Первое описание клетки «Взяв кусочек чистой светлой пробки, я отрезал от него острым, как бритва, перочинным ножом очень тонкую пластинку. Когда затем я поместил этот срез на черное предметное стекло и стал разглядывать его под микроскопом, направив на него свет с помощью зер­кала, я ясно увидел, что весь он пронизан отверсти­ями и порами... Эти поры, или ячейки, были не глубо­кими, а состояли из очень многих маленьких ячеек, вычлененных из непрерывной поры особыми перегородками. Такое строение свойственно не одной только пробке. Я рассматривал при помощи своего микроскопа сердцевину бузины и различных деревьев, а также внутреннюю мякоть полого стебля тростника, некоторых овощей и других растений: фенхеля, амброзии, моркови, лопуха, ворсянки, папоротника и т.п., - и обнаружил, что у всех у них тот же план строения, что и у пробки». Этими словами в 1665 г. Роберт Гук впервые сообщил о существовании клетки. Термин «клетка» принадлежит Р.Гуку.

Антони ван Левенгук Антони ван Левенгук ( ) - выдающийся голландский ученый-биолог. В молодости он занимался шлифованием стекол и изготовил линзы с увеличением в 300 раз. «Микроскопы» Левенгука позволили ему сделать ряд величайших открытий. Он впервые наблюдал простейших (инфузорий), описал эритроциты и их движение в крови по капиллярам, строение мышечных волокон и костей. В 1667 г. ученый открыл сперматозоиды. После публикации своих исследований в трудах Лондонского королевского общества получил широкую известность как крупнейший микроскопист своего времени. Антони ван Левенгук ( ) - выдающийся голландский ученый-биолог. В молодости он занимался шлифованием стекол и изготовил линзы с увеличением в 300 раз. «Микроскопы» Левенгука позволили ему сделать ряд величайших открытий. Он впервые наблюдал простейших (инфузорий), описал эритроциты и их движение в крови по капиллярам, строение мышечных волокон и костей. В 1667 г. ученый открыл сперматозоиды. После публикации своих исследований в трудах Лондонского королевского общества получил широкую известность как крупнейший микроскопист своего времени.

Основатели клеточной теории Матиас Шлейден ( ) - немецкий биолог, ботаник (фото слева). Проводил свои исследования в области цитологии и эмбриологии растений. Его работы в области цитологии способствовали созданию клеточной теории. Теодор Шванн ( ) - немецкий зоолог (фото в центре). Занимался гистологией и физиологией животных. Познакомившись с трудами Шлейдена, сформулировал основные положения клеточной теории, сущность которой заключается в следующем: все организмы состоят из клеток; клетки представляют собой мельчайшие структурные единицы жизни; Рудольф Вирхов ( )-немецкийученый, один из основателей клеточной теории. Он утверждал, что «каждая клетка происходит из клетки путем деления исходной клетки». Вирхов изучал патологию клеток, считая, что сущность патологических процессов в организме связана с нарушением жизнедеятельности его клеток.

Возможности современных микроскопов Световые микроскопы с двумя линзами были изобретены еще в XVI в. Однако с их помощью можно было только рассмотреть клеточное строение организмов, а исследовать микроструктуру клетки невозможно. На слайде представлены три изображения сперматозоидов кролика, полученные различными приборами (фото сверху вниз): 1. С помощью светового микроскопа видно только внешнее строение клетки. 2. С помощью трансмиссионного электронного микроскопа, где роль пучка света выполняет поток электронов, видна ультраструктура сперматозоида: темное крупное ядро и хвост, заполненный митохондриями. 3. С помощью сканирующего электронного микроскопа объект выглядит более натуральным и объемным. В этом случае сфокусированный поток электронов двигается взад и вперед по поверхности образца и, отражаясь от нее, создает большую глубину резкости и объемность предмета.

Строение животной клетки Клетка - это структурная и функциональная единица живых организмов. Для нее характерны все основные признаки живого: рост, размножение, обмен веществ, саморегуляция, раздражимость. Растительные клетки в процессе обмена веществ используют энергию солнца. Животные клетки потребляют готовые органические вещества, используя энергию химических связей. Отдельная клетка представляет собой наиболее простую форму жизни, устроена достаточно сложно. В ней имеется множество разнообразных микроструктур – орган обеспечивающих все многообразие процессов обмена веществ и энергии. Размер клеток колеблется от 3-4 до мкм. Но есть и гигантские клетки, например яйцеклетки птиц, диаметр которых составляет несколько сантиметров. Все эукариотические клетки имеют общий план строения. Они состоят из наружной клеточной мембраны, цитоплазмы, ее органоидов и ядра.

