Строение клетки 1. Клетка как элементарная единица, обладающая всеми признаками жизни. 2. Форма клеток. Понятие о неклеточных структурах. 3. Строение клетки. 4. Органоиды клетки. 5. Включения. 6. Биосинтез белка.
Клетка - это элементарная структурнофункциональная единица многоклеточных организмов, обладающая всеми признаками жизни (обмен веществ и энергии с внешней средой, раздражимость, размножение, наследственность, рост и развитие). Цитология (от греч. cytos — ячейка, клетка) — наука о клетке.
Основные критерии живого Высокоупорядоченное строение Обмен веществ и энергии Раздражимость Размножение Рост и развитие Движение Саморегуляция Наследственность Изменчивость Эволюция
Встречаются два типа организации клеток: прокариотические (доядерные) — клетки бактерий и сине-зеленых водорослей и эукариотические (ядерные) — клетки всех остальных живых организмов.
Клетки могут иметь самую разнообразную внешнюю форму: шаровидную (лейкоциты) многогранную (клетки железистого эпителия) звездчатую и отростчатую (нервные и костные клетки), веретеновидную (гладкая мускулатура, фибробласты), цилиндрическую (клетки кишечного эпителия) уплощенную (клетки эндотелия и мезотелия).
У животных, кроме клеток, встречаются неклеточные структуры живого вещества, такие как, симпласт, синцитий и межклеточное вещество.
Симпласты — это крупные образования, состоящие из цитоплазмы и множества ядер. Примерами симпластов могут быть мышечные волокна позвоночных, наружный слой трофобласта плаценты. Симпласт возникает за счет слияния отдельных клеток или деления ядер без разделения цитоплазмы
Симпласт скелетной поперечнополосатой мышечной ткани
Синцитий Сеть из клеток, соединенных отростками Характеризуются тем, что после деления клетки остаются связанными друг с другом с помощью тонких цитоплазматических перемычек. Синцитии можно наблюдать при развитии сперматогониев, в мезенхиме зародыша, в ретикулярной ткани.
Синцитий ретикулярной ткани лимфатического узла
Межклеточное вещество представляет собой продукт жизнедеятельности клеток. Например, в соединительной ткани межклеточное вещество образуют основное аморфное вещество, коллагеновые и эластические волокна.
Межклеточное вещество рыхлой соединительной ткани является продуктом жизнедеятельности клеток
Строение клетки Все клетки организма имеют общий план строения. Содержимое клетки отделено от внешней среды или от соседних клеток оболочкой плазмолеммой. Все эукариотические клетки состоят из двух основных компонентов: ядра и цитоплазмы. Цитоплазма неоднородна по своему составу и строению и включает в себя гиалоплазму (матрикс) и органеллы.
Гиалоплазма представляет собой коллоидную систему сложного химического состава. содержит белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, аминокислоты, нуклеотиды, ферменты, участвующие в метаболизме клеток. объединяет различные структуры клетки и обеспечивает их взаимодействие. в ней откладываются запасные вещества в виде включений.
Плазмолемма (plasmalemma) - оболочка клетки выполняет ограничительную, транспортную, защитную, рецепторную функции. Она обеспечивает межклеточные контакты и двигательные реакции, поддерживает форму клетки. Основу плазмолеммы составляет липопротеиновый комплекс клеточной мембраны. Она имеет толщину около 10 нм является самой толстой из клеточных мембран.
Снаружи от плазмолеммы располагается надмембранный слой ― гликокаликс (glycocalyx). Он образует чехол поверх клеточной мембраны. Толщина этого слоя около 3― 4 нм. Гликокаликс представляет собой гликопротеиновый комплекс, в состав которого входят различные углеводы. Внутренняя поверхность клеточной мембраны образует подмембранный опорносократительный аппарат цитоскелета (микротрубочки и микрофиламенты).
