Глава 1. Цитология

Назовите структуры, обозначенные цифрами. Укажите функции, выполняемые этими структурами.

Рис.1. Объемная реконструкция клетки.

1.Ядро. 2.Ядрышко. 3.Кариолемма. 4.Ядерная пора. 5.Клеточный центр. 6.Комплекс Гольджи. 7.Эндоплазматическая сеть (эпс). 8.Митохондрия. 9.Плазмолемма. 10. Гликокаликс. 11.Лизосомы 12.Пероксисомы.

Клетка представляет наименьшую структурно-функциональную единицу живых организмов, способную к самообновлению, саморегуляции и самовоспроизведению. Компоненты клетки распределены в ней упорядоченным образом. Выполнение этого условия обеспечивают мембраны. Мембранные структуры обособляют различные компартменты внутри клетки. Клетка – комплекс компартментов, которые делят её на функциональные зоны. Между структурными элементами клетки происходит взаимодействие благодаря движению гиалоплазмы (циклоз). Составными частями клетки являются её оболочка (плазмолемма), цитоплазма и ядро. Оболочка клетки (9) обеспечивает взаимодействие с другими клетками, с межклеточной жидкостью или другой окружающей средой. Плазмолемма (9) выполняет барьерную, транспортную, рецепторную функции. Толщина плазмолеммы около 10 нм. Она состоит из билипидного слоя в который погружены молекулы белка, которые выполняют транспортную функцию (белки – переносчики), ферментативную, являются циторецепторами. С молекулами плазмолеммы связан гликокаликс (10). Это цепочки полисахаридов, гликолипидов, гликопротеинов. Молекулы гликокаликса участвуют в сцеплении (контактах) клеток и в связывании сигнальных молекул, регулирующих деятельность клетки (гормоны, медиаторы и другие).

Основной объем клетки занят гиалоплазмой (от греч. hyalos-стекло). Это коллоид из воды, ионов и различных молекул органических веществ. В гиалоплазме находятся органеллы и включения. Органеллы – это структурные элементы, выполняющие необходимые для клетки функции. Органеллы, присущие всем клеткам, относят к органеллам общего назначения. Среди них различают органеллы мембранные и немембранные. В приведенном рисунке – схеме отражены мембранные органеллы: гладкая и гранулярная ЭПС (7), комплекс Гольджи (6), лизосомы (11), митохондрии (8), пероксисомы (12). Каждая из указанных органелл имеет на своих мембранах ферменты, обеспечивающие специфику их деятельности.

Немембранные органеллы: клеточный центр, рибосомы, элементы цитоскелета (микротрубочки и промежуточные филаменты), а также актиновые и миозиновые микрофиламенты. Клеточный центр (5) имеет две центриоли (диплосомы), расположенные под углом друг к другу. Каждая центриоль – цилиндр, стенка которого окружена 9 триплетами микротрубочек длиной около 0,5 мкм. Выделяют дочернюю и материнскую центриоль. Вокруг последней формируется центросфера из бесструктурного тонковолокнистого матрикса в который входят концы микротрубочек. Собранные микротрубочки участвуют в структурах цитоскелета. Центриоли в делящихся клетках формируют веретено деления.

Рибосомы обеспечивают синтез белков, состоят из двух субъединиц – большой и малой. Каждая субъединица – комплекс рибосомальной РНК с белками. Большая субъединица содержит 3 молекулы рРНК, малая – одну. Число рибосом в клетке может достигать нескольких миллионов. Те рибосомы, которые не связаны с мембранами ЭПС (свободные рибосомы) синтезируют белки для жизни самой клетки. Рибосомы гранулярной ЭПС (7) синтезируют белки для выведения из клетки. В ядрышке образуются рибосомы, которые через ядерные поры (4) мигрируют в цитоплазму клеток.

Ядро составная часть клетки, содержит кариолемму (3), ядрышко (2), кариоплазму. Размеры ядер могут варьировать. В ядре молекулы ДНК ассоциированы с белками – гистонами. Каждая хромосома образована такими молекулами. Хромосомы – важнейшие структуры, обеспечивающие через синтез ферментов метаболизм клеток.

Назовите структуры, обозначенные цифрами и расскажите об их функциях.

Рис. 2. Схема строения плазмолеммы.

1.Гидрофильные головки фосфолипидов плазмолеммы. 2.Гидрофобные хвосты фосфолипидов. 3.Микротрубочка. 4.Микрофиламент (промежуточный). 5.Интегральные белки. 6.Поверхностный белок. 7.Гликокаликс. 8.Наружный слой липидной мембраны 9.Внутренний слой липидной мембраны. 10.Полуинтегральные белки.

Клеточная мембрана (цитолемма, плазмолемма) отграничивает клетку от внешней среды, осуществляет ее взаимодействие с внешней средой, в том числе и с другими клетками, обеспечивает избирательную проницаемость веществ, участвует в поддержании гомеостаза. Согласно современным представлениям, клеточная мембрана, как и остальные мембраны клетки, состоит из двух слоев липидов со встроенными в них белками.

Липиды составляют от 25 до 40% массы. Это, в основном, фосфолипиды, сфинголипиды и холестерин. Их полярная часть (головка) является гидрофильной (1) и располагается поверхностно. Гидрофобная же часть (2) погружена внутрь мембраны. Белки составляют около 60% массы и обеспечивают специализированные функции мембраны. Это глобулярные белки. Они формируют скопления в плазмолемме. По степени погружения в мембрану белки могут располагаться поверхностно (с наружной или внутренней поверхности) (6), пронизывать всю толщу мембраны – интегральные белки (5); или глубоко погружаться, но не достигать одной из сторон – полуинтегральные белки (10). Интегральные белки играют роль в осуществлении трансмембранных процессов.

С учетом разнообразия функций белки можно весьма условно разделить на группы: рецепторные белки - лежат поверхностно, взаимодействуют с внешними сигнальными молекулами; белки-переносчики - осуществляют трансмембранный перенос; адгезивные белки - обеспечивают прикрепление клетки к другим клеткам или к элементам межклеточного вещества; ферменты; структурные белки, в том числе и осуществляющие опорно-каркасные функции (они чаще всего связаны с микротрубочками, микрофиламентами и филаментами с внутренней стороны мембраны и с адгезивными белками с внешней стороны).

Углеводы содержатся на внешней поверхности клеточной стенки и участвуют в формировании гликокаликса (7). Это, в основном, олигосахариды, связанные с пептидами (гликопротеины) или липидами (гликолипиды). Гликопротеины имеют высокую видовую, индивидуальную и тканевую специфичность.

В подмембранные комплексы входят элементы цитоскелета (3,4). Эти элементы могут участвовать в формировании плотных и десмосомальных межклеточных контактов.

Транспортные процессы через мембрану (трансмембранный перенос):