Лекция 3 Тема: Строение клетки
КЛЕТКА – структурно-функциональная элементарная единица строения и жизнедеятельности всех организмов. Ø Все известные науки организмы имеют клеточное строение, исключение составляют вирусы, которые являются паразитами на генетическом уровне. Неклеточные организмы неизвестны. Ø По строению клетки разделены на две большие группы: прокариоты и эукариоты.
У прокариот, в отличие от эукариот нет ядра, окруженного мембраной, нет митохондрий и хлоропластов, проще устроены органоиды движения. Примитивные представители прокариот – бактерии.
Морфофункциональная характеристика эукариотической клетки
Ø Клетка обладает способностью приспосабливаться к условиям среды, видоизменяться и реагировать на различные факторы раздражения. Ø Размеры клеток колеблются от 0, 01 мм у нервных клеток до 0, 2 мм у яйцеклеток – самых крупных клеток организма человека. Ø Если клетки нашего организма расположить в один ряд, они вытянутся на 15 000 км! Ø Продолжительность жизни разных клеток различна: клетки нейронов и мышечных тканей – 100 лет, печени – 480 дней, эритроцитов – 120 дней, кишечника – 5 дней (за год мы изнашиваем 90 кишечников).
Химические элементы делят на три группы: 1. Основные элементы – O 2, C, H 2 и N 2 (98% состава клетки); 75% 15% 2% 6%
2. Элементы, составляющие 10 ые и 100 ые доли процента – Fe, K, Na, Ca, Mg, Cl, P и S (1, 9%); 3. Микроэлементы – Zn, Cu, I, F, Co, Mn. P – составная частью нуклеиновых кислот. I – входит в состав гормона щитовидной железы – тироксина. Co – в состав витамина В 12. Zn – содержится в инсулине.
Неорганические соединения: вода, минеральные соли, диоксид углерода, кислоты и основания. Органические соединения – белки, нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК), углеводы, жиры (липиды). В среднем, около 80% объема клетки составляет вода, 15% - белки, 3% - липиды, 1% - углеводы, 1% - нуклеиновые кислоты.
Клетка состоит из трех основных компонентов: Ø оболочки Ø цитоплазмы и Ø ядра Схема строения клетки по данным электронного микроскопа Ø Оболочка клетки состоит из наружного слоя и расположенной под ним плазматической мембраны. Ø Наружный слой животных клеток называется ГЛИКОКАЛИКС Ø Гликокаликс состоит из полисахаридов и белков, выполняет функцию непосредственной связи клеток с внешней средой.
Плазматическая мембрана представляет собой тонкую пленку, которая непосредственно граничит с цитоплазмой. Ø Состоит из двух слоев белка, между которыми расположен жировой слой. Ø Пронизана многочисленными порами, через которые происходит обмен ионами и молекулами между клеткой и средой. Функции ПМ: § § § барьерная; рецепторная или антигенная; транспортная; образование межклеточных контактов; питательная
ЭНДОЦИТОЗ При эндоцитозе мембрана образует впячивания, которые превращаются в пузырьки. фагоцитоз – поглощение твердых частиц; пиноцитоз – поглощение жидкостей.
ЭКЗОЦИТОЗ Из клеток выводятся непереварившиеся остатки твердых частиц и жидкий секрет.
ЦИТОПЛАЗМА Цитоплазма – внутренняя среда клетки, в которой расположены ядро и многочисленные органоиды. ü Это бесцветное густое, тягучее образование, содержащее воду, растворенные соли и органические вещества. ü Она пронизана нитями, выполняющими функцию скелета клетки. ü Постоянно движется по всему объему клетки. Функция цитоплазмы: § обеспечивать взаимодействие ядра и всех органоидов; § в ней протекают различные биохимические процессы, обеспечивающие жизнедеятельность клетки.
Органоиды цитоплазмы Органоиды имеют для клетки тоже значение, что и органы для целого организма.
Классификация органоидов 1. По структуре: § мембранные органоиды (одномембранные – ЭПС, комплекс Гольджи, лизосомы, вакуоли пероксисомы; двумембранные - митохондрии); § немембранные органоиды (клеточный центр, рибосомы, органоиды движения). 2. По значению: § общего значения (митохондрии, ЭПС, рибосомы, комплекс Гольджи, лизосомы, вакуоли, клеточный центр, пероксисомы); § специального значения (жгутики и реснички, миофибриллы, нейрофибриллы, тонофибриллы).
Органоиды общего значения
МИТОХОНДРИИ – это мелкие тельца, имеющие сферическую, овальную и цилиндрическую форму.
Стенка митохондрий состоит из двух мембран. Наружная мембрана гладкая, а от внутренней вглубь отходят гребни или кристы. Пространство внутри митохондрии заполнено полужидким содержимым (матриксом). Функции митохондрий: Ø синтез молекул АТФ (синтез энергии); Ø синтез собственных белков, нуклеиновых кислот, углеводов и липидов; Ø Синтез собственных рибосом.
ЭНДОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ СЕТЬ – разветвленная сеть каналов и полостей в цитоплазме. шероховатая (гранулярная) Расположены рибосомы ЭПС гладкая (агранулярная) Находятся ферментные системы, участвующие в жировом и углеводном обмене.
Функции ЭПС: 1. Транспорт веществ из одной части клетки в другую; 2. Синтез углеводов и липидов (гладкая ЭПС); 3. Синтез белков (шероховатая ЭПС); 4. Место образования аппарата Гольджи.
РИБОСОМЫ – мелкие органоиды клетки, состоящие из двух субчастиц: большой и малой. Рибосомы синтезируются в ядре, затем покидают его, переходя в цитоплазму, где прикрепляются к наружной поверхности мембран ЭПС или располагаются свободно. В зависимости от типа синтезируемого белка рибосомы могут функционировать по одиночке или объединяться в комплексы – полирибосомы. Основная функция рибосом – синтез белка.
КОМПЛЕКС ГОЛЬДЖИ – представляет собой стопку дискообразных мембранных полостей (цистерн), соединенных трубочками. На концах полостей расположены крупные и мелкие пузырьки. Функции комплекса Гольджи: Ø накопление и выведение органических веществ, синтезируемых в ЭПС; Ø синтез жиров и углеводов, необходимых для роста плазмолеммы; Ø образование лизосом.
ЛИЗОСОМЫ – мембранные мешочки, заполненные пищеварительными ферментами. Функции лизосом: Ø расщепление органических веществ; Ø разрушение отмерших органоидов клетки; Ø уничтожение отработавших клеток.
ВАКУОЛИ – сферические одномембранные органоиды, представляющие собой резервуары воды и растворенных в ней веществ. Функция вакуолей: транспорт веществ по клетке. Ø К вакуолям относятся: фагоцитозные и пиноцитозные вакуоли, пищеварительные вакуоли, пузырьки, отшнуровывающиеся от ЭПС и комплекса Гольджи. Ø Вакуоли животной клетки – мелкие, многочисленные.
ЭПС, комплекс Гольджи, лизосомы и вакуоли составляют единую канальцевовакуолярную систему клетки.
КЛЕТОЧНЫЙ ЦЕНТР – состоит из двух центриолей, расположенных перпендикулярно другу. Каждая центриоль имеет вид полого цилиндра и представляет собой систему микротрубочек, расположенных триадами (9 шт. ). Функция: образование веретена деления и равномерное распределение хромосом по дочерним клеткам.
ПЕРОКСИСОМЫ – одиночные органоиды, содержат большое количество ферментов (около 50), которые катализируют окислительно-восстановительные реакции. Размножение пероксисом в клетках считают адаптивным ответом клеток на воздействия внешней среды, когда для роста и выживания нужны ферменты. 1 – мембрана 2 – матрикс 3 – кристаллоидная сердцевина
Органоиды специального значения
Жгутики и реснички – органоиды нитевидной формы. Имеют базальное тело и цитоскелет из микротрубочек. Жгутики служат для перемещения свободных клеток в пространстве (н-р, сперматозоиды). Реснички – для создания токов жидкости или восприятия раздражителей (н-р, реснитчатые клетки дыхательных путей, маточных труб).
Органоиды, обеспечивающие клетке специфику её функций. Представляют собой нити белкового характера: § миофибриллы – в мышечных клетках, обеспечивают мышечное сокращение; § нейрофибриллы – в нервных клетках, обеспечивают проведение нервного импульса; § тонофибриллы – в эпителиальных клетках, обеспечивает прочность клеток и их объединение в пласт.
Включения – временные компоненты цитоплазмы, появляющиеся в процессе жизнедеятельности клетки. Включения бывают: § Трофические или питательные (белки, липиды, гликоген); Клетки печени – гепатоциты: 1 – ядро, 2 – цитоплазма, 1. 1 – липидные капли Гепатоциты: 1 – ядро, 2 – цитоплазма, 1. 1 – гранулы гликогена
§ секреторные (секреторные гранулы клеток различных желез); Панкреатоциты : 1 – ядро, 2 – цитоплазма, 3 – гранулы секрета. § экскреторные (гранулы мочевой кислоты в эпителии почечных канальцев); § пигментные (меланин, гемоглобин, липофусцин).
Меланин содержится в меланоцитах (специализированных клетках кожи)
Гемоглобин – основной пигмент, входящий в состав эритроцитов.
Липофусцин – золотисто-коричневый пигмент (пигмент «изнашивания» ), накапливается во многих типах клеток, его наличие свидетельствует о старении и функциональной неполноценности клетки. В процессе жизнедеятельности в некоторых клетках накапливаются случайные включения: медикаментозные, частички угля, кремния и так далее.