Строение плазмолеммы: I - надмембранный комплекс, II - плазматическая мембрана, III - подмембранный опорно-сократительный аппарат, IV – цитоплазма; 1 – гликопротеиды, 2 - гликолипиды, 3 - гидрофильные головки липидов, 4 - холестерин, 5 - нтегральные белки, 6 – полуинтегральные белки, 7 - периферические белки, 8 – микротрубочки, 9 – микрофиламенты, 10 – билипидный слой
С помощью плазмолеммы осуществляются межклеточные контакты. Среди них различают простые контакты(1): замковый(2), «встык» . Есть и сложные межклеточные контакты, такие как, щелевидный (6), десмосомальный (5), плотный (3), синаптический и адгезивный поясок. В некоторых клетках плазмолемма образует выпячивания: ворсинки и реснички.
Ядро (karion) — наиболее крупное образование в клетке, играющее важнейшую функцию — хранение и передачу генетической информации. От цитоплазмы ядро отделено ядерной оболочкой. В ядре содержится хроматин, ядрышки и кариоплазма. имеется во всех эукариотических клетках высших животных и растений.
Структура ядра В клетках печени – гепатоцитах хорошо выявляются округлые ядра (1). Последние окрашиваются гематоксилином в фиолетовый цвет. В свою очередь, в ядрах можно видеть 3 основных элемента: ядерную оболочку (2), глыбки хроматина (3), округлые ядрышки (4). Другие компоненты ядра ядерный матрикс или ядерный сок формируют ту среду, в которой находятся хроматин и ядрышко. Препарат – строение клеток печени. Окраска гематоксилинэозином. Вокруг ядра располагается оксифильная, слегка зернистая, цитоплазма (5). Видны границы (6) клеток. Теперь рассмотрим более подробно строение ядерных структур.
Ядерная оболочка (кариолемма) состоит из наружной и внутренней ядерных мембран, перинуклеарных цистерн, ядерной пластинки и ядерных пор. На поверхности наружной ядерной мембраны расположены рибосомы, где синтезируются белки, поступающие в перинуклеарные цистерны.
Ядерная оболочка состоит из наружной (1) и внутренней (2) ядерных мембран, перинуклеарных цистерн (4) и ядерных пор (5)
Ядрышки составляют РНК и белки. В этих структурах образуются рибосомы. Хроматин и ядрышки прикреплены к ядерной оболочке. Хроматин — комплекс белков и ДНК. Фибриллы хроматина могут располагаться рыхло, в результате чего в световой микроскоп виден диффузный хроматин (эухроматин). Кроме того, фибриллы могут собираться в отдельные глыбки, образуя плотный гетерохроматин.
Различные формы хроматина 1 - ДНК; 2 - хроматин; 3 - нуклеосома; 4 - упаковка нуклеосом в хроматиновой фибрилле; 5 - неконденсированный хроматин; 6 - конденсированный хроматин; 7 - метафазная хромосома.
Органеллы ― постоянно присутствующие и обязательные для всех клеток микроструктуры, выполняющие жизненно важные функции. Органеллы подразделяются на общие и специальные, мембранные и немембранные. Общие органеллы встречаются во всех клетках, независимо от их специализации. Специальные органеллы встречаются только в клетках отдельных тканей: миофибриллы в мышцах, нейрофибриллы в нервных клетках, тонофибриллы в эпидермисе Мембранные органеллы окружены биологической мембраной: эндоплазматическая сеть, митохондрии, аппарат Гольджи, лизосомы, пероксисомы; немембранные: рибосомы, клеточный центр, микротрубочки, микрофиламенты, микрофибриллы.
Биологические мембраны Обязательным компонентом всех мембранных органелл и самой клеточной оболочки являются биологические мембраны. Они представлены пластами липопротеидной природы (липиды - 40%, белки - 60%). Мембранные белки представлены тремя разновидностями: периферическими, интегральными и полуинтегральными. Мембраны регулируют время реакции, скорость активного транспорта субстратов и энзимов, обеспечивают высокую степень химической неоднородности, характерную для цитоплазмы клеток.
