KLETOCHNYI_UROVEN
.pdfСТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОКАРИОТИЧЕСКОЙ И ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТОК
Ц е л ь з а н я т и я :
З н а т ь Основные положения современной клеточной теории.
Особенности строения прокариотической и эукариотической клеток.
Строение и функции компонентов и органелл эукариотической животной клетки.
У м е т ь использовать полученные знания при изучении строения органов и тканей человека на кафедрах гистологии, патологической анатомии и ряде других.
О з н а к о м и т ь с я с основными отличиями растительной клетки от животной.
Вн е а у д и т о р н а я р а б о т а
За д а н и е 1 . У р о в н и о р г а н и з а ц и и ж и в о й м а т е р и и
Изучите по табл. 1 классификацию, отражающую уровни
иерархической системы организации живой материи.
|
Таблица 1 |
|
|
Уровень организации |
Элементарная единица уровня |
|
|
Молекулярно-генетический |
Ген |
|
|
Клеточный |
Клетка |
|
|
Организменный |
Особь |
(онтогенетический) |
|
|
|
Популяционно-видовой |
Популяция |
|
|
Биогеоценотический |
Биогеоценоз |
|
|
1
О т в е т ь т е н а в о п р о с ы :
Какие основные универсальные свойства живого характерны для биологической системы на любом уровне ее организации?
Какие полимерные молекулы отвечают за самосохранение и самовоспроизведение живого?
Какие из уровней организации биологических систем относятся
корганизменным (1) и надорганизменным (2)?
За д а н и е 2 . О с н о в н ы е ф о р м ы ж и з н и . О б щ и й п л а н с т р о е н и я п р о к а р и о т и ч е с к о й к л е т к и
В зависимости от степени структурной организации выделяют следующие формы жизни: доклеточные (вирусы) и клеточные (нанобактерии, цианобактерии, микоплазмы, бактерии, грибы, растения, животные). Исходя из особенностей организации клеточного наследственного материала выделяют про- и эукариотические клетки.
Изучите общий план строения прокариотической клетки (схема 1). Какие из указанных на схеме структур встречаются, как правило, во всех клетках прокариот?
1
Схема 1
О с н о в н ы е к о м п о н е н т ы п р о к а р и о т и ч е с к о й к л е т к и
Прокариотическая клетка
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Оболочка |
|
|
|
|
|
Цитоплазма |
|
|
|
Генетический |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
материал |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Надмембранные |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Гиалоплазма |
|
|
|
|
|
|
||||
|
компоненты |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Хромосомная |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ДНК |
|
|
Слизистый слой |
|
|
|
|
Рибосомы |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Капсула |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Плазмиды |
|
|||
|
|
|
|
|
Производные |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
плазмалеммы |
|
|
|
|
|
|
|
|
Жгутики |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ворсинки |
|
|
|
|
Мезосомы |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Клеточная стенка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Фотосинтетические |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
мембраны |
|
|
|
|
|
||
|
Плазмалемма |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
Таблица 2
С т р о е н и е и ф у н к ц и и о б о л о ч к и б а к т е р и а л ь н о й к л е т к и
Компонент |
|
Характеристика |
|
|
|
||
Слизистые |
Комплекс полисахаридов. Создают дополнительную |
||
слои и |
защиту; способствуют формированию клеточных |
||
капсула |
колоний |
|
|
|
|
||
Клеточная |
Основной компонент муреин. В него могут быть |
||
стенка (КС) |
встроены полисахариды, белки (антигенные свойства), |
||
|
липиды. Придает клетке форму, препятствует ее |
||
|
осмотическому набуханию и разрыву. Через поры КС |
||
|
легко проникает вода, ионы, мелкие молекулы. За счет |
||
|
ферментов на поверхности КС расщепляются |
||
|
полимерные |
молекулы до |
низкомолекулярных |
|
соединений, поступающих затем в клетку |
||
|
|
||
Жгутики |
Один или несколько у многих бактерий. Состоят из |
||
|
одинаковых субъединиц белка, микротрубочек нет. |
||
|
Обеспечивают передвижение |
|
|
|
|
||
Ворсинки |
На поверхности ряда бактерий; короче и тоньше |
||
(пили) |
жгутиков. Служат для прикрепления клеток к |
||
|
субстрату или друг к другу; участвуют в транспорте |
||
|
продуктов обмена веществ; F-пили обеспечивают |
||
|
передачу части ДНК из клетки в клетку |
||
|
|
||
Плазмалемма |
Сходна с ПМ эукариот, но в ней больше белков. |
||
(ПМ) |
Содержит группу липидов (кардиолипины), которых |
||
|
нет в ПМ эукариот. Кардиолипины участвуют в |
||
|
процессах |
окислительного |
фосфорилирования и |
|
переноса электронов в процессе синтеза АТФ. ПМ не |
||
|
способна к эндо- и экзоцитозу. |
|
|
|
|
|
|
1
З а д а н и е 3 . О б о л о ч к а п р о к а р и о т и ч е с к о й к л е т к и
Оболочка клеток прокариот состоит из плазмалеммы (ПМ) и поверхностных структур (клеточная стенка, капсула, слизистый чехол, жгутики, ворсинки).
