Строение клетки.
Клетка представляет собой элементарную целостную систему, наименьшую жизнеспособную единицу живого. Все! организмы, имеют клеточное строение. Неклеточных организмов, ведущих свободный образ жизни, не существует. Вирусы – это неклеточные частицы, не способные размножаться и проявлять другие признаки жизнедеятельности вне клетки; это паразиты на генетическом уровне. Все многочисленные функции клетки и происходящие в них биохимические превращения связаны с определенными структурами. Такие структуры получили название органоидов, или органелл, т.к., подобно органам целого организма, выполняют специфические функции.
Если клетки бактерий и других прокариот устроены сравнительно просто и несут ряд примитивных черт, унаследованных от первых живых организмов на Земле, то эукариотические клетки - от простейших (протист) до клеток высших растений и млекопитающих – отличаются и сложностью и разнообразием структуры.
Клетки тканей растений, грибов и животных в зависимости от выполняемых ими функций имеют не только разные размеры, но и различную форму. Диметр большинства клеток эукариот составляет 10-100 мкм, самые мелкие клетки имеют размеры около 4 мкм, у некоторых 1-10 мм (клетки мякоти арбуза), а самые крупные (яйцеклетки страусов, пингвинов, гусей) 10-20см, иногда и больше (отростки нервных клеток могут достигать 1 метра). По форме можно выделить клетки: округлые, многоугольные, палочковидные, звездчатые (нервные), дисковидные (эритроциты), цилиндрические, кубические и др.
Несмотря на многообразие форм, все клетки имеют общий принцип строения (рис….). Любая клетка состоит из трех частей: поверхностного аппарата (плазмалеммы), цитоплазмы и ядерного аппарата (ядра).
Поверхностный аппарат образован цитоплазматической мембраной, надмембранным и субмембранным комплексами. Поверхностный аппарат ограничивает внутреннее содержимое клеток и защищает его от влияния окружающей среды, осуществляет обмен веществ между клеткой и внешней средой. Надмембранный комплекс растений грибов и многих протист представлен плотной клеточной стенкой. Клетки животных ограничены только цитоплазматической мембраной. Субмембранный комплекс лежит под цитоплазматической мембраной и образован белковыми нитями и микротрубочками.
Цитоплазма – это часть клетки, расположенная между плазматической мембраной и ядром. В цитоплазме выделяют основное (полужидкое вещество), или гиалоплазму и погруженные в неё все внутриклеточные структуры: цитоскелет, органоиды и включения. Гиалоплазма – внутрення среда клетки; состоит из воды органических и неорганических веществ. Цитоскелет – система микротрубочек и микрофиламентов (микронитей); выполняет опорную функцию и обеспечивает внутриклеточные движения.
Органоиды – постоянные внутриклеточные структуры цитоплазмы, выполняющие определенные функции и обеспечивающие процессы жизнедеятельности клетки (питание, синтез веществ, транспорт веществ внутри клетки и за её пределы и др.). Мембранные органоиды подразделяют на одномембранные (эндоплазматический ретикулум, комплекс Гольджи, лизосомы, вакуоли) и двумембранные (митохондрии, пластиды) и немембранным (рибосомы, клеточный центр, реснички, жгутики).
Включения – непостоянные образования. Появляются в процессе жизнедеятельности, исчезают, вновь образуются. В основном представляют собой запасные вещества клетки или конечные продукты обмена в виде капель (жир), гранул (крахмал, гликоген) или кристаллов (соли).
Рис. Комбинированная схема строения эукариотической клетки. (А - животного происхождения, Б - растительного происхождения):
1-ядро с хроматином, 2-плазматическая мембрана, 3-клеточная оболочка, 4-плазмодесмы, 5-гранулярная эндоплазматическая сеть, 6-агранулярная эндоплазматическая сеть, 7-образующиеся пиноцитозные вакуоли, 8-комплекс Гольджи, 9-лизосома, 10-жировые включения, 11-центриоль и микротрубочки, 12-митохондрии, 13-полирибосомы, 14-вакуоли, 15-хлоропласты.
