1.2. Строение и функции клетки эукариотов и прокариотов. Внутриклеточные органеллы.
Клетка – мельчайшая структурная единица живой материи. Все известные живые организмы состоят из клеток. Существует два больших класса клеток, отличающихся по строению. Наиболее древними и простыми по строению являются прокариоты. Они не имеют ядра, их генетический материал не защищен дополнительной внутриклеточной мембраной.
Наиболее изучена E.coli (кишечная палочка), обитающая в желудочно-кишечном тракте животных и человека. Как и все прокариоты, E.coli имеет клеточную стенку, к которой с внутренней стороны примыкает клеточная мембрана. Кроме большой двухцепочечной ДНК, локализованной в нуклеоиде, E.coli имеет несколько мелких кольцевых ДНК – плазмид. Бактерии способны передвигаться в водной среде при помощи жгутиков. В цитоплазме E.coli локализованы рибосомы, секреторные гранулы, а также запасники питательных веществ – жиров и углеводов.
Более сложное строение имеют эукариотические клетки. Они содержат ядро, цитоплазму, внутриклеточные органеллы, а также цитоскелет. В ядре локализован генетический материал клетки – хромосомы (комплекс ДНК с белками). Ядро ограничено двухслойной мембраной, пронизанной большим числом ядерных пор. В ядре имеется сферическое образование – ядрышко – место сборки рибосом.
Рибосомы – немембранные органеллы, на которых осуществляется синтез белков.
Митохондрии – палочковидные, нитевидные или округлые органеллы, состоящие из гладкой наружной мембраны и внутренней мембраны, образующей многочисленные складки – кристы. Внутреннее пространство митохондрий заполнено гелеобразной жидкостью – матриксом. Основная функция митохондрий – выработка энергии, необходимой клетке для жизнедеятельности. В митохондриях содержится небольшое количество ДНК, РНК и рибосом.
Эндоплазматическая сеть (ЭПС) – система соединенных между собой канальцев и полостей, различной формы и величины. Их стенки представляют собой мембраны, контактирующие со всеми органеллами клетки. ЭПС представляет собой структурно-функциональную систему, осуществляющую обмен и перемещение веществ внутри клетки. В мембранах гладкой ЭПС ферменты синтеза углеводов и липидов. Шероховатая ЭПС выглядит как система плоских слоев, наружная сторона которых покрыта рибосомами. Часть веществ из ЭПР поступает в аппарат Гольджи.
Аппарат Гольджи состоит из окруженных мембранами полостей, уложенных в стопку. В аппарате Гольджи происходит сортировка и упаковка поступивших макромолекул в мелкие мембранные пузырьки, которые далее разносятся по цитоплазме или выводятся из клеки. Еще одна функция аппарата Гольджи – образование лизосом – мембранных пузырьков, содержащих фермениты, расщепляющие белки, углеводы, нуклеиновые кислоты. Кроме молекул лизосомы способны разрушать органеллы и целые клетки. При развитии лягушки хвост головастика разрушается благодаря действию лизосом.
Вакуоли – мембранные органеллы, которые являются резервуарами воды и растворенных в ней веществ. В растительных клетках на долю вакуолей приходится до 90% объема, животные клетки имеют временные вакуоли.
Пластиды присутствуют только в растительных клетках. Их модно разделить на:
Бесцветные лейкопласты, которые находятся в неосвещенных частях растений. В клубнях картофеля лейкопласты накапливают зерна крахмала.
Хромопласты – цветные (но не зеленые) пластиды. Располагаются в клетках различных частей растений (цветках, плодах, стеблях, листьях).
Хлоропласты – содержатся в зеленых частях растений. Основная функция – фотосинтез, т.е. преобразование энергии солнечного света в энергию химических связей. По форме хлоропласты представляют собой двояковыпуклую линзу. Под наружной гладкой мембраной располагается складчатая внутренняя мембрана. Внутренняя мембрана хлоропластов образует уплощенные мембранные тела – пузырьковидные диски – тилакоиды. В мембранах тилакоидов содержатся светопоглощающие пигменты. Тилакоиды уложены в стопки – граны. Граны располжены в шахматном порядке, что обеспечивает максимальную освещенность. Во внутреннем пространстве хлоропластов – матриксе находятся ферменты, синтезирующие углеводы с использованием энергии АТФ. Как и митохондрии хлоропласты содержат ДНК и рибосомы.
Цитоскелет клетки состоит из развитой сети белковых нитей – микротрубочек и микрофиламентов. Он пронизывает всю цитоплазму клетки и участвует в поддержании формы клетки, транспорте веществ, делении клетки. Реснички и жгутики участвуют в передвижении клеток и продвижении вдоль клетки жидкости и частиц.
Рис. Строение клетки эукариотов.