Типы животных клеток Животные клетки различаются по строению и выполняемым функциям. Они имеют раз лич­ные форму и размеры. Системы клеток, сходных по происхождению, строению и выполняемым функциям, объединяются в ткани. Специализация клеток повышает эффективность работы всего организма. 1. Эпителиальная ткань (слева, вверху) прел лена клетками цилиндрического эпителия, выстилающего трахею. Клетки высокие, узкие, с хорошо заметным ядром. На поверхности каждой клетки имеются микроворсинки, увеличивающие по­ верхность клетки. 2. Соединительная ткань (слева, внизу) представлена клетками гиалинового хряща, кле­точное вещество хорошо развито. Клетки имеют угловатую форму и довольно р отстоят друг от друга. В них хорошо заметно ядро. 3. Мышечная ткань (справа, сверху) представлена поперечно-полосатыми мышечными волок­нами. Клетки многоядерные (ядра располагаются по периферии), длинные, имеют волосатую исчерченность. Такие клетки называют волокнами. 4. Нервная ткань (справа, внизу) представлена нервными клетками, имеющими звездчатую форму с несколькими отходящими отростками. В центре клетки хорошо видно ядро.

Строение растительной клетки На слайде представлена обобщенная ультраструктура растительной клетки, выявленная при помощи электронного микроскопа. В отличие от животной, растительная клетка снаружи имеет клеточную стенку, состоящую из целлюлозы. Она обеспечивает механическую опору и защиту клетки.

Типы растительных клеток Растительные клетки отличаются друг от друга по размеру, форме и функциям. Они, как и животные клетки, образуют различные ткани. Все типы клеток растений развиваются из образовательной ткани, которая по мере роста и развития дифференцируется в различные ткани. На слайде в центре представлены клетки образовательной ткани. Это мелкие клетки округлой формы с тонкими оболочками. В них хорошо заметны крупные ядра. Клетки об­разовательной ткани постоянно делятся. 1. Основная ассимиляционная ткань - мезофилл представлена живыми зелеными клетками. Зеленый цвет обусловлен наличием в клетках хлоропластов. В них идет процесс фотосинтеза. В клетках хорошо заметно ядро. 2. Механическая ткань представлена каменистыми клетками. Это крупные мертвые клетки с толстыми прочными оболочками, что хорошо видно на слайде. Основная функция - опора и механическая защита. 3. Покровная ткань представлена клетками эпидермиса листа. Это один слой крупных клеток, которые, как правило, не содержат хлоропластов, и потому бесцветны. На фотографии они хорошо заметны и имеют шарообразную форму. Некоторые клетки эпидермиса имеют выросты - волоски. Они выполняют защитную функцию. 4. Запасающая ткань представлена клетками паренхимы с кристаллами оксалатов. Это крупные живые клетки округлой формы. В них происходит накопление питательных веществ. Все пространство занято крупной вакуолью.

Наружная клеточная мембрана Эукариотическая клетка покрыта наружной клеточной мембраной. Мембрана имеет «жидкостно-мозаичную» структуру, которая построена на основе гидрофильно-гидрофобных взаимодействий между молекулами липидов и белков. Двойной слой фосфолипидов обращен друг к другу гидрофобными участками, а внешняя и внутренняя поверхности билипидного слоя образованы гидрофильными участками. Белки, входящие в состав мембраны, не образуют сплошного слоя, а мозаично вкраплены в билипидный слой.

Транспорт веществ через клеточную мембрану Через наружную клеточную мембрану осуществляется транспорт веществ. Через наружную клеточную мембрану осуществляется транспорт веществ. Эндоцитоз - это транспорт в клетку. Эндоцитоз - это транспорт в клетку. Экзоцитоз - это транспорт из клетки. Экзоцитоз - это транспорт из клетки. Вода в клетку поступает через клеточную мембрану по законам осмоса, т.е. из области, где ее концентрация больше, в область с меньшей концентрацией. Клетки, помещенные в воду, поглощают ее через мембрану. Это повышает тургор клетки. Если же клетки поместить в гипертонический раствор, то они теряют воду - происходит процесс плазмолиза.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС) Эндоплазматическая сеть - это одномембранная структура, представляющая собой систему уплощенных трубочек, канальцев, микровакуолей различной величи­ны и формы. Степень развития ЭПС зависит от типа и функциональной активности клетки. Различают два типа ЭПС - гранулярную и гладкую. Отличительная черта гранулярной эндоплазматической сети - наличие на наружной по­верхности рибосом, участвующих в синтезе белков. Синтезируемые белки поступают в канальца и через другие структуры выносятся из клетки. На гладкой (агранулярной) эндоплазматической сети идет синтез липидов и углеводов, в частности гликогена в животных клетках. ЭПС обеспечивает разделение клетки на отдельные отсеки (компартменты), где идут различные реакции синтеза белков, липидов, углеводов, накопление и транспорт веществ в клетке, а также метаболизма.

