмена
 Лизосомы   

   Микроскопические одномембраные органеллы  округлой формы. их число зависит от жизнедеятельности клетки и ее физиологического состояния. в лизосомах находится лизируещее (растворяющее) ферменты, синтезированные на рибосомах. обособляются от диктисом в виде пузырьков                       
 Клеточный центр   
(Центросома)

  Ультромикроскопическая органелла немембраного строения. состоит из двух центриолей. каждая имеет цилиндрическую форму ,  стенки образованы девятью                           триплетами трубочек, а в середине находится однородное вещество. центриоли расположены перпендикулярно друг другу. 
     Принимает участие в деление клеток животных и низших растений . в начале деления центриоли расходятся к разным полюсам клетки. от центриолей к центромерам хромосом отходят нити веретена деления. в анафазе эти нити притягиваются хроматидами к полюсам. после окончания деления центриоли остаются в дочерних клетках, удваиваются и образуют клеточный центр.
 Органоиды движения
реснички — многочисленные цитоплазматические выросты на поверхности мембраны

жгутики — единичные цитоплазматические  выросты на поверхности клетки

ложные ножки (псевдоподии)- амебовидные выступы цитоплазмы



миофибриллы — тонкие нити длиной 1 см и более

цитоплазма осуществляющая струйчатое и круговое движение

 удаление частичек пыли. передвижение

передвижение

образуются у одноклеточных животных в разных местах цитоплазмы для захвата пищи, для передвижения. Характерны для лейкоцитов крови, а так же клеток энтодермы кишечнополостных.

служат для сокращения мышечных волокон

перемещение органелл клетки по отношению к источнику света, тепла, химического раздражителя.

                

Источник: www.sites.google.com

Строение клеток

Все клеточные формы жизни на Земле можно разделить на два надцарства на основании строения составляющих их клеток:

  • прокариоты (доядерные) — более простые по строению и возникли в процессе эволюции раньше;
  • эукариоты (ядерные) — более сложные, возникли позже. Клетки, составляющие тело человека, в основном, являются эукариотическими.

Несмотря на многообразие форм, организация клеток всех живых организмов подчинена единым структурным принципам.

Содержимое клетки отделено от окружающей среды плазматической мембраной, или плазмалеммой. Внутри клетка заполнена цитоплазмой, в которой расположены различные органоиды и клеточные включения, а также генетический материал в виде молекулы ДНК. Каждый из органоидов клетки выполняет свою особую функцию, а в совокупности все они определяют жизнедеятельность клетки в целом.

Прокариоты (от лат. Pro — перед, до и греч. Κάρῠον — ядро, орех) — организмы, не обладающие, в отличие от эукариот, оформленным клеточным ядром и другими внутренними мембранными органоидами (за исключением плоских цистерн у фотосинтезирующих видов, например, у цианобактерий). Единственная крупная кольцевая (у некоторых видов — линейная) двухцепочечная молекула ДНК, в которой содержится основная часть генетического материала клетки (так называемый нуклеоид) не образует комплекса с белками-гистонами (так называемого хроматина). К прокариотам относятся бактерии, в том числе цианобактерии (сине-зелёные водоросли), и археи. Потомками прокариотических клеток являются органеллы эукариотических клеток — митохондрии и пластиды. Основное содержимое клетки, заполняющее весь её объём, — вязкая зернистая цитоплазма.

Эукариоты (эвкариоты) (от греч. Ευ — хорошо, полностью и κάρῠον — ядро, орех) — организмы, обладающие, в отличие от прокариот, оформленным клеточным ядром, отграниченным от цитоплазмы ядерной оболочкой. Генетический материал заключён в нескольких линейных двухцепочных молекулах ДНК (в зависимости от вида организмов их число на ядро может колебаться от двух до нескольких сотен), прикреплённых изнутри к мембране клеточного ядра и образующих у подавляющего большинства комплекс с белками-гистонами, называемый хроматином. В клетках эукариот имеется система внутренних мембран, образующих, помимо ядра, ряд других органоидов (эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи и др.). Кроме того, у подавляющего большинства имеются постоянные внутриклеточные симбионты-прокариоты — митохондрии, а у водорослей и растений — также и пластиды.