Особенностью липидов является разделение их молекул на две функционально различные части: гидрофобные неполярные, не несущие зарядов ( «хвосты» ), состоящие из жирных кислот, и гидрофильные, заряженные полярные «головки» . Это определяет способность липидов самопроизвольно образовывать двухслойные (билипидные) мембранные структуры толщиной 5― 7 нм.
Клетка Цитоплазма Плазмолемма гиалоплазма – коллоидный матрикс цитоплазмы, в котором протекают основные жизненные процессы клетки включения временные вещества или продукты жизнедеятельности. 1. Трофические (жировые, углеводные, белковые), 2. Секреторные (секреты, инкреты), 3. Пигментные (экзогенные и эндогенные), 4. Экскреторные внешняя оболочка клетки. 1. Отграничивает содержимое от внешней среды. 2. Защищает клетку от вредных воздействий. 3. Выполняет рецепторную функцию. 4. Обеспечивает поступление и выведение веществ. 5. Организует межклеточные взаимодействия. 6. Обуславливает двигательные реакции клетки. органеллы постоянные структуры цитоплазмы, выполняющие в ней определенные функции. Общие и специальные. Мембранные и немембранные. Мембранные органеллы: Митохондрии: 1) окисление органических соединений (клеточное дыхание), 2) запасание энергии посредством синтеза АТФ. Пластинчатый комплекс: 1) накопление и выделение клеточных секретов, 4) образование лизосом. Эндоплазматическая сеть: 1) обеспечение транспорта и циркуляции веществ в цитоплазме, 2) синтез углеводов и липидов (гладкая ЭПС) и белков (гранулярная ЭПС). Лизосомы: 1) обеспечение процессов внутриклеточного пищеварения, 3) утилизация изношенных или поврежденных собственных клеточных структур. Пероксиомы: 1) нейтрализация перекиси водорода Немембранные органеллы: Рибосомы Клеточный центр Цитоскелет Ядро Функции: 1. Хранение и передача генетическое информации (редупликация, рекомбинация ДНК). 2. Обеспечение синтеза белка – создание аппарата белкового синтеза (образование всех видов РНК - информационных, транспортных, рибосомных, синтез рибосомных белков). кариоплазма – коллоидная среда , обеспечивает химическое взаимодействие ядерных структур кариолемма – двумембранная оболочка ядра хроматин – дезоксирибонуклеопротеид, форма существования хромосом. ядрышко – рибонуклеопротеид, аппарат для формирования рибосом
Эндоплазматическая сеть – общая мембранная органелла, представляет собой систему мембранных каналов, пузырьков и трубочек. Она может быть гранулярной и гладкой. Гранулярная эндоплазматическая сеть – система мембранных цистерн с рибосомами на наружной поверхности. В ней происходит синтез белков для плазматической мембраны, лизосом, а также синтез белков на экспорт. Поэтому цистерны зернистой эндоплазматической сети особенно многочисленны в секреторных клетках. Комплекс мембран гранулярной эндоплазматической сети связан с мембраной оболочки ядра. Гладкая (агранулярная) эндоплазматическая сеть связана с синтезом и расщеплением гликогена, синтезом стероидных гормонов, является депо кальция.
Митохондрии – источники энергии для внутриклеточных реакций. сосредоточены в местах высокого потребления энергии АТФ обеспечивает энергией почти все жизненные процессы, расщепляясь на фосфат и АДФ. Митохондрии чаще имеют форму цилиндра длиной до 7 мкм. У митохондрий две мембраны - гладкая наружная толщиной 7 нм и образующая кристы (складки) - внутренняя. Кристы увеличивают поверхность внутренней мембраны. Между наружной и внутренней мембранами находится межмембранное пространство. Внутреннее пространство заполнено гомогенным матриксом. Митохондрии имеют свои собственные ДНК и РНК, рибосомы. Митохондрии существуют ограниченные сроки (в клетках печени - 8 дней). Убыль митохондрий пополняется за счет их деления.
Митохондрия: 1 - наружная мембрана; 2 - внутренняя мембрана; 3 - межмембранное пространство; 4 - матрикс; 5 - кристы. Митохондрии в эпителиальных клетках кишечника аскариды. Окраска по Альтману.