Аппарат Гольджи Аппарат Гольджи, или комплекс Гольджи, представляет собой одномембранную структуру с системой мелких и крупных цистерн и микровакуолей. Комплекс Гольджи участвует в модификации, упаковке и транспорте секретируемых клеткой веществ, формировании сложных комплексов белков, углеводов, липидов, лизосом с лизирующими ферментами, пероксисом, содержащими каталазу. Участвует в синтезе белка яйцеклеток. На слайде представлена электронная микрофотография и схема строения аппарата Гольджи. Длинные уплощенные и утолщенные структуры -цистерны, а мелкие пузырьки - микровакуоли.

Лизосомы, пероксисома Лизосомы - одномембранные пузырьки размером 0,2-0,8 мкм. Они содержат более 40 гидролитических ферментов, расщепляющих крупные молекулы органических веществ. В лизосомах идут реакции гидролиза. Благодаря мембране ферменты отделены от содержимого клетки. Первичные лизосомы формируются в аппарате Гольджи и наполняются ферментами в неактивной форме. Вторичные лизосомы образуются при слиянии первичной лизосомы с фагоцитарным или пиноцитарным пузырьком и представляют собой пищеварительные вакуоли. Остаточные тельца образуются из вторичных лизосом после переваривания их содержимого. Они включают непереваренные уплотненные структуры, которые либо выб- расываются из клетки экзоцитозом, либо остаются в ней вплоть до ее гибели. Функция лизосом - участие во внутриклеточном пищеварении, фагоцитозе, защите, аутофагии - утилизации избытка веществ в клетке и переваривании ее структур. Пероксисомы - микротельца, подобные лизосомам, с ферментами, расщепляющими пероксид водорода. На слайде представлены микроэлектронные фотографии лизосом (А) и пероксисом (В). Темные овальные тельца - лизосомы, а округлая структура с кристаллической сердцевиной - пероксисомы. На фотографии хорошо заметна более темная сердцевина. Она состоит из активных ферментов.

Лизосомы, пероксисома На слайде представлены микроэлектронные фотографии лизосом (А) и пероксисом (В). Темные овальные тельца - лизосомы, а округлая структура с кристаллической сердцевиной - пероксисомы. На фотографии хорошо заметна более темная сердцевина. Она состоит из активных ферментов.

Митохондрии Митохондрии - это двумембранные структуры. Внешняя мембрана гладкая, с хорошо развитым контуром. Внутренняя мембрана имеет складки-кристы в виде гребней. Все межмеморанное пространство заполнено гомогенным веществом матриксом. Митохондрии осуществляют синтез АТФ, участвуют в углеводном и азотистом обмене. На наружной мембране и вокруг нее в цитоплазме идет процесс анаэробного окисления (гликолиз). На внутренней мембране идут окислительные процессы цикла Кребса, и располагается дыхательная цепь ферментов, осуществляющая окислительное фосфорилирование. Кроме того, в митохондриях имеется полная система биосинтеза белка, т.е. специфическая митохондриальная ДНК, митохондриальная РНК, рибосомы.

Пластиды Пластиды - органоиды растительных клеток, связанные с процессом фотосинтеза и обмена веществ. Различают три вида пластид: 1. Лейкопласты - бесцветные пластиды, содержащиеся в клетках образовательных тканей, эмбриональных и половых клетках, а также в неосвещенных частях растения. В них запасаются питательные вещества. 2. Хромопласты - нефотосинтезирующие пластиды, содержащие различные пигменты (красный, оранжевый, желтый). Они придают окраску цветкам и плодам. Особенно много их в зрелых плодах. 3. Хлоропласты - фотосинтезирующие зеленые пластиды, содержащие хлорофилл. На слайде представлены микроэлектронные фотографии двух типов пластид: А - лейкопласты; В - хромопласты. В лейкопласте хорошо видны зерна запасных пита­тельных веществ (бесцветные пузырьки). В хромопласте хорошо заметны пятна темных каротиноидов. Слева от хромопласта хорошо заметны клеточная стенка и две митохондрии. В растительных клетках они значительно меньше.

