Клетка

Строение Митотический циклСтроение Митотический цикл Метаболизм Химическая организацияМетаболизмХимическая организация

Структурные компоненты клетки Клетка Поверхностный комплекс Цитоплазма Ядро ЦитозольОрганеллыВключения Ядрышко Оболочка Нуклео- плазма Хроматин Клеточная оболочка или гликокаликс Плазмалемма Немембранные Мембранные ОдномембранныеДвумембранные

Метаболизм Метаболизм – это поступление одних веществ, их преобразование и удаление продуктов жизнедеятельности Метаболизм Энергетический обмен Пластический обмен (диссимиляция) (ассимиляция) Распад сложных Синтез сложных органических веществ до простых с освобождением из простых с поглощением энергии.

Клетка Клетка является основной структурной и функциональной единицей живых организмов, осуществляющей рост, развитие, обмен веществ и энергии, хранящей, перерабатывающей и реализующей генетическую информацию. Клетка представляет собой сложную систему биополимеров, отделенную от внешней среды мембраной(плазмалеммой) и состоящую из ядра и цитоплазмы, в которой располагаются органеллы и включения.

Поверхностный комплекс

Поверхностный комплекс обеспечивает взаимодействие клетки с окружающей средой. В связи с эти он выполняет следующие основные функции: барьерную(разграничительную), транспортную, рецепторную.

Наружная клеточная мембрана Основой поверхностного комплекса является биологическая мембрана, называемая наружной клеточной мембраной(иначе- плазмалеммой).Ее толщина около 10 нм. Плазмалемма обеспечивает, в первую очередь, разграничительную функцию по отношению к внешней для клетки среды. При этом она выполняет ряд других функций: транспортную и рецепторную(восприятие сигналов из внешней для клетки среды).

Цитоплазма Цитоплазма- это внутреннее содержимое клетки. В нее погружены все органоиды клетки, ядро и разнообразные продукты жизнедеятельности. Цитоплазма связывает все части клетки между собой, в ней протекают многочисленные реакции обмена веществ.

Гиалоплазма Гиалоплазма(цитозоль, матрикс) - это жидкая часть цитоплазмы без органоидов. Цитозоль представляет собой смесь веществ, растворенных в воде. Концентрации ионов натрия и калия в цитозоле отличаются от таковых во внеклеточном пространстве, эти различия в концентрациях ионов играют важную роль в осморегуляции и передаче сигнала.

Органеллы Органеллами называют элементы цитоплазмы, структурированные на ультрамикроскопическом уровне и выполняющие конкретные функции клетки; органеллы участвуют в осуществлении тех функций клетки, которые необходимы для поддержания ее жизнедеятельности. В зависимости от того, включает структура мембрану или нет, различают органеллы мембранные(двумембранные и одномембранные) и немембранные.

Двумембранные органоиды а)Митохондрии-это двумембранные органоиды округлой,овальной или палочковидной формы.Диаметр составляет до 1мкм, длина – до 7 мкм. Пространство внутри митохондрий заполнено матриксом. Наружная мембрана митохондрий гладкая, проницаема для многих веществ. Внутренняя мембрана имеет выросты – кристы, увеличивающие площадь поверхности мембран для протекания химических реакций. На ней расположены многочисленные белковые комплексы, составляющие так называемую дыхательную цепь, а также грибовидные ферменты АТФ-синтазы. В митохондриях протекает аэробный этап дыхания, в ходе которого происходит синтез АТФ.

б)Пластиды – крупные двумембранные органоиды, характерные только для растительных клеток и фотосинтезирующих бактерий. Внутреннее пространство пластид заполнено стромой. В строме находятся более или менее развитая система мембранных пузырьков – тилакоидов, которые собраны в стопки- граны. В строме также находятся собственная кольцевая молекула ДНК и рибосомы. Существует три вида пластид: хлоропласты, хромопласты и лейкопласты. Хлоропласты

Одномембранные органоиды a) Эндоплазматическая сеть( ЭПС)-, или эндоплазматический ретикулум(ЭР),- это одномембранный органоид, представляющий собой сеть мембранных полостей и канальцев, занимающих до 30% содержимого цитоплазмы. Диаметр канальцев ЭПС составляет около нм. Различают два вида ЭПС – шероховатую и гладкую. Шероховатая ЭПС содержит рибосомы, на ней происходит синтез белков. Гладкая ЭПС лишена рибосом. Ее функция – синтез липидов и углеводов, транспорт и запасание веществ. ЭПС особенно развита в тех клетках, где происходят интенсивные процессы обмена веществ, например, клетках печени и волокнах скелетных мышц.

