Раздел 2 . Цитология. Морфология клетки.

Основой строения эукаротических организмов является наименьшая единица живого - клетка.

КЛЕТКА – это ограниченная активной мембраной, упорядоченная, структурированная система биополимеров, образующих ядро и цитоплазму, участвующих в единой совокупности метаболических и энергетических процессов, осуществляющих поддержание и воспроизведение всей системы в целом.

КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ.

Клеточная теория-это обобщенное представление о строении клеток как единиц живого,об их воспроизведении и роли в формировании многоклеточных организмов.

Клеточная теория гласит :

1. Клетка является наименьшей единицей живого.

2. Клетки разных организмов сходны по своему строению.

3. Размножение клеток происходит путем деления исходной клетки.

4. Многоклеточные организмы представляют собой сложные ансамбли клеток и их производных, объединенные в целостные интегрированные системы тканей и органов, подчиненные и связанные между собой межклеточными, гуморальными и нервными формами регуляции.

СТРУКТУРНЫЕ КОМПОНЕНТЫ КЛЕТКИ

Цитоплазма

Отделенная от окружающей среды плазмолеммой, включает в себя гиалоплазму, находящиеся в ней обязательные клеточные компоненты – органеллы, а также различные непостоянные структуры – включения.

Гилоплазма-основная плазма, или матрикс цитоплазмы , представляет собой очень важную часть клетки, ее истинную среду.

Гиалоплазма является сложной коллоидной системой, включающей в себя различные полимеры :

Белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды и тд.

В зависимости от функциональной задачи система способна переходить из золеобразного состояния в гелеобразное состояние и обратно. В состав гиалоплазмы входят главным образом различные глобулярные белки. Они составляют 20%-25% общего содержания белков в эукариотической клетке. Кроме того в ней содержатся ферменты метаболизма сахаров, аминокислот, липидов и тд. , тРНК.

Клеточные мембраны.

Общей чертой всех мембран клетки является то, что они представляют собой тонкие пласты липопротеидной природы. Характерными представителями липидов, встречающихся в клеточных мембранах являются фосфолипиды, сфингомиелины и из стероидных липидов- холестерин.

Особенностью липидов мембран является разделение их молекул на две функционально различные части : гидрофобные неполярные, не несущие зарядов « хвосты» , состоящие из жирных кислот, и гидрофильные, заряженные полярные «головки». Это определяет способность липидов самопроизвольно образовывать двухслойные «билипидные» мембранные структуры.

Плазмолемма

Внешняя клеточная мембрана. Это поверхностная периферическая структура , не только ограничивающая клетку снаружи, но и обеспечивающая ее непосредственную связь с внеклеточной средой, а следовательно , и со всеми веществами и стимулами, воздействующими на клетку. Основу плазмолеммы составляет липопротеидный комплекс. Снаружи от плазмолеммы распологается –гликокаликс, представляющий собой ассоциированный с плазмолеммой гликопротеиновый комплекс, в состав которого входят различные углеводы.

Функции плазмолеммы

1. РЕЦЕПТОРНАЯ. Связана с локализацией на плазмолемме специальных структур (рецепторов ) участвующих в специфическом «узнавании» химических и физических факторов.

Рецепторами могут служить гликопротеиды и гликолипиды мембран. Существуют рецепторы к биологически активным веществам- гормонам, медиаторам, к специфическим антигенам разных клеток или к определенным белкам.

2. ТРАНСПОРТНАЯ.

Виды транспорта веществ :

1. Пассивный ( перенос ряда веществ по градиенту концентрации ) – вода, ионы низкомолеклярных соединений.

2. Активный ( вещества проникают через мембрану путем активного переноса против градиента концентрации с затратой энергии за счет расщепления АТФ ) .- органические молекулы(сахара, аминокислоты итд.).

3. Эндоцитоз. Разделяется на фагоцитоз ( захват и поглощение клеткой крупных частиц, например бактерий или даже фрагментов других клеток ) и пиноцитоз ( захват макромолеклярных соединений ) .

МЕЖКЛЕТОЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ.

1.Простое соединение ( сближение плазмолемм соседних клеток, при этом происходит взаимодействие слоев гликокаликса соседних клеток).

2. Плотное соединение ( зона, где слои двух плазмолемм максимально сближены, здесь происходит как бы слияние участков плазмолемм двух соседних клеток).

3. Десмосома (пятно сцепления) Структура представляющая собой небольшую площадку, иногда имеющую слоистый вид, где между мембранами располагается зона с высокой электронной плотностью. Функциональная роль десмосом заключается главным образом в механической связи между клетками.

4. Щелевидное соединение, или нексус ( в структуре плазмолемм соседних клеток друг против друга располагаются специальные белковые комплексы , которые образуют как бы каналы из одной клетки в другую ) .- обеспечивается перенос ионов и мелких молекул из одной клетки в другую.

5. Синаптическое соединение. Синапсы – участки контактов двух клеток , специализированных для односторонней передачи возбуждения или торможения от одного элемента к другому.