Строение прокариотической клетки

Прокариотическая клетка

Прокариотическая клетка бактерий

Рисунок 1. Прокариотическая клетка бактерий

Клетки двух основных групп прокариот — бактерий и архей — похожи по структуре: характерными их признаками являются отсутствие ядра и мембранных органелл.

Основные компоненты прокариотической клетки

Основными компонентами прокариотической клетки являются:

  • Клеточная стенка, которая окружает клетку извне, защищает её, придаёт устойчивую форму, предотвращающую от осмотического разрушения. У бактерий клеточная стенка состоит из муреина, построенного из длинных полисахаридных цепей, соединенных между собой короткими пептидными перемычками. Клеточная стенка архей не содержит муреина, а построена в основном из разнообразных белков и полисахаридов.
  • Жгутики — органеллы движения некоторых бактерий. Бактериальный жгутик построен значительно проще эукариотического, и он в 10 раз тоньше, внешне не покрыт плазматической мембраной и состоит из одинаковых молекул белков, которые образуют цилиндр. В мембране жгутик закреплен при помощи базального тела.
  • Плазматическая и внутренние мембраны. Общий принцип устройства клеточных мембран не отличается от эукариот, однако химическом составе мембраны есть немало различий, в частности, в мембранах прокариот отсутствуют молекулы холестерина и некоторых липидов, присущих мембранам эукариот. Большинство прокариотических клеток (в отличие от эукариотических) не имеют внутренних мембран, которые разделяют цитоплазму на отделы (компартменты). Только у некоторых фотосинтетических и аэробных бактерий плазмалемма образует вгибание внутрь клетки, что выполняет соответствующие метаболические функции.
  • Нуклеоид — не ограниченный мембранами участок цитоплазмы, в котором расположена кольцевая молекула ДНК — «бактериальная хромосома», где хранится весь генетический материал клетки.
  • Плазмиды — небольшие дополнительные кольцевые молекулы ДНК, несущие обычно всего несколько генов. Плазмиды, в отличие от бактериальной хромосомы, не являются обязательным компонентом клетки. Обычно они придают бактерии определенные полезные для неё свойства, такие как устойчивость к антибиотикам, способность усваивать из среды определенные энергетические субстраты, способность инициировать половой процесс и тд.
  • Рибосомы прокариот, как и у всех других живых организмов, отвечают за осуществление процесса трансляции (одного из этапов биосинтеза белка). Однако бактериальные рибосомы несколько меньше, чем эукариотические и имеют другой состав белков и РНК. Из-за этого бактерии, в отличие от эукариот, чувствительны к таким антибиотикам, как эритромицин и тетрациклин, которые избирательно действуют на прокариотические рибосомы.
  • Споры (эндоспоры) — окруженные плотной оболочкой структуры, содержащие ДНК бактерии и обеспечивающее выживание в неблагоприятных условиях. К образованию спор способны лишь некоторые виды прокариот, например в частности возбудитель столбняка, возбудитель ботулизма и возбудитель сибирской язвы. Для образования эндоспоры клетка реплицирует свою ДНК и окружает копию плотной оболочкой, из созданной структуры удаляется избыток воды, и в ней замедляется метаболизм. Споры бактерий могут выдерживать довольно жесткие условия среды, такие как длительное высушивание, кипячение, коротковолновое облучение.

Сравнительная характеристика клеток эукариот и прокариот

Вы можете увидеть сравнение по признакам прокариот и эукариот в таблице.

Признак Прокариоты Эукариоты
Размеры клеток Средний диаметр 0,5 —10 мкм Средний диаметр 10 — 100 мкм
Организация генетического материала
Форма, количество и расположение молекул ДНК Обычно имеется одна кольцевая молекула ДНК, размещенная в цитоплазме Обычно есть несколько линейных молекул ДНК — хромосом, локализованных в ядре. В интерфазном ядре (вне деления) хромосомы представляют собой хроматин: ДНК компактизируется в комплексе с белками
Деление
Тип деления Простое бинарное деление. Веретено деления не образуется Мейоз или митоз
Органеллы
Наличие мембранных органелл Окруженные мембранами органеллы отсутствуют, иногда плазмалемма образует выпячивание внутрь клетки Имеется большое количество одномембранных и двумембранных органелл

Строение эукариотической клетки

Строение эукариотической клетки смотрите на рисунке.