б) Комплекс Гольджи, или аппарат Гольджи, - одномембранный органоид, представляющий собой совокупность цистерн, пузырьков, пластинок, трубочек, мешочков. Диаметр мелких пузырьков составляет около мкм, а цистерн – до 2 мкм. На один из полюсов комплекса Гольджи вещества поступают, а на другом – после превращений – упаковываются в пузырьки и направляются в другие части клетки. Основными функциями комплекса Гольджи являются модификация(изменение) белков, которые поступают из ЭПС, а также транспорт веществ по клетке, обновление ее структур и образование лизосом.

в) Лизосомы – небольшие одномембранные органоиды до 1 мкм в диаметре, в которых содержаться гидролитические ферменты, участвующие во внутриклеточном пищеварении. Мембраны лизосом мало проницаемы для этих ферментов, поэтому выполнение лизосомами своих функций является точным и адресным. Они принимают участие в процессе фагоцитоза, образую пищеварительные вакуоли, а в случае голодания или повреждения определенных частей клетки переваривают их, не затрагивая иные.

Немембранные органоиды a) Рибосомы – небольшие немембранные органоиды диаметром мкм, состоящие из двух субъединиц – большой и малой. В состав субъединиц рибосом входят рРНК и белки. Рибосомы находятся в цитоплазме, на шероховатой ЭПС, в митохондриях и пластидах. Функция рибосом – синтез белка.

b) Микотрубочки – это немембранные органоиды, образованные белком тубулином. Их длина составляет около нм. Микротрубочки придают клетке форму и объем, участвуют в движении клетки и принимают участие в делении генетического материала(формируют веретено деления).

Включения Включения – это непостоянные компоненты клетки, которые образуются и исчезают в процессе ее жизнедеятельности. К ним относятся как запасные вещества, например, зерна крахмала или белка, капли жира в растительных клетках и гранулы гликогена в клетках животных и грибов, так и отходы жизнедеятельности, в частности, непереваренные в результате фагоцитоза остатки пищи, образующие так называемые остаточные тельца. В растительных клетках имеются и иные продукты жизнедеятельности клетки – вакуоли, представляющие собой пространство в центре клетки, ограниченное мембраной и заполненное клеточным соком. Вакуоль может занимать до 90% объема клетки и оттеснять на периферию ядро. Эта часть клетки выполняет запасающую, осмотическую и лизосомную функции. Она обеспечивает поступление воды и поддержание формы и объема растительной клетки, а также содержит ферменты расщипления многих компонентов клетки. У многих растений за счет увеличения вакуолей происходит и рост клетки – растяжение. Крахмальное зерно картофеля

Ядро

Ядро – главнейшая структура клетки. Ядро обычно шаровидной формы, но если клетка сильно вытянута, то оно становится веретеновидным(может быть лопастным, подковообразным или ветвистым).У молодых клеток ядро расположено в центре, у зрелой смещается в сторону. Ядро отделено от цитоплазмы ядерной оболочкой. В его состав входят ядрышко, хроматин(хромосомы) и ядерный сок. Диаметр ядра 5-20 мкм. В клетках может быть два ядра. Встречаются и многоядерные клетки. Это клетки печени, костного мозга, мышцы, соединительная ткань у животных, стенки пыльников у растений. Организмы, имеющие в клетках ядро, относятся к эукариотам; организмы, лишенные яда, называются прокариотами. Ядро является носителем наследственной информации, управляет процессами метаболизма через белки- ферменты, участвует в делении клетки и оплодотворении, регулирует изменение общего числа органоидов клетки, обеспечивает подвижность одноклеточных организмов.

