9 класс Все клеточные формы жизни на земле можно разделить на два надцарства на основании строения составляющих их клеток прокариоты (доядерные) и эукариоты. - презентация

1 9 класс

2 Все клеточные формы жизни на земле можно разделить на два надцарства на основании строения составляющих их клеток прокариоты (доядерные) и эукариоты (ядерные). Прокариотические клетки более простые по строению, по-видимому, они возникли в процессе эволюции раньше. Эукариотические клетки более сложные, возникли позже. Клетки, составляющие тело человека, являются эукариотическими. прокариоты эукариоты эволюции Несмотря на многообразие форм организация клеток всех живых организмов подчинена единым структурным принципам. Живое содержимое клетки протопласт отделено от окружающей среды плазматической мембраной, или плазмалеммой. Внутри клетка заполнена цитоплазмой, в которой расположены различные органоиды и клеточные включения, а также генетический материал в виде молекулы ДНК. Каждый из органоидов клетки выполняет свою особую функцию, а в совокупности все они определяют жизнедеятельность клетки в целом.протопласт плазматической мембранойплазмалеммойцитоплазмойорганоиды клеточные включения ДНКорганоидов Строение клетки

3 Прокариотическая клетка Строение типичной клетки прокариот : капсула, клеточная стенка, плазмалемма, цитоплазма, рибосомы, плазмида, пили, жгутик, нуклеоид. капсула клеточная стенка плазмалемма цитоплазма рибосомы плазмида пили жгутик нуклеоид Прокариоты ( от лат. pro перед, до и греч. κάρ ον ядро, орех ) организмы, не обладающие, в отличие от эукариот, оформленным клеточным ядром и другими внутренними мембранными органоидами ( за исключением плоских цистерн у фотосинтезирующих видов, например, у цианобактерий ). Единственная крупная кольцевая ( у некоторых видов линейная ) двухцепочечная молекула ДНК, в которой содержится основная часть генетического материала клетки ( так называемый нуклеоид ) не образует комплекса с белками - гистонами ( так называемого хроматина ). К прокариотам относятся бактерии, в том числе цианобактерии ( сине - зелёные водоросли ), и археи. Потомками прокариотических клеток являются органеллы эукариотических клеток митохондрии и пластиды. Прокариоты лат. греч. ядро цианобактерий ДНК нуклеоид гистонами хроматина бактерии цианобактерии археи органеллы митохондрии пластиды

4 Эукариотическая клетка Схематическое изображение животной клетки, цифрами отмечены некоторые субклеточные компоненты : (1) ядрышко, (2) клеточное ядро, (3) рибосома, (4) везикула, (5) шероховатый эндоплазматический ретикулум ( ЭР ), (6) аппарат Гольджи, (7) цитоскелет, (8) гладкий ЭР, (9) митохондрия, (10) вакуоль, (11) цитоплазма, (12) лизосома, (13) центриоль ядрышко клеточное ядро рибосома везикула эндоплазматический ретикулум аппарат Гольджи цитоскелет ЭР митохондрия вакуоль цитоплазма лизосома центриоль Эукариоты ( эвкариоты ) ( от греч. ευ хорошо, полностью и κάρ ον ядро, орех ) организмы, обладающие, в отличие от прокариот, оформленным клеточным ядром, отграниченным от цитоплазмы ядерной оболочкой. Генетический материал заключён в нескольких линейных двухцепочечных молекулах ДНК ( в зависимости от вида организмов их число на ядро может колебаться от двух до нескольких сотен ), прикреплённых изнутри к мембране клеточного ядра и образующих у подавляющего большинства ( кроме динофлагеллят ) комплекс с белками - гистонами, называемый хроматином. В клетках эукариот имеется система внутренних мембран, образующих, помимо ядра, ряд других органоидов ( эндоплазматическая сеть, Аппарат Гольджи и др.). Кроме того, у подавляющего большинства имеются постоянные внутриклеточные симбионты - прокариоты митохондрии, а у водорослей и растений также и пластиды. Эукариоты греч. ядром динофлагеллят гистонами хроматином органоидов эндоплазматическая сеть Аппарат Гольджи симбионты митохондрии пластиды

5 Клеточная мембрана цитоплазма ядро Компоненты клетки

6 п / п Компонент ы клетки Особенности строения функции 1 Клеточная мембрана 2 Ядро 3 Цитоплазма