Изучите по табл. 2 строение и функции компонентов оболочки бактериальной клетки. Особенности молекулярной организации надмембранного комплекса бактерий определяют их устойчивость к бактериолизинам (антитела, разрушающие клеточную стенку), лизоциму, фагоцитам и некоторым антибиотикам. Например, инкапсулированные штаммы пневмококков, имеющие толстую и плотную капсулу, интенсивно размножаются в организме человека, вызывая пневмонию, а некапсулированные уничтожаются фагоцитами и безвредны для человека. У грамотрицательных бактерий клеточная стенка имеет тонкий слой липидов, защищающий такие бактерии от действия лизоцима.
О т в е т ь т е н а в о п р о с ы :
Какие прокариотические организмы с размером клетки ~ 0,1 мкм не имеют клеточной стенки?
Какие вещества (низкоили высокомолекулярные) легко проникают через клеточную стенку и ПМ бактерий?
Есть ли у бактерий лизосомы? Внутри или снаружи бактериальной клетки происходит расщепление белков, полисахаридов и других макромолекул экзогенной природы?
Лизоцим обнаружен у животных в слюне, слезах, слизистой оболочке носа и др. Какое действие оказывает лизоцим на полисахаридную основу муреина оболочки бактерий? Почему грамотрицательные бактерии устойчивы к лизоциму слюны и интенсивно размножаются в ротовой полости человека?
1
З а д а н и е 4 . Ц и то п л а з м а п р о к а р и о ти ч е с к о й к л е тк и
Изучите по табл. 3 особенности строения и функции компонентов цитоплазмы прокариотической клетки на примере бактериальной.
Таблица 3
К о м п о н е н т ы ц и т о п л а з м ы п р о к а р и о т и ч е с к о й к л е т к и
Компонент |
Характеристика |
Функции |
|
или структура |
|||
|
|
||
|
|
|
|
Основное |
Коллоидная система (золь |
Выполняет роль внутре- |
|
вещество |
– гель), не способная к |
нней среды клетки, в |
|
(гиалоплазма) |
циклозу, т.к. нет |
которой происходят |
|
|
цитоскелета |
разнообразные |
|
|
|
биохимические реакции |
|
|
|
|
|
Органеллы – |
Более мелкие, чем у |
Синтез белка |
|
рибосомы |
эукариот. Отличаются от |
|
|
(большая |
рибосом эукариот по числу |
|
|
субчастица – |
белков и коэффициенту |
|
|
50S, малая – |
седиментации (70S- |
|
|
30S) |
рибосомы) |
|
|
|
|
|
|
Система |
Отсутствует или выражена |
Синтез АТФ |
|
внутри- |
плохо. Могут |
|
|
клеточных |
образовываться мезосомы |
|
|
мембран |
– многоскладчатые |
|
|
|
впячивания ПМ. Содержат |
|
|
|
ферменты дыхательной |
|
|
|
цепи. |
|
|
|
Фотосинтетические |
Фотосинтез |
|
|
мембраны; образуются |
|
|
|
только у фотосинтетиков |
|
|
|
|
|
|
Включения |
Липиды, гликоген, |
Запасные питательные |
|
|
полифосфаты, белки |
вещества |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
Задание 5. Общий план строения эук ариотической клетки
Изучите по схеме 2 общий план строения эукариотической клетки. Назовите органеллы мембранного и немембранного строения; органеллы общего (присущие всем клеткам) и специального (встречаются в особых клетках) назначения.