Строение хлоропласта Хлоропласты - двумембранные органоиды растительных клеток, имеющие зеленый цвет за счет пигмента хлорофилла. Основная функция - осуществление фотосинтеза. Внутрен­няя часть заполнена полужидким содержимым - стромой. В ней располагаются мембранные структуры - тилакоиды. Тилакоиды, накладываясь друг на друга, образуют граны - мембранные стопки. Граны соединены друг с другом мембранами - ламеллами. На мембранах тилакоидов и ламелл располагаются молекулы хлорофилла. На мембранных структурах хлоропластов протекают световые реакции фотосинтеза. В строме идут темновые реакции, в том числе и цикл Кальвина. Хлоропласты - двумембранные органоиды растительных клеток, имеющие зеленый цвет за счет пигмента хлорофилла. Основная функция - осуществление фотосинтеза. Внутрен­няя часть заполнена полужидким содержимым - стромой. В ней располагаются мембранные структуры - тилакоиды. Тилакоиды, накладываясь друг на друга, образуют граны - мембранные стопки. Граны соединены друг с другом мембранами - ламеллами. На мембранах тилакоидов и ламелл располагаются молекулы хлорофилла. На мембранных структурах хлоропластов протекают световые реакции фотосинтеза. В строме идут темновые реакции, в том числе и цикл Кальвина.

Клеточный центр Совокупность двух центриолей и центросферы называют клеточным центром. Каждая центриоль имеет вид полого цилиндра, стенки которого состоят из девяти триплетов микротрубочек. В центральной части микротрубочки отсутствуют (9+0). Две центриоли рас­ полагаются перпендикулярно друг к другу вблизи ядра. Вокруг них дополнительные одиночные микротрубочки и волокна образуют центросферу. Клеточный центр характерен для всех клеток животных и низших растений.

Реснички. Базальное тельце Реснички и жгутики - органоиды движения клетки. Они, так же как и центриоли, имеют цилиндрическое строение и состоят из микротрубочек, но микротрубочки организованы иначе. По периферии цилиндра расположено 9 пар микротрубочек, в центре - 2 микротрубочки. Реснички и жгутики образуются из структур, называемых базальными тельцами, которые имеют строение, аналогичное центриолям.

Ядро Ядро - обязательная часть клеток эукариот. Это основной регуляторный компонент клет­ки. Оно отвечает за хранение и передачу наследственной информации, управляет всеми обменными процессами в клетке. Снаружи ядро покрыто двухслойной мембраной. Ядерная мембрана пронизана порами, которые контролируют обмен между ядром и цитоплазмой. Через поры проходят ионы, макромолекулы, рибосомы. На схеме показано строение ядра: ядерная оболочка, кариоплазма с хроматином, ядрышко, поры.

Гигантская хромосома слюнных желез дрозофилы Внутри ядра находится кариоплазма (ядерный сок), в который погружены хромосомы. В интерфазном ядре хромосомы существуют в виде хроматина.

Патология обмена сложных белков При нарушении обмена нуклеопротеидов развивается подагра. Сущность этого заболевания состоит в том, что в организме откладываются большие количества солей мочевой кислоты в хрящах и других тканях. Типичным для подагры является отложение солей мочевой кислоты в суставных хрящах пальцев рук и ног. Это связано с тем, что в организме повышена активность фермента ксантиноксидазы, которая ускоряет процесс окисления ксантина промежуточного продукта распада пуриновых ос­нований в мочевую кислоту. При этом повышено содержание в крови мочевой ки­слоты в 23 и даже в 5 раз против нормы. Этот процесс сопровождается болезненностью и деформацией суставов. Отложение солей мочевой кислоты в почках характери­зуется понижением выведения ее из организма, в результате чего уровень мочевой кислоты еще более повышается. Одним из наследственных заболеваний обмена хромопро-теидов является серповиднокле­точная анемия. При этом эритроциты изменяют свою форму, в результате чего наруша­ется их функция переноса кислорода. Измененные эри­ троциты закупоривают мельчайшие сосуды, что еще более нарушает обеспеченность тканей кислородом и ведет к поврежде­нию тканей, особенно тканей мозга. У больных наблюдается кислородная недостаточ­ность и наступает смерть от асфиксии.

В норме в плазме содержится 0,76 (0,12,0) мг% билирубина. При заболеваниях, связанных с усиленным распадом эритроцитов, уровень билирубина значительно повышается. Печень не справляется с таким количеством билирубина и последний поступает в кровь, где его концентрация возрастает (гипербилирубинемия). Вследствие этого плазма приобретает темно-желтую окраску, что приводит к желтому окрашиванию слизистых оболочек кожи, склер, т. е. к развитию желтухи (иктерус). Подагра. Подагрические узлы в области суставов пальцев рук.