Ядерная оболочка Ядерная оболочка – двумембранная пористая оболочка, отделяющая содержимое ядра от цитоплазмы. Для ядерной оболочки характерны поры. Пора представляет собой комплекс, состоящий из круглого отверстия диаметром нм и окружающих его гранул. Через поры ядра в цитоплазму выходят молекулы иРНК, тРНК, рибосома, а в ядро поступают нуклеотиды, белки, ферменты, АТФ, вода, ионы.

Нуклеоплазма Нуклеоплазма(ядерный сок, кариолимфа) - полужидкое вещество, представляющее собой коллоидный раствор белков, нуклеиновых кислот, углеводов, ферментов, минеральных солей. По структуре и сотаву сходен с гиалоплазмой. Ядерный сок заполняет пространство между ядерными структурами, участвует в транспорте веществ, нуклеиновых кислот. При делении клетки смешивается с гиалоплазмой. По окончании деления в телофазе концентрируется в ядре.

Ядрышко Ядрышко – ядерная структура шаровидной формы, напоминающая клубок нитей. Состоит из белка и рРНК. Во время деления клетки ядрышко распадается, а в телофазе вновь формируется.

Хромосомы(хроматин) Хромосома – это структура клеточного ядра, которая содержит гены и несет определенную наследственную информацию о признаках и свойствах организма. Основой хромосомы является двухцепочечная молекула ДНК, упакованная белками. Лучше всего хромосомы видны под световым микроскопом в процессе деления клетки, когда они представляют собой палочковидные тельца, разделенные центромерой(первичной перетяжкой) на плечи. По форме различают равноплечие, неравноплечие и палочковидные хромосомы.

Химическая организация клетки Элементный состав(в %) Органогены Макроэлементы Микроэлементы Кислород Магний 0,02-0,03 Цинк 0,0003 Углерод Натрий 0,02-0,03 Медь 0,0002 Водород 8-10 Кальций 0,04-2,00 Йод 0,0001 Азот 1-3 Железо 0,01-0,02 Фтор 0,0001 Калий 0,15-0,40 Сера 0,15-0,20 Фосфор 0,20-1,00 Хлор 0,05-0,10

Основные неорганические и органические соединения(в %) Неорганические Органические Вода Белки Мин.вещества 1,0-1,5 Жиры 1-5 Углеводы 0,2-2,0 Нукл.кислоты 1,0-2,0 АТФ и др. 0,1-0,5

Митотический цикл Митотический цикл – это совокупность последовательных и взаимосвязанных процессов в период подготовки клетки к делению(в период интерфазы), а также на протяжении самого митоза.интерфазымитоза

Интерфаза Фазы Процесс, происходящий в клетке Интерфаза (фаза между делениями клеток). Предсинтетический период G1 2n2c а)синтез белков-ферментов б)синтез рРНК, иРНК, тРНК в)образование рибосом г)синтез нуклеотидов д)синтез АТФ е)образование всех одномембранных органелл клетки ж)рост клетки Синтетический период S 2n2c 2n4c а)редупликация (удвоение) ДНК б)синтез белков-гистонов, необходимых для построения хроматиды, и их миграция в ядро в)сборка второй хроматиды из ДНК и белков-гистонов Постсинтетический период G2 2n4c а)интенсивный синтез белков б)синтез РНК в)синтез АТФ г)удвоение массы цитоплазмы д)резкое возрастание объема ядра

Митоз Фазы Процессы, происходящие в клетке Фазы митоза Профаза 2n4c Двухроматидные хромосомы спирализуются, ядрышки растворяются, центриоли расходятся к полюсам клетки, ядерная оболочка растворяется, образуются нити веретена деления Метафаза 2n4c Нити веретена деления присоединяются к центромерам хромосом, двухроматидные хромосомы сосредотачиваются на экваторе клетки Анафаза 2n4c 2n2c Центромеры делятся, однохроматидные хромосомы растягиваются нитями веретена деления к полюсам клетки Телофаза 2n2c Однохроматидные хромосомы деспирализуются, формируется ядрышко, восстанавливается ядерная оболочка, происходит деление цитоплазмы