Эукариотическая клетка

Рисунок 2. Строение эукариотической клетки

Поверхностный комплекс клетки

Плазматическая мембрана называется также плазмалеммой, наружной клеточной мембраной. Это биологическая мембрана, толщиной около 10 нанометров. Обеспечивает в первую очередь разграничительную функцию по отношению к внешней для клетки среде. Кроме этого она выполняет транспортную функцию.

Поверхностый аппарат животных клеток дополнительно включает гликокаликс. Гликокаликс представляет собой «заякоренные» в плазмалемме молекулы углеводов. Гликокаликс выполняет рецепторную и маркерную функции.

У большинства грибов и растений есть клеточная стенка — жёсткая оболочка клетки, расположенная снаружи от цитоплазматической мембраны и выполняющая структурные, защитные и транспортные функции.

клеточная мембрана

Рисунок 3. Клеточная мембрана.

Мембрана клетки

  1. Барьер толщиной около 8 нм, отделяет живую клетку от окружающей ее среды
  2. Фосфолипиды и белки являются основными макромолекулами в мембранах
  3. Составляющие являются амфипатическими молекулами
  4. Имеются гидрофобные и гидрофильные области
  5. Избирательно проницаема, что позволяет некоторым веществам проходить легче, чем другим.

Цитоплазма

Жидкую составляющую цитоплазмы также называют цитозолем. Под световым микроскопом казалось, что клетка заполнена чем-то вроде жидкой плазмы или золя, в котором «плавают» ядро и другие органоиды. На самом деле это не так. Внутреннее пространство эукариотической клетки строго упорядочено.

Передвижение органоидов координируется при помощи специализированных транспортных систем, так называемых микротрубочек, служащих внутриклеточными «дорогами», и специальных белков динеинов и кинезинов, играющих роль «двигателей». Отдельные белковые молекулы также не диффундируют свободно по всему внутриклеточному пространству, а направляются в необходимые компартменты при помощи специальных сигналов на их поверхности, узнаваемых транспортными системами клетки.

Эндоплазматический ретикулум

В эукариотической клетке существует система переходящих друг в друга мембранных отсеков (трубок и цистерн), которая называется эндоплазматическим ретикулумом (или эндоплазматическая сеть, ЭПР или ЭПС). Ту часть ЭПР, к мембранам которого прикреплены рибосомы, относят к шероховатому (гранулярному, грубому) эндоплазматическому ретикулуму, на его мембранах происходит синтез белков. Те компартменты, на стенках которых нет рибосом, относят к гладкому ЭПР, принимающему участие в синтезе липидов. Внутренние пространства гладкого и гранулярного ЭПР не изолированы, а переходят друг в друга и сообщаются с просветом ядерной оболочки.

Эндоплазмический ретикулум

Рисунок 4. Эндоплазмический ретикулум

Гранулярный ЭПР

  •  Расположены в плоских мешках
  •  Рибосомы на поверхности придают ей грубый вид
  •  Некоторые полипептидные цепи входят в грубый ЭПР и модифицированы
  •  Клетки, которые специализируются на секретировании белков, имеют много грубых ЭПР

Гладкий ЭПР

  •  Серия взаимосвязанных трубочек
  •  На поверхности нет рибосом
  •  Липиды собраны внутри канальцев
  •  Гладкая ЭПР печени инактивирует отходы, лекарства
  •  Саркоплазматическая сеть мышц является специализированной формой, которая хранит кальций

Функции ЭПР

Гладкий ЭПР

  1. Синтезирует липиды
  2. Метаболизирует углеводы
  3. Детоксифицирует лекарства и яды
  4. Накапливает ионы кальция

Гранулированный ЭПР

  1. Имеет связанные рибосомы
  2. Распределяет транспортные пузырьки, белки, окруженные мембранами
  3. Является мембранным заводом для клетки
  4. Аппарат Гольджи

Аппарат Гольджи

Аппарат Гольджи представляет собой стопку плоских мембранных цистерн, несколько расширенных ближе к краям. В цистернах аппарата Гольджи созревают некоторые белки, синтезированные на мембранах гранулярного ЭПР и предназначенные для секреции или образования лизосом. То есть это органоид, который упаковывает синтезированные в клетке вещества и побочные продукты для дальнейшей секреции или расщепления.

