К теме 38 (практика). Клетка Клеточные структуры

Многообразные функции клетки выполняются специализированными внутриклеточ­ными структурами – органоидами и органеллами. Органоиды – постоянные клеточ­ные структуры, клеточные органы, обес­печивающие выполнение специфических фун­кций в процессе жизнедеятельности клетки, например, хранение и передачу генетической информации, транспорт веществ, синтез и превращения веществ и энергии, деле­ние, движение. Органоиды эукариот: хромосомы, клеточная мемб­рана, митохондрии, комплекс Гольджи, эндоплазматическая сеть, микротрубочки, рибосомы, лизосомы, микрофиламенты, иногда от­носят ядро в целом; в животных клетках – центриоли и микрофибриллы, в расти­тельных – пла­стиды. У прокариотов имеются лишь клеточная мембрана и рибосомы. Органеллы – специальные структуры одноклеточных. Примеры: жгутики, реснички, вакуоли.

Хромосомы и ядро

Х ромосомы – органоиды, в которых записана и плотно упакована генетическая информация организма. Образованы белками и молекулой дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Белки, образующие хромосомы, называются гистонами. Существует пять видов гистонов, содержащих от 50 до 200 аминокислот. Гистоны, взаимодействуя с ДНК, об­разуют ядра нуклеосом. В ядре нуклеосомы участок молекулы ДНК ~ 200 нуклеотидных пар намотан в виде спира­ли на белковую частицу, образованную гистонами. Ядра укладываются в сверх­спирали, а сверхспирали обра­зуют трехмерный кристалл с периодом решетки ~ 10 нм (на рис. Электронная микрофотография трехмерной гексагональной кристаллической решетки, образованной сверхспиралями ядер нуклеосом). Хромосомы находятся в ядре эукариотических клеток. Ядро – органоид, функциями которого являются хранение и транскрипция генетической информации.

Системы подвижности клеток

Микротрубочки, микрофиламенты и микрофибриллы – органоиды, осуществляющие генерацию движения и способствующие поддержанию формы клетки. Микротрубочки участвуют во внутриклеточном транспорте веществ, в секреции клеточных продуктов, в движении хромосом. У эукариотических клеток встречаются две системы подвижности. Первая строится из микротрубочек, а вторая – из микрофиламентов. Микротрубочки могут генерировать движение за счет: 1) изменения своей дли­ны при полимеризации или деполимеризации; 2) активного сколь­жения (подобного аналогичному процессу в мышечном волокне). Из микрофиламентов образуются подвижные пучки или тонкие сетчатые структуры. Бактерии движутся с помощью нитевидных структур – жгутиков.

Рибосомы

Рибосомы – органоиды, в которых осуществля­ется синтез белков. В процессе синтеза использу­ется генетическая информация, записанная в виде последовательности нуклеотидных пар в ДНК.

Клеточная мембрана

Клеточная мембрана – органоид клетки, мембрана, отделяю­щая цитоплазму клетки от наружной сре­ды или от оболочки клетки (в растительных клетках). Мембрана играет важную роль в обмене ве­ществ между клеткой и внешней средой, движении клеток и сцеплении их друг с другом, является сенсорным органом клетки – воспринимает сигналы из внешней среды, преоб­разует их и передает внутренним клеточным структурам. Основа мембран – двойной слой липидов (около 50 % массы мембраны). Мембрана полупроницаема. Сквозь нее практически свободно проходит вода. Для высокомолекулярных веществ мембрана практически непроницаема.

Митохондрии

Митохондрии – органоиды, в которых осуществляется синтез АТФ. Аденозинтрифосфатная кислота, АТФ – универсальный переносчик и аккумулятор энергии живой клет­ки. Энергия выделяется при гидролизе АТФ. Следовательно, митохондрии обеспечивают организм энергией.

Пластиды, хлоропласты и фотосинтез

Фотосинтез – процесс преобразования световой энергии в химическую. Хлоропласты – органоиды, в которых осуществляется фотосинтез. За счет энергии света синтезируется АТФ. Хлоропласты фотосинтезирующих клеток растений состоят из структурно-функциональных единиц – пластид.

Комплекс Гольджи

Комплекс Гольджи – органоид, осуществляющий: модификацию белков, упаковку секретируемых продуктов в гранулы; формирование клеточной мембраны, синтез некоторых полисахаридов, образование лизосом. Комплекс Гольджи состоит в среднем из 20 структурно-функциональных единиц – дихтиосом.

Самосборка

Самосборка – спонтанное упорядоченное объединение биополимеров, приводящее к образованию биологически важных структур, например: рибосом, цитоскелета, мембран, ферментных комплексов, вирусов. Наиболее отчетливо выражена способность к самосборке у белковых молекул. Важную роль в самосборке играет комплементарность поверхностей взаимодействующих молекул. При объединении молекул первыми включаются наиболее дальнодействующие электростатические силы, которые ориентируют сближающиеся молекулы, затем подключаются более короткие водородные, гидрофобные, и, наконец, ван-дер-ваальсовы взаимодействия.