7 Клеточная мембрана Клеточная Клеточная мембрана ( или цитолемма, или плазмалемма, или плазматическая мембрана ) отделяет содержимое любой клетки от внешней среды, обеспечивая ее целостность ; регулируют обмен между клеткой и средой ; внутриклеточные мембраны разделяют клетку на специализированные замкнутые отсеки компартменты или органеллы, в которых поддерживаются определенные условия внутриклеточной среды клетки отсеки компартменты органеллы Маленькие голубые и белые шарики соответствуют гидрофильным «головкам» липидов, а присоединённые к ним линии гидрофобным «хвостам». На рисунке показаны только интегральные мембранные белки (красные глобулы и желтые спирали). Желтые овальные точки внутри мембраны молекулы холестерола Желто-зеленые цепочки бусинок на наружной стороне мембраны цепочки олигосахаридов, формирующие гликокаликс олигосахаридов гликокаликс Клеточная мембрана представляет собой двойной слой (бислой) молекул класса липидов, большинство из которых представляет собой так называемые сложные липиды фосфолипиды. Молекулы липидов имеют гидрофильную («головка») и гидрофобную («хвост») часть. При образовании мембран гидрофобные участки молекул оказываются обращены внутрь, а гидрофильные наружу. липидовфосфолипидыгидрофильнуюгидрофобную

8 барьерная обеспечивает регулируемый, избирательный, пассивный и активный обмен веществ с окружающей средой. Избирательная проницаемость означает, что проницаемость мембраны для различных атомов или молекул зависит от их размеров, электрического заряда и химических свойств.Избирательная проницаемость атомов молекул электрического заряда транспортная через мембрану происходит транспорт веществ в клетку и из клетки. матричная обеспечивает определенное взаиморасположение и ориентацию мембранных белков, их оптимальное взаимодействие; механическая обеспечивает автономность клетки, ее внутриклеточных структур, также соединение с другими клетками (в тканях). Большую роль в обеспечение механической функции имеют клеточные стенки, а у животных межклеточное вещество. энергетическая при фотосинтезе в хлоропластах и клеточном дыхании в митохондриях в их мембранах действуют системы переноса энергии, в которых также участвуют белки; рецепторная некоторые белки, сидящие в мембране, являются рецепторами (молекулами, при помощи которых клетка воспринимает те или иные сигналы). ферментативная мембранные белки нередко являются ферментами. Например, плазматические мембраны эпителиальных клеток кишечника содержат пищеварительные ферменты. осуществление генерации и проведения биопотенциалов.

9 Это замкнутые одиночные или связанные друг с другом участки цитоплазмы, отделённые от гиалоплазмы мембранами. К одномембранным органеллам относятся эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли, пероксисомы; к двумембранным ядро, митохондрии, пластиды. Снаружи клетка ограничена так называемой плазматической мембраной. Строение мембран различных органелл отличается по составу липидов и мембранных белков.цитоплазмы гиалоплазмы мембранами эндоплазматическая сеть аппарат Гольджилизосомы вакуолипероксисомыядро митохондрии пластиды

10 Эндоплазматический ретикулум Эндоплазматический ретикулум ( ЭПР ) ( лат. reticulum сеточка ) или эндоплазматическая сеть ( ЭПС ) внутриклеточный органоид эукариотической клетки, представляющий собой разветвлённую систему из окружённых мембраной уплощённых полостей, пузырьков и канальцев Впервые эндоплазматический ретикулум был обнаружен американским учёным К. Портером в 1945 году посредством электронной микро Эндоплазматический ретикулум состоит из разветвлённой сети трубочек и карманов, окружённых мембраной. Площадь мембран эндоплазматического ретикулума составляет более половины общей площади всех мембран клетки. лат. органоид эукариотической К. Портером 1945 году Мембрана ЭПР морфологически идентична оболочке клеточного ядра и составляет с ней одно целое. Таким образом, полости эндоплазматического ретикулума открываются в межмембранную полость ядерной оболочки. скопии. Схематическое представление клеточного ядра, эндоплазматического ретикулума и комплекса Гольджи. (1) Ядро клетки. (2) Поры ядерной мембраны. (3) Гранулярный эндоплазматический ретикулум. (4) Агранулярный эндоплазматический ретикулум. (5) Рибосомы на поверхности гранулярного эндоплазматического ретикулума. (6) Транспортируемые белки. (7) Транспортные везикулы. (8) Комплекс Гольджи.