Ядро – важнейший структурный компонент клеток, содержащий ДНК. Ядро обеспечивает хранение, реализацию и передачу наследственной информации дочерним клеткам.
Цитоплазма и ядро в совокупности образуют живое содержимое клетки – протопласт.
Таблица
Строение эукариотической клетки
Структура |
Особенности организации |
Функции |
Поверхностный аппарат: Цитоплазматическая мембрана
Надмембранный комплекс Субмембранный комплекс |
Тончайшая пленка, образованная бислоем липидов и погруженными в него белками |
Избирательная регуляция обмена веществ между клеткой и внешней средой. Обеспечение контакта между соседними клетками. |
|
Многослойное образование из полисахаридов |
Защита клетки и внешний каркас |
|
Микротрубочки и микрофиламенты, образованные белковыми субъединицами |
Связь между мембраной, цитоскелетом и гиалоплазмой |
Цитоплазма: Гиалоплазма
Митохондрии
Пластиды
Эндоплазматический ретикулум (ЭПР, ЭР)
Комплекс Гольджи (КГ)
Лизосомы
Вакуоли
Рибосомы |
Коллоидный раствор белков, углеводов и других веществ |
Внутренняя среда клетки, связь между всеми клеточными структурами, синтез многих веществ. |
|
Двухмембранная структура; внутренняя мембрана образует кристы. Содержит кольцевую молекулу ДНК, рибосомы, множество ферментов. |
Синтез АТФ |
|
Двухмембранная структура. Внутренняя мембрана образует тилакоиды, которы у хлоропластов содержат хлорофилл. Содержат кольцевую ДНК, рибосомы, множество ферментов. Характерны только для клеток растений, автотрофных и гетеротрофных протистов. |
Фотосинтез, запасание питательных веществ. |
|
Система уплощенных мембранных мешочков – цистерн, полостей, трубочек |
На шероховатом ЭПР расположены рибосомы. В его цистернах изолируется и дозревают синтезированные белки. Транспорт синтезированных белков. Гладкий ЭПР: синтез углеводов, липидов, стероидов. Деградация вредных веществ. |
|
Система плоских одномембранных цистерн, расширенных на концах, и пузырьков, отделяющихся или присоединяющихся к цистернам. |
Накопление, преобразование белков и липидов, синтез полисахаридов. Образование секреторных пузырьков, выделение веществ за пределы клетки. Образование лизосом. |
|
Одномембранные пузырьки, содержащие гидролитические ферменты |
Внутриклеточное переваривание, расщепление поврежденных органелл, отмерших клеток, органов. |
|
Одномембранные цистерны, заполненные водой с растворенными в ней веществами. |
Запасание воды и других неорганических и органических веществ, осморегуляция. |
|
Две субъединицы (большая и малая), состоящие из рРНК и белков |
Сборка белковых молекул |
Клеточный центр (центриоли)
Микротрубочки, микрофиламенты
Включения |
Система микротрубочек, построенных из белковых субъединиц |
Центры организации микротрубочек (участвуют в образовании цитоскелета и веретена деления клетки, ресничек и жгутиков) |
|
Трубочки и нити, образованные белковыми субъединицами |
Образование цитоскелета, центриолей, жгутиков, ресничек и др. Сократительные движения, внутриклеточный транспорт |
|
Жировые капли, гранулы (крахмал, гликоген, белок), кристаллы (щавелевокислый кальций) |
Запасные вещества клетки, конечные продукты обмена |
Ядерный аппарат (ядро) |
Имеет двухмембранную оболочку, хроматин, ядерный матрикс, ядрышко, содержит ДНК |
Хранение и передача дочерним клеткам наследственной информации в неизменном виде. Реализация наследственной информации |