Тема 2. Будова клітини

План

1. Загальні принципи будови організації живої матерії.

2. Відмінності в будові тваринної і рослинної клітини. Поняття про прокаріоти і еукаріоти.

3. Властивості клітин – морфологічні та фізіологічні.

4. Будова основних органел клітини, їх функції.

5. Поняття про основні та допоміжні органели клітини.

6. Включення клітин. Їх роль у життєдіяльності клітини.

Клітиною називається структурно-функціональна одиниця живого організму, що представляє собою хімічну систему, що саморегулюється, обмеженою мембраною, здатну до обміну з навколишнім середовищем і підтримання сталості внутрішнього середовища.

Основними частинами клітини є цитоплазма і ядро (за рідкісним винятком, коли на пізніх стадіях ядро відсутнє), наприклад, в еритроцитів. Розмір більшості клітин варіює від 5 до 200 мкм, форма також може бути різною. Однак основні закономірности будови характерні для всіх клітин. В узагальненому виді у тваринній клітині, а виходить, і в людській клітині, присутні наступні основні органели .

1.Ядро, оточене оболонкою. У свою чергу, можна визначити ядерця, нитки хроматину, нуклеоплазму чи ядерний сік.

2.Плазматична мембрана.

3.Цитоплазма.

4.Мітохондрії.

5.Апарат Гольджі.

6.Лізосоми.

7.Рибосоми.

8.Пероксисоми.

9.Ендоплазматичний ретикулум.

10.Мікротрубочки, мікрофіламенти і проміжні філаменти.

Серед спеціалізованих клітин зустрічаються й інші органели, що являють собою видозмінені вищезгадані органели.

Ядра - добре помітні під мікроскопом крупні утворення, звичайно кулястої форми, існуючі, як правило, по одинці . Функція ядра - регуляція життєдіяльності клітини. У ядрі міститься генетична інформація у формі ДНК. Ядерна оболонка складається з 2 мембран, зовнішня переходить у ендоплазматичний ретикулум. Через пори ядерної оболонки відбувається обмін речовин між ядром і цитоплазмою, наприклад , білків, молекул ДНК і регуляторів їхньої активності. Ядерна оболонка відокремлює від цитоплазми нуклеоплазму чи ядерний сік, у якому міститися хроматин і ядерця. Крім них містяться білки, нуклеотиди, іони. Ядерце - внутрішньоядерне утворення округлої форми, у якому відбувається синтез РНК. Хроматин утворений витками ДНК, які приєднані до білків - гістонів. У сукупності вони утворюють чітко окреслені структури - нуклеосоми.

Плазматична мембрана складається з білків і ліпідів. На сьогодні прийнята тришарова модель мембрани. У центрі знаходиться ліпідний бішар, по периферії по обидва боки - білкові молекули. Ліпідний бішар утворюється в основному фосфоліпідами і гліколіпідами, що мають полярну головку і неполярні хвости, і стеролом, основним з який є холестерин - цілком неполярна сполука. Мембранні білки знаходяться не тільки на периферії мембрани, частина з них поширюється на всю товщину. Вони також мають гідрофільні і гідрофобні ділянки. Частина білків є структурними, тобто, формоутворюючими, іншим властиві різноманітні функції – білки-переносники, білки іонних каналів, білки рецепторів, ферменти, антигенні білки (частіше глікопротезиди), білки, що розпізнають антигени.

Цитоплазма складається з водянистої основної речовини і органел, а також запасних речовин і продуктів метаболізму. Розчинна частина цитоплазми - цитозоль - містить систему мікрофіламентів. Цитозоль містить 90% води, іони, малі молекули - солі, цукри, амінокислоти, жирні кислоти, нуклеотиди, вітаміни і розчинні гази. Білки і РНК утворюють колоїдні розчини. У цитоплазмі відбувається гліколіз, синтез жирних кислот, деяких амінокислот, нуклеотидів.

Мікрофіламенти - білкові нитки, що складаються з актину, діаметром 5-7нм. Часто утворюють сплетення чи пучки безпосередньо під плазматичною мембраною. У клітині виявляються також і нитки міозину. Мікрофіламенти приймають участь у формуванні цитоскелету, пересуванні клітин (для тих з них, кому це властиво).