11 Выделяют два вида ЭПР: гранулярный эндоплазматический ретикулум агранулярный (гладкий) эндоплазматический ретикулум На поверхности гранулярного эндоплазматического ретикулума находится большое количество рибосом, которые отсутствуют на поверхности агранулярного ЭПР.рибосом Гранулярный и агранулярный эндоплазматический ретикулум выполняют различные функции в клетке. Функции агранулярного эндоплазматического ретикулума Синтез гормонов Накопление и преобразование углеводов Нейтрализация ядов Функции гранулярного эндоплазматического ретикулума Синтез белков Синтез мембран

12 Аппарат Гольджи Аппарат Гольджи ( комплекс Гольджи ) мембранная структура эукариотической клетки, органелла, в основном предназначенная для выведения веществ, синтезированных в эндоплазматическом ретикулуме. Аппарат Гольджи был назван так в честь итальянского учёного Камилло Гольджи, впервые обнаружившего его в 1898 году. клетки органелла эндоплазматическом ретикулуме Камилло Гольджи 1898 году Комплекс Гольджи представляет собой стопку дискообразных мембранных мешочков ( цистерн ), несколько расширенных ближе к краям и связанную с ними систему пузырьков Гольджи. мембранных Функции Аппарата Гольджи Транспорт веществ из эндоплазматической сети Модификация белков Транспорт белков из аппарата Гольджи Образование лизосом лизосом Секреция

13 Лизосомы были впервые описаны в 1955 году Кристианом де Дювом в животной клетке, а позже были обнаружены и в растительной. У растений к лизосомам по способу образования, а отчасти и по функциям близки вакуоли.вакуоли Лизосомы есть также у большинства протистов (как с фаготрофным, так и с осмотрофным типом питания) и у грибов. Таким образом, наличие лизосом характерно для клеток всех эукариот. У прокариот лизосомы отсутствуют, так как у них отсутствует фагоцитоз и нет внутриклеточного пищеварения.эукариот прокариот фагоцитоз Лизосомы формируются из пузырьков (везикул), отделяющихся от аппарата Гольджи, и пузырьков (эндосом), в которые попадают вещества при эндоцитозе. В образовании аутолизосом (аутофагосом) принимают участие мембраны эндоплазматического ретикулума. Все белки лизосом синтезируются на «сидячих» рибосомах на внешней стороне мембран эндоплазматического ретикулума и затем проходят через его полость и через аппарат Гольджи.аппарата Гольджиэндоцитозе Лизосомы гетерогенные органеллы, имеющие разную форму, размеры, ультраструктурные и цитохимические особенности. «Типичные» лизосомы животных клеток обычно имеют размеры 0,1-1 мкм, сферическую или овальную форму. Число лизосом варьирует от одной (крупная вакуоль во многих клетках растений и грибов) до нескольких сотен или тысяч (в клетках животных).

14 переваривание захваченных клеткой при эндоцитозе веществ или частиц (бактерий, других клеток) аутофагия уничтожение ненужных клетке структур, например, во время замены старых органоидов новыми, или переваривание белков и других веществ, произведенных внутри самой клетки аутофагия автолиз самопереваривание клетки, приводящее к ее гибели (иногда этот процесс не является паталогическим, а сопровождает развитие организма или дифференцировку некоторых специализированных клеток). Пример: При превращении головастика в лягушку, лизосомы, находящиеся в клетках хвоста, переваривают его: хвост исчезает, а образовавшиеся во время этого процесса вещества всасываются и используются другими клетками тела. автолиз

15 Вакуоль Вакуоль ограниченный мембраной органоид, содержащийся в некоторых эукариотических клетках и выполняющий различные функции ( секреция, экскреция и хранение запасных веществ, аутофагия, автолиз и др.). Вакуоли и их содержимое рассматриваются как обособленный от цитоплазмы компартмент. Вакуоли особенно хорошо заметны в клетках растений, во многих зрелых клетках растений они составляют более половины объема клетки. Одна из важных функций растительных вакуолей накопление ионов и поддержание тургора ( тургорного давления ). Вакуоль полость в цитоплазме, заполненая клеточным соком и ограниченная мембраной. Это кладовая клетки. Вакуоль это место запаса воды. мембраной органоид эукариотических клетках секреция экскреция аутофагия автолиз цитоплазмы компартмент растений тургора Вакуоль указана под номером 10