аппарат Гольджи

Рисунок 5. Аппарат Гольджи

Функции аппарата Гольджи

  1. Модифицирует продукты клетки.
  2. Производит определенные макромолекулы.
  3. Сортирует и упаковывает материалы в транспортные пузырьки.

Пузырьки

Небольшие мембранно-замкнутые мешковидные пузырьки образуются в большом количестве во множестве типов, как сами по себе, так и в почках. Есть много типов, но два основных: лизосомы и пероксисомы.

Лизосомы

Лизосомы, которые исходят из органов Гольджи, принимают участие во внутриклеточном пищеварении. Они содержат мощные ферменты, которые могут расщеплять углеводы , белки, нуклеиновые кислоты и липиды. Везикулы внутри лейкоцитов или амеб доставляют лизосомы к поглощенным бактериям, клеточным частям и другому мусору. Ферменты работают лучше всего в кислой среде внутри лизосомы.

Лизосомы разрушают изношенные части клеток или молекулы, чтобы их можно было использовать для создания новых клеточных структур. Некоторые типы клеток могут поглощать другие клетки путем фагоцитоза; это формирует пищевую вакуоль. Лизосома сливается с пищей вакуолизирует и переваривает молекулы. Лизосомы также используют ферменты для рециркуляции собственных органелл и макромолекул клетки, процесс, называемый аутофагией.

Пероксисомы

У растений и животных пузырьки, называемые пероксисомами, образуют и делятся сами по себе, поэтому они не являются частью эндомембранной системы.

Пероксисомы содержат ферменты, которые переваривают жирные кислоты и аминокислоты. Они также расщепляют перекись водорода, токсичный побочный продукт метаболизма жирных кислот.

Ферменты пероксисом превращают перекись водорода в воду и кислород или используют ее в реакциях, которые расщепляют алкоголь и другие токсины.

Ядро

Клеточное ядро содержит молекулы ДНК, на которых записана генетическая информация организма. В ядре происходит репликация — удвоение молекул ДНК, а также транскрипция — синтез молекул РНК на матрице ДНК. В ядре же синтезированные молекулы РНК претерпевают некоторые модификации (например, в процессе сплайсинга из молекул матричной РНК исключаются незначащие, бессмысленные участки), после чего они выходят в цитоплазму.

Сборка рибосом также происходит в ядре, в специальных образованиях, называемых ядрышками. Оболочка ядра двумембранная, сливается с шероховатым ЭПР. В некоторых местах внутренняя и внешняя мембраны ядерной оболочки сливаются и образуют так называемые ядерные поры, через которые происходит материальный обмен между ядром и цитоплазмой.

Ядро клетки

Рисунок 6. Ядро клетки.

Вакуоль

Вакуоль — одномембранный органоид, содержащийся в некоторых эукариотических клетках и выполняющий различные функции (секреция, экскреция и хранение запасных веществ, аутофагия, автолиз и др.). Вакуоли развиваются из мембранных пузырьков — провакуолей. Провакуоли являются производными эндоплазматического ретикулума и комплекса Гольджи, они сливаются и образуют вакуоли.

Вакуоль

Рисунок 7. Вакуоль.

Вакуоли и их содержимое рассматриваются как обособленный от цитоплазмы компартмент. Различают пищеварительные и сократительные (пульсирующие) вакуоли, регулирующие осмотическое давление и служащие для выведения из организма продуктов распада. Вакуоли особенно хорошо заметны в клетках растений: во многих зрелых клетках растений они составляют более половины объёма клетки, при этом они могут сливаться в одну гигантскую вакуоль. Одна из важных функций растительных вакуолей — накопление ионов и поддержание тургора (тургорного давления). Вакуоль — это место запаса воды.

Мембрана, в которую заключена вакуоль, называется тонопласт, а содержимое вакуоли — клеточный сок. Клеточный сок состоит из воды и растворенных в ней веществ.

Цитоскелет

К элементам цитоскелета относят белковые фибриллярные структуры, расположенные в цитоплазме клетки: микротрубочки, актиновые и промежуточные филаменты. Микротрубочки принимают участие в транспорте органелл, входят в состав жгутиков, из микротрубочек строится митотическое веретено деления. Актиновые филаменты необходимы для поддержания формы клетки, псевдоподиальных реакций. Роль промежуточных филаментов, по-видимому, также заключается в поддержании структуры клетки. Белки цитоскелета составляют несколько десятков процентов от массы клеточного белка.