ОРГАНЕЛЛЫ ЦИТОПЛАЗМЫ.

Органеллы -постоянно присутствующие и обязательные для всех клеток микроструктуры. Выполняющие жизненно важные функции.

Различают мембранные органеллы ( митохондрии, эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы, гладкая эндоплазматическая сеть ) и немембранные органеллы ( свободные рибосомы и полисомы , микротрубочки , центриоли , и филаменты .

Эндоплазматическая сеть.

Система анастомозирующих друг с другом канальцев или цистерн, стенки которых состоят из билипидных мембран . Различают два вида : гранулярную и агранулярную(гладкую) .

Гранулярная – с наличием рибосом на наружных поверхностях канальцев. Значение : синтез белков и их обособление. Агранулярная – не содержит рибосом. Значение : метаболизм липидов и полисахаридов.

Комплекс Гольджи

Имеет вид сеточки и состоит из тонких нитей.( система параллельно расположенных липопротеинов двойных гладких мембран , образующих замкнутые щелевидные канальцы, полости и пузырьки. Значение : - участвует в сегрегации и накоплении продуктов , синтезированных в ЦПС , в их химических перестройках, созревании ;

- с помощью элементов аппарата происходит процесс выведения готовых секретов за пределы клетки;

- обеспечивает формирование клеточных лизосом .

Митохондрии

Органеллы синтеза АТФ. Их основная функция связана с окислением органических соединений и использованием освобождающейся при распаде этих соединений энергии для синтеза молекул АТФ. Содержат оболочку, состоящую из наружной и внутренней мембран и светлой прослойки между ними . От внутренней мембраны внутрь отходят складки – кристы, делящие митохондрию на отдельные пространства – матрикс.

Центриоли

Основой строения центриолей являются расположенные по окружности 9 триплетов микротрубочек, образующих таким образом полый цилиндр. Центриоли , обычно расположенные в паре - диплосома, окружены зоной более светлой цитоплазмы, от которой отходят радиально тонкие фибриллы ( центросфера ) . Эти органеллы в делящихся клетках принимают участие в формировании веретена деления и располагаются на его полюсах . В неделящихся клетках центриоли часто определяют полярность клеток эпителия и располагаются вблизи комплекса Гольджи .

Лизосомы

Представляют собой небольшие мешочки , одетые одинарной мембраной и содержащие большое количество гидролитических ферментов. Значение : внутриклеточное периваривание,

образуя пищеварительные вакуоли .

ЯДРО

Составная часть клетки, являющееся системой генетической детерминации и регуляции белкового синтеза. Располагается в центре. От цитоплазмы отделено хорошо выраженной ядерной оболочкой , состоящей из двух мембран с пространством между ними. Наружная мембрана связана с ЦПС , внутренняя – к ней прикреплены участки хроматина , чем обеспечивается упорядоченное расположение хромосом в определенной части ядра.

Содержимое ядра подразделяется на кариоплазму и расположенный в ней хроматин и 1-2 ядрышка.

Ядрышко – самое плотное образование клетки , является производным хромосомы, одним из ее локусов с наиболее высокой концентрацией и активностью синтеза РНК в интерфазе. Ядрышко- место образования рибосомальных РНК и рибосом .

Хроматин – хромосомы в определенном состоянии спирализации . Состоит из ДНК, РНК, и белка.

Деление клеток

Один из постулатов клеточной теории гласит , что увеличение числа клеток, их размножение происходит путем деления исходной клетки. Обычно делению клеток предшествует редупликация их хромосомного аппарата, синтез ДНК. Время существования клетки как таковой , от деления до деления или от деления до смерти, обычно называют клеточным циклом.

Различают : - непрямое деление( митоз );

- прямое деление ( амитоз ) ;

- редукционное деление ( мейоз ).

МИТОЗ .

Процесс непрямого деления клеток принято подразделять на несколько основных фаз : профаза , метафаза , анафаза , телофаза .

- профаза : к началу этой стадии , хроматин выявляется в виде глыбок ( конденсированные хромосомы . причем каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид ).

Расхождение центриолей. Начало формирования веретена деления.

- метафаза : исчезновение ядерной оболочки ; хромосомы образуют экваториальную пластинку. Клеточный центр превращается в веретенообразную фигуру . расположенную вдоль оси клетки.

Хромосомы расщепляются продольно на две идентичные половины ( хроматиды).

-анафаза : каждая из двух хроматид расходятся и направляются к полюсам веретена.

- телофаза : процесс формирования дочерних ядер и завершение деления клеточного тела.

Изменения в цитоплазме при митозе : - ЦПС поровну распределяется между клетками;

- митохондрии или поперечно делятся , или

распределяются поровну;

- комплекс Гольджи распадается на части и поровну

расходится в дочерние клетки.

Отличие мейоза от митоза : хромосомы не расщепляются , а дочерние клетки получают половинный набор хромосом.