16 митохондрии Митохондрия ( от греч. μίτος нить и χόνδρος зёрнышко, крупинка ) органелла, имеющаяся во многих эукариотических клетках и производящая АТФ, используемый в клетке в качестве основного источника химической энергии. Эффективность работы митохондрий очень высока. На фотографиях митохондрий видно обилие внутренних мембран. греч. органелла эукариотических АТФ Впервые митохондрии обнаружены в виде гранул в мышечных клетках в 1850 году. Число митохондрий в клетке непостоянно. Их особенно много в клетках, в которых потребность в кислороде велика. Сильно варьируют так же размеры ( до 10*1*1 мкм ) и форма митохондрий. Они способны менять свою форму, перемещаться в места, где выше потребность в энергии. Во многих клетках митохондрии соединены друг с другом, образуя один или несколько больших комплексов митохондрионы. кислороде мкм митохондрионы Электронномикроскопическая фотография, показывающая митохондрии млекопитающего в поперечном сечении

17 Структура и функции митохондрий Каждая митохондрия окружена оболочкой, состоящей из двух мембран ; между ними межмембранное пространство. Отграниченное внутренней мембраной пространство называется матриксом. В матриксе содержатся большая часть ферментов, участвующих в цикле Кребса, протекает окисление жирных кислот, располагаются митохондриальные ДНК, РНК и рибосомы. Внутренняя мембрана образует многочисленные гребневидные складки кристы, существенно увеличивающие площадь ее поверхности. Наружная мембрана митохондрий имеет маленькие отверстия, образованные специальными белками, через которые могут проникать небольшие молекулы и ионы. Внутренняя мембрана таких отверстий не имеет ; на ней, на стороне, обращенной к матриксу, располагаются особые молекулы АТФ - синтазы, состоящие из головки, ножки и основания. При прохождении через них протонов происходит синтез АТФ. В основании частиц, заполняя собой всю толщу мембраны, располагаются компоненты дыхательной цепи. Наружная и внутренняя мембраны в некоторых местах соприкасаются, там находится специальный белок - рецептор, способствующий транспорту митохондриальных белков, закодированных в ядре, в матрикс митохондрии. мембран ферментов цикле Кребса окисление жирных кислот ДНК РНК рибосомы молекулы ионы АТФ - синтазы протонов

18 пластиды Пластиды органоиды эукариотических растений и некоторых фотосинтезирующих простейших. Покрыты двойной мембраной и имеют в своём составе множество копий кольцевой ДНК. Совокупность пластид клетки образует пластидом. По окраске и выполняемой функции выделяют три основных типа пластид : органоиды эукариотических ДНК Лейкопласты Лейкопласты неокрашенные пластиды, как правило выполняют запасающую функцию. В лейкопластах клубней картофеля накапливается крахмал. Лейкопласты высших растений могут превращаться в хлоропласты или хромопласты. Хромопласты Хромопласты пластиды, окрашенные в жёлтый, красный или оранжевый цвет. Окраска хромопластов связана с накоплением в них каротиноидов. Хромопласты определяют окраску осенних листьев, лепестков цветов, корнеплодов, созревших плодов. каротиноидов Хлоропласты Хлоропласты пластиды, несущие фотосинтезирующие пигменты хлорофиллы. Имеют зелёную окраску у высших растений, харовых и зелёных водорослей. Набор пигментов, участвующих в фотосинтезе ( и, соответственно, определяющих окраску хлоропласта ) различен у представителей разных таксономических отделов. Хлоропласты имеют сложную внутреннюю структуру фотосинтезирующие хлорофиллы

19 рибосомы - 3 Рибосома важнейший органоид живой клетки сферической или слегка эллипсоидной формы, диаметром ангстрем, состоящий из большой и малой субъединиц. Рибосомы служат для биосинтеза белка из аминокислот по заданной матрице на основе генетической информации, предоставляемой матричной РНК, или мРНК. Этот процесс называется трансляцией. органоид клетки ангстрем биосинтеза белка аминокислот генетической информации РНК мРНК трансляцией В эукариотических клетках рибосомы располагаются на мембранах эндоплазматического ретикулума, хотя могут быть локализованы и в неприкрепленной форме в цитоплазме. Нередко с одной молекулой мРНК ассоциировано несколько рибосом, такая структура называется полирибосомой. Синтез рибосом у эукариот происходит в специальной внутриядерной структуре ядрышке. эндоплазматического ретикулума цитоплазме эукариот внутриядерной ядрышке Рибосомы впервые были описаны как уплотненные частицы, или гранулы, клеточным биологом румынского происхождения Джорджем Паладе в середине х годов [1]. В 1974 г. Паладе, Клод и Кристиан Де Дюв получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине « за открытия, касающиеся структурной и функциональной организации клетки ». Нобелевская премия по химии 2009 года получена за определение структуры и функций рибосом ученым из Великобритании Венкатраманом Рамакришнаном (Venkatraman Ramakrishnan), американцем Томасом Стейцем (Thomas A. Steitz) и израильтянкой Адой Йонат (Ada E. Yonath). [1] Рибосомы