Схема 2
К о м п о н е н т ы э у к а р и о т и ч е с к о й к л е т к и
Эукариотическая клетка
|
Поверхностный аппарат |
|
|
|
|
Протоплазма |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Клеточная стенка |
|
|
|
Ядро |
|
|
|
Цитоплазма |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
(растительная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Ядерная |
|
|
|
Гиалоплазма |
|
|
|
||
|
|
клетка) |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
оболочка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Гликокаликс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Органеллы |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
(животная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Кариоплазма |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
клетка) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Включения |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Ядрышко |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Плазмалемма |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Хроматин |
|
|
|
Общего |
|
|
|
|
|
Кортикальный |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
назначения |
|
|
|||
|
|
слой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Специального |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
назначения |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мембранные |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
Немембранные |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
З а д а н и е 6 . О р г а н е л л ы э у к а р и о т и ч е с к о й к л е т к и
Изучите по табл. 4 и 5 особенности строения и функции органелл эукариотической клетки.
Ответьте на вопросы:
У представителей каких царств в клетках имеются лизосомы, пероксисомы, пластиды, эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи?
В каких клетках человека (фагоцитах, эритроцитах, кишечного эпителия, мышечных) содержится большое количество лизосом?
За счет каких органелл в клетках животных устраняются избыточные или потерявшие свою активность органеллы?
Таблица 4
О р г а н е л л ы о б щ е г о н а з н а ч е н и я э у к а р и о т и ч е с к о й к л е т к и
Органелла |
|
Строение и функции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мембранные |
|
|
|
|
|||
Эндоплазма- |
Состоит из сообщающихся мембранных полостей. К |
|||
тическая сеть |
гранулярной |
ЭПС |
прикреплены |
рибосомы, |
(ЭПС) |
обеспечивающие синтез белков, преимущественно |
|||
|
удаляемых из клетки. На мембранах агранулярной ЭПС |
|||
|
нет рибосом, здесь происходит синтез углеводов и |
|||
|
липидов, перемещение секретов, обезвреживание |
|||
|
токсических веществ и некоторых лекарств, образование |
|||
|
первичных мембранных пузырьков |
|
||
|
|
|||
Комплекс |
Совокупность диктиосом и системы пузырьков. |
|||
Гольджи (КГ) |
Диктиосома – стопка из 3 – 12 уплощенных мембранных |
|||
|
цистерн, пронизанных порами. На территории КГ |
|||
|
происходят преобразования предшественников секретов и |
|||
|
ферментов, синтез полисахаридов, жиров, гликопротеидов |
|||
|
и гликолипидов, образование секреторных пузырьков для |
|||
|
восстановления мембран ряда органелл и ПМ. В КГ |
|||
|
образуются первичные лизосомы. В растительных клетках |
|||
|
КГ участвует в секреции слизи, воска, камеди, |
|||
|
растительного клея |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
Органелла |
Строение и функции |
|
|
|
Мембранные |
|
|
Лизосомы (Л) |
Встречаются только в клетках животных и грибов. |
|
Представляют собой мембранные пузырьки, содержащие |
|
гидролитические ферменты в неактивной форме; разрыв |
|
мембраны пузырьков приводит к активации ферментов, |
|