Центриоли

Центриоли представляют собой цилиндрические белковые структуры, расположенные вблизи ядра клеток животных (у растений центриолей нет, за исключением низших водорослей). Центриоль представляет собой цилиндр, боковая поверхность которого образована микротрубочками.

Вокруг центриолей находится так называемый центр организации цитоскелета, район в котором группируются минус концы микротрубочек клетки.

центриоли

Рисунок 8. Центриоли.

Перед делением клетка содержит две центриоли, расположенные под прямым углом друг к другу. В ходе митоза они расходятся к разным концам клетки, формируя полюса веретена деления. После цитокинеза каждая дочерняя клетка получает по одной центриоли, которая удваивается к следующему делению. Удвоение центриолей происходит не делением, а путём синтеза новой структуры, перпендикулярной существующей.

Митохондрии

Митохондрии — особые органеллы клетки, основной функцией которых является синтез АТФ — универсального носителя энергии. Дыхание (поглощение кислорода и выделение углекислого газа) происходит также за счёт энзиматических систем митохондрий.

Внутренний просвет митохондрий, называемый матриксом, отграничен от цитоплазмы двумя мембранами, наружной и внутренней, между которыми располагается межмембранное пространство. Внутренняя мембрана митохондрии образует складки, так называемые кристы. В матриксе содержатся различные ферменты, принимающие участие в дыхании и синтезе АТФ. Центральное значение для синтеза АТФ имеет водородный потенциал внутренней мембраны митохондрии.

Митохондрии клетки

Рисунок 9. Митохондрии.

Митохондрии имеют свой собственный ДНК-геном и прокариотические рибосомы, что, безусловно, указывает на симбиотическое происхождение этих органелл. В ДНК митохондрий закодированы совсем не все митохондриальные белки, большая часть генов митохондриальных белков находятся в ядерном геноме, а соответствующие им продукты синтезируются в цитоплазме, а затем транспортируются в митохондрии. Геномы митохондрий отличаются по размерам: например геном человеческих митохондрий содержит всего 13 генов.

Пластиды

Пластиды (от др.-греч. Πλαστόс — вылепленный) — полуавтономные органеллы высших растений, водорослей и некоторых фотосинтезирующих простейших. Пластиды имеют от двух до четырёх мембран, собственный геном и белоксинтезирующий аппарат.

Согласно симбиогенетической теории пластиды, как и митохондрии, произошли в результате «захвата» древней цианобактерии предшественником эукариотической «хозяйской» клетки. При этом внешняя мембрана пластид соответствует плазматической мембране хозяйской клетки, межмембранное пространство — внешней среде, внутренняя мембрана пластид — мембране цианобактерии, а строма пластид — цитоплазме цианобактерии. Наличие трёх (эвгленовые и динофлагелляты) или четырёх (золотистые, бурые, жёлто-зелёные, диатомовые водоросли) мембран считается результатом двух- и трёхкратного эндосимбиоза соответственно.

Хлоропласты (от греч. Χλωρός — «зелёный») — зелёные пластиды, которые встречаются в клетках фотосинтезирующих эукариот. С их помощью происходит фотосинтез. Хлоропласты содержат хлорофилл.

В одной клетке листа может находиться 15—20 и более хлоропластов, а у некоторых водорослей — лишь 1 -2 гигантских хлоропласта (хроматофора) различной формы.

Хлоропласты ограничены двумя мембранами — наружной и внутренней. Наружная мембрана отграничивает жидкую внутреннюю гомогенную среду хлоропласта — строму (матрикс) В строме содержатся белки, липиды, ДНК (кольцевая молекула) , РНК, рибосомы и запасные вещества (липиды, крахмальные и белковые зерна), а также ферменты, участвующие в фиксации углекислого газа.

Внутренняя мембрана хлоропласта образует впячивания внутрь стромы — тилакоиды, которые имеют форму уплощенных мешочков (цистерн) . Несколько таких тилакоидов, лежащих друг над другом, образуют грану, и в этом случае они называются тилакоидами граны. Именно в мембранах тилакоидов локализованы светочувствительные пигменты, а также переносчики электронов и протонов, которые участвуют в поглощении и преобразовании энергии света.

Хлоропласты

Рисунок 10. Хлоропласты.