20 Клеточный центр Центросома ( от центр и греч. soma тело ), центросфера, центроплазма, участок цитоплазмы клетки, окружающий центриоли. В Центросоме отсутствуют клеточные органоиды. Она плотнее остальной части цитоплазмы, её можно растягивать и передвигать при помощи микрургических операций. В старой литературе термин « Центросома » часто употреблялся как синоним центриолей. Центросома или клеточный центр главный центр организации микротрубочек ( ЦОМТ ) и регулятор хода клеточного цикла в клетках эукариот. Впервые обнаружена в 1888 г. Теодором Бовери, который назвал её « особым органом клеточного деления ». Хотя центросома играет важнейшую роль в клеточном делении, центр организации микротрубочек клеточного цикла эукариот 1888 Теодором Бовери Помимо участия в делении ядра, центросома играет важную роль в формировании жгутиков и ресничек. Центриоли, расположенные в ней, выполняют функцию центров организации для микротрубочек аксонем жгутиков. аксонем жгутиков Телофаза митоза (электронная микрофотография). Стрелка указывает на центросому. Четко видны две центриоли, расположенные под прямым углом друг к другу: одна перерезана поперек, другая вдоль.митозацентриоли

21 Ядро ( лат. nucleus) это один из структурных компонентов эукариотической клетки, содержащий генетическую информацию ( молекулы ДНК ). В ядре происходит репликация удвоение молекул ДНК, а также транскрипция синтез молекул РНК на молекуле ДНК. В ядре же синтезированные молекулы РНК подвергаются ряду модификаций, после чего выходят в цитоплазму. Сборка рибосом также происходит в ядре в специальных образованиях - ядрышках. структурных компонентов эукариотической клетки генетическую информацию ДНК репликация транскрипция РНК цитоплазму рибосом ядрышках Огромная длина молекул ДНК эукариот предопределила появление специальных механизмов хранения, репликации и реализации генетического материала. Хроматином называют молекулы хромосомной ДНК в комплексе со специфическими белками, необходимыми для осуществления этих процессов. От цитоплазмы ядро отделено ядерной оболочкой, образованной за счёт расширения и слияния друг с другом цистерн эндоплазматической сети таким образом, что у ядра образовались двойные стенки за счёт окружающих его узких компартментов. Ядрышко находится внутри ядра, и не имеет собственной мембранной оболочки, однако хорошо различимо под световым и электронным микроскопом. Основной функцией ядрышка является синтез рибосом. ДНК Хроматином хромосомной белками эндоплазматической сети мембранной световым электронным микроскопом рибосом Клетки HeLa, ДНК которых окрашена голубым красителем Хойста. Центральная и правая клетки находятся в интерфазе, поэтому окрашено всё ядро. Клетка слева находится в состоянии митоза (анафаза), поэтому её ядро не видно, а ДНК сконденсирована так, что видны хромосомыHeLa ДНКинтерфаземитозаанафазахромосомы

22 Жгутик Жгутик поверхностная структура, присутствующая у многих прокариотических и эукариотических клеток и служащая для их движения в жидкой среде или по поверхности твёрдых сред. Жгутики прокариот и эукариот резко различаются : бактериальный жгутик имеет толщину нм и длину 3-15 мкм, он пассивно вращается расположенным в мембране мотором ; жгутики же эукариот толщиной до 200 нм и длиной до 200 мкм, они могут самостоятельно изгибаться по всей длине. У эукариот часто также присутствуют реснички, идентичные по своему строению жгутику, но более короткие ( до 10 мкм ). структура прокариотических эукариотических клеток движения жидкой бактериальный нм мкм мембране мотором реснички Жгутики эукариот имеют толщину до 200 нм и длину до 200 мкм. Они окружены выступами цитоплазматической мембраны и содержат 9 пар микротрубочек, выстроенных вокруг двух не объединённых в пару микротрубочек ( структура 9+2). Эти микротрубочки скользят друг относительно друга с использованием энергии АТФ, поэтому изгиб эукариотического жгутика может осуществляться в любой его части. цитоплазматической микротрубочек Схема поперечного среза жгутика эукариот. 1A и 1B A и B микротрубочки периферического дублета, 2 центральная пара микротрубочек и центральная капсула, 3 динеиновые ручки, 4 радиальная спица, 5 нексиновый мостик, 6 клеточная мембрана.