повреждению клетки или еѐ перевариванию. Л |
|
обеспечивают внутриклеточное пищеварение |
|
|
Пероксисомы |
Мембранные пузырьки с ферментами, нейтрализующими |
|
многие токсические соединения (этанол, пероксид |
|
водорода и др.). Участвуют в обмене холестерина, жиров, |
|
пуринов |
|
|
Протеосомы |
Структуры животной клетки, в которых происходит |
|
деградация ненужных белковых молекул, доставляемыx |
|
туда пептидом – убиквитином |
|
|
Митохондрии |
Ограничены двумя мембранами. Внутренняя мембрана |
|
образует кристы, погруженные в матрикс. В матриксе |
|
расположены ДНК и рибосомы. Главная функция – |
|
ферментативное извлечение из химических веществ |
|
энергии и трансформация ее в энергию молекул АТФ; |
|
побочная – синтез стероидных гормонов и некоторых |
|
аминокислот. Способны к автономному размножению |
|
|
Пластиды |
В клетках растений. В зависимости от окраски: лейко-, |
|
хромо- и хлоропласты. Хлоропласты (ХП) ограничены |
|
двумя мембранами. Внутренняя мембрана образует граны |
|
из тилакоидов, погруженных в строму. В строме |
|
находится молекула ДНК и рибосомы. В ХП происходит |
|
фотосинтез. Способны к размножению |
|
|
|
Немембранные |
|
|
Рибосомы |
Состоят из малой и большой субчастиц, в состав которых |
(большая |
входят рРНК, белки и ионы магния. Рибосомы (Р) |
субчастица – |
эукариот более крупные (80S-рибосомы), чем у |
60S, малая – |
прокариот. На Р гиалоплазмы синтезируются белки для |
40S) |
нужд клетки, на Р гранулярной ЭПС – белки, выводимые |
|
из клетки |
|
|
1
Органелла |
|
|
|
Строение и функции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Немембранные |
|
|
|
|
|
||||
Клеточный |
|
Образован 2 центриолями и центросферой. Стенку |
||||
центр |
|
центриоли образуют 9 триплетов микротрубочек. |
||||
|
|
Формирует веретено деления и определяет расхождение |
||||
|
|
хромосом к полюсам клетки |
|
|
||
|
|
|
|
|||
Микротрубоч- |
|
Образуют жгутики, реснички, митотическое веретено, |
||||
ки |
|
центриоли. Микротрубочки кортикального слоя ПМ |
||||
|
|
определяют форму клеток, переход гиалоплазмы из золя в |
||||
|
|
гель и перемещение внутриклеточных компонентов |
||||
|
|
|
|
|||
Микрофиламе |
|
Тонкие нити или пучки нитей, построенные из |
||||
-нты |
|
субъединиц |
различных |
белков. |
Актиновые |
|
|
|
микрофиламенты являются |
частью |
сократительного |
||
|
|
аппарата мышц |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5 |
О р г а н е л л ы с п е ц и а л ь н о г о н а з н а ч е н и я |
||||||
|
|
|
|
|
||
Органелла |
|
|
Строение и функции |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Реснички |
|
Выросты |
эпителиальной |
клетки, |
окруженные |
|
|
|
|
плазмалеммой. В основании реснички находится |
|||
|
|
|
базальное тельце, от которого тянутся дуплеты |
|||
|
|
|
микротрубочек. Колебательные движения ресничек |
|||
|
|
|
способствуют передвижению различных материалов, |
|||
|
|
|
попавших на слизистую верхних дыхательных путей, |
|||
|
|
|
маточных труб, семявыводящих канальцев |
|||
|
|
|
||||
Жгутики |
|
Напоминают реснички, но длиннее их. Обеспечивают |
||||
|
|
|
движение (жгутик сперматозоида, органеллы движения |
|||
|
|
|
у жгутиковых простейших) |
|
|
|
|
|
|
||||
Микроворсинки |
|
Производные плазмалеммы; увеличивают всасывающую |
||||
|
|
|
поверхность эпителиальных клеток кишечника |
|||
|
|
|
||||
Миофибриллы |
|
Сократимые белковые нити в мышечных клетках; |
||||
|
|
|
обеспечивают их сокращение |
|
|
|
|
|
|
||||
Синаптические |
|
Находятся на разветвленных концах аксонов. Содержат |
||||
пузырьки |
|
вещества, участвующие в передаче нервного импульса |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|