Мітохондрії являють собою головне місце аеробної дихальної активності клітин. Кількість мітохондрій у клітині залежить від виду організму і енергетичної потреби клітин, наприклад, у клітині печінки їхня кількість може досягати 1000. Форма їх різноманітна - спіральні, округлі, витягнуті, чашечкоподібні, довжиною 1,5 – 10 мкм, шириною - 0,25-1,0 мкм. Мітохондрії мають здатність концентруватися в місцях з найбільшою потребою в АТФ. Кожна мітохондрія оточена двома мембранами, причому, внутрішня містить у собі напівтвердий матрикс і утворює чисельні гребінчасті складки, т.зв. кристи. Це необхідно для збільшення її поверхні, де розташовуються ферментні комплекси. Внутрішня мембрана пропускає лише певні речовини і складається з "елементарних часток", у підставі яких розташовуються компоненти дихального ланцюга. У мітохондріальному матриксі міститься велика частина ферментів, що беруть участь у циклі Кребса й в окислюванні жирних кислот. Тут же знаходяться мітохондріальні ДНК, РНК, рибосоми, білки.

Апарат Гольджі являє собою стопку приплющених мембранних мішечків, так званих цистерн, і зв'язану з ними систему пухирців, названих пухирцями Гольджі. На одному кінці стопки постійно утворюються нові цистерни, що поступово пересуваються від зовнішньої сторони до внутрішньої. Функція апарату Гольджі включає транспорт речовин і хімічну модифікацію клітинних продуктів, що надходять до нього. Після концентрування в апараті Гольджі білок у пухирцях Гольджі переноситься до мембрани і секретується - наприклад, у залозах зовнішньої секреції. В апараті Гольджі багато білків гліколізуються. Інколи апарат Гольджі бере участь у транспорті ліпідів і вуглеводів. Наприклад, при травленні ліпіди розпадаються і всмоктуються в тонкому кишечнику у виді жирних кислот і гліцерину. Потім у ендоплазматичному ретикулумі вони ресинтезуються, покриваються білковою оболонкою і через апарат Гольджі транспортуються до плазматичної мембрани і надходять у лімфу. Крім транспорту, апарат Гольджі виконує функцію формування лізосом.

Лізосоми являють собою прості мембранні мішечки округлої форми (стінка представлена одинарною мембраною), наповнені гідролітичними ферментами - протеїдами, нуклеазами, ліпазами, кислими фосфатазами. Вміст має кислу реакцію. Ферменти лізосом синтезуються в ендоплазматичному ретикулумі і транспортуються до апарату Гольджі. Пізніше від нього відбруньковуються пухирці Гольджі, що містять трансформовані ферменти. Їх називають первинними лізосомами. При їхньому злитті з вакуолями утворюються вторинні лізосоми, у яких і відбувається травлення. Вторинні лізосоми іноді називають травними вакуолями. Якщо в них міститься неперетравлений матеріал, вони називаються залишковими тільцями, вміст яких виводиться назовні чи зберігається (наприклад, у міокарді, печінці). Іноді ферменти лізосом секретуються назовні, наприклад, при заміні хряща кістковою тканиною. При перебудові кістки ферменти секретуються остеокластами. Лізосоми також беруть участь у процесах аутолізу.

Схожими на лізосоми органелами є пероксисоми - округлі утворення діаметром 0,3-1,5 мкм, з одинарною мембраною і кристалічним ферментним ядром, що містить каталазу. Це фермент, який каталізує розпад перекису водню - токсичного проміжного продукту окислювання на кисень і воду. Багато пероксисом міститься у клітинах печінки.

Ендоплазматичний ретикулум (ЕР,ендоплазматична сітка) складається зі сплощених мембранних мішечків, названих цистернами. Цистерни ЕР можуть бути покриті рибосомами, тоді він набуває назви шорсткуватого. Функції шорсткуватого ЕР пов'язані з транспортом білків, синтезованих рибосомами на його поверхні. Транспортуючись по цистернах, білок гліколізується чи фосфорилюється, потім прямує до апарату Гольджі. У гладкому ЕР синтезуються ліпіди. У печінці обидва види приймають участь у процесах детоксикації. Особлива форма - саркоплазматичний ретикулум міокарду.

Діаметр рибосоми становить близько 20 нм. У кліині їх міститься кілька десятків тисяч. Складаються вони з рибосомної РНК і білків, являються місцем білкового синтезу. Кожна рибосома складається з двох субчасток - великої і малої. Рибосома служить місцем з’єднання для молекул, які приймають участь у синтезі білка, внаслідок чого амінокислоти послідовно приєднуються до зростаючого поліпептидному ланцюга.

Мікротрубочки - порожні циліндричні органели діаметром 24нм, побудовані з глобулярних субодиниць білка тубулина. З них можуть створюватися центріолі, базальні тільця, джгутики. Мікротрубочки приймають участь у переміщенні пухирців Гольджі, регулюють розбіжність хромосом. Крім того, мікротрубочки визначають форму клітини, формуючи цитоскелет.