Межклеточные контакты

У высших животных и растений клетки объединены в ткани и органы, в составе которых они взаимодействуют между собой, в частности, благодаря прямым физическим контактам. В растительных тканях отдельные клетки соединяются между собой с помощью плазмодесм, а животные образуют различные типы клеточных контактов, в основном десмосомы.

Плазмодесмы растений — это тонкие цитоплазматические каналы, которые проходят через клеточные стенки соседних клеток, соединяя их между собой. Полость плазмодесм устлана плазмалеммой. Совокупность всех клеток, объединенных плазмодесмами, называется симпластом, между ними возможен регулируемый транспорт веществ.

Осмотическое давление в клетке

Осмотическое давление — избыточное гидростатическое давление на раствор, отделённый от чистого растворителя полупроницаемой мембраной, при котором прекращается диффузия растворителя через мембрану (осмос). Это давление стремится уравнять концентрации обоих растворов вследствие встречной диффузии молекул растворённого вещества и растворителя.

Мера градиента осмотического давления, то есть различия водного потенциала двух растворов, разделённых полупроницаемой мембраной, называется тоничностью. Раствор, имеющий более высокое осмотическое давление по сравнению с другим раствором, называется гипертоническим, имеющий более низкое — гипотоническим.

Тургор тканей — напряжённое состояние оболочек живых клеток. Тургорное давление — внутреннее давление, которое развивается в растительной клетке, когда в неё в результате осмоса входит вода и цитоплазма прижимается к клеточной стенке; это давление препятствует дальнейшему проникновению воды в клетку.

Тургор обуславливается тремя факторами: внутренним осмотическим давлением клетки, которое вызывает напряжение клеточной оболочки, внешним осмотическим давлением, а также упругостью клеточной оболочки.

Давление на клетки

Рисунок 11. Взаимодействие эритроцитов и растительной клетки с растворами.

Дифференцировка клеток многоклеточного организма

Многоклеточные организмы состоят из клеток, которые в той или иной степени отличаются по строению и функциям, например, у взрослого человека около 230 различных типов клеток. Все они являются потомками одной клетки — зиготы (в случае полового размножения) — и приобретают различия в результате процесса дифференцировки.

Дифференцировка в подавляющем большинстве случаев не сопровождается изменением наследственной информации клетки, а обеспечивается лишь путем регуляции активности генов, специфический характер экспрессии генов наследуется во время деления материнской клетки обычно благодаря эпигенетическим механизмам. Однако есть исключения: например, при образовании клеток специфической иммунной системы позвоночных происходит перестройка некоторых генов, эритроциты млекопитающих полностью теряют всю наследственную информацию, а половые клетки — её половину.

Различия между клетками на первых этапах эмбрионального развития появляются, во-первых, вследствие неоднородности цитоплазмы оплодотворенной яйцеклетки, из-за чего во время процесса дробления образуются клетки, различающиеся по содержанию определенных белков и РНК; во-вторых, важную роль играет микроокружение клетки — её контакты с другими клетками и средой.

Возникновение клеток

Доподлинно неизвестно, когда на Земле появилась первая клетка и каким путем она возникла. Наиболее ранние вероятные ископаемые остатки клеток, приблизительный возраст которых оценен в 3,49 млрд лет, найдены на востоке Пилбары (Австралия), хотя биогенность их происхождения была поставлена под сомнение. О существовании жизни в раннем архее свидетельствуют также строматолиты того же периода.

Возникновению первых клеток должно было предшествовать накопление органических веществ в среде и появление определенной формы пребиотического метаболизма. Протоклетки содержали как минимум два обязательных элемента: наследственную информацию в виде молекул, способных к саморепликации, и определенного рода оболочки, которая ограждала внутреннее содержимое первых клеток от окружающей среды.

Наиболее вероятным кандидатом на роль саморепликативных молекул является РНК, поскольку она может одновременно выступать и носителем наследственной информации, и катализатором; кроме того, РНК, в отличие от ДНК, самодостаточна для осуществления биосинтеза белков.

Подробнее о клетке вы можете узнать из видео:

Без клетки нет жизни, клетка — это наша жизнь. Поэтому если узнавать больше о клетке, то можно объяснить, например, действие многих компонентов на нашу жизнь и самочувствие. Изучайте строение клетки и особенно важно изучать клетку будущим врачам.

Источник: novstudent.ru