Пластинчатый комплекс Гольджи расположен около ядра, образован стопкой из 3 -10 уплощенных цистерн с расширенными концами. основная функция – конденсация и выведение секретов. Цистерны комплекса Гольджи образуют три основных части: цис-сторона, транс-сторона, промежуточная часть. Цис-сторона обращена к ядру. К ней от эндоплазматической сети подходят микропузырьки с белками, липидами, углеводами. Транспортные пузырьки переносят эти молекулы последовательно из одной цистерны промежуточной части в другую, накапливаясь и созревая. Готовый продукт выходит из комплекса на транс-стороне, находясь в различных пузырьках. Он может использоваться для внутриклеточного пищеварения или выводится из клетки при экзоцитозе. В комплексе Гольджи образуются лизосомы и пероксисомы.
ядро Оболочка клетки Комплекс Гольджи: 1 - ядро; 2 - цистерны гранулярной эндоплазматической сети; 3 - цис -сторона; 4 - срединные цистерны; 5 - транспортные пузырьки; 6 транс-цистерны; 7 - лизосома; 8 - секреторная запасающая гранула; 9 - секреция; 10 - плазматическая мембрана.
Лизосомы - округлые пузырьки, окруженные мембраной. В лизосомах содержаться около 50 различных ферментов, необходимых для внутриклеточного переваривания веществ. В нормальных условиях заключенные в лизосомах ферменты изолированы и соответственно неактивны. Иногда может повышаться проницаемость мембран лизосом клетки, и их ферменты выходят в цитоплазму. Тогда происходит растворение (аутолиз) клетки.
Различают первичные лизосомы, фаголизосомы, аутофагосомы и остаточные тельца. Первичные лизосомы – маленькие тельца с гомогенным содержимым. Они представляют собой резерв гидролитических ферментов, еще не участвующих в переваривании. Фаголизосомы образуются от слияния первичной лизосомы с фагосомой (фагоцитарная вакуоль). При этом начинается гидролитическое расщепление содержимого последней. Аутофагосомы возникают при внутриклеточном обновлении или при внутренней перестройке клетки, связанной с уменьшением физиологической активности. Тогда часть органелл удаляется путем аутофагии. По мере переваривания содержимого фаголизосомы уменьшаются в размере и превращаются в остаточные тельца, заполненные гранулами непереваримого материала. Остаточные тельца впоследствии могут сливаться в скопления липофусцина или пигмента изнашивания.
Пероксисомы – пузырьки размером 0, 1 -1, 5 мкм. Они особенно многочисленны в клетках печени и почки. Содержат фермент каталазу, разрушающий пероксид водорода, токсичный для клеток, способствуют превращению жиров в углеводы.
Рибосомы ― немембранные органеллы синтеза белковых молекул. Обнаруживаются во всех клетках. По составу это сложные рибонуклеопротеиды, в состав которых входят белки и молекулы рибосомальных РНК (р-РНК). Размер рибосомы 20 нм. Такая рибосома состоит из большой и малой субъединиц. Различают единичные рибосомы и комплексы рибосом (полисомы). Рибосомы могут располагаться свободно в гиалоплазме или быть связанными с мембранами эндоплазматической сети.
Клеточный центр (центросома) состоит из центриолей и связанных с ними микротрубочек ― центросферы. Эти органеллы в делящихся клетках принимают участие в формировании веретена деления и располагаются на его полюсах. Тонкое строение центриолей удалось изучить только с помощью электронного микроскопа. Основой строения центриолей являются расположенные по окружности 9 триплетов микротрубочек, образующих таким образом полый цилиндр. Его ширина около 0, 2 мкм, а длина ― 0, 3― 0, 5 мкм. Обычно в интерфазных клетках присутствуют две центриоли ― рядом друг с другом, образующие диплосому. В диплосоме центриоли располагаются под прямым углом по отношению друг к другу. Из двух центриолей различают материнскую и дочернюю.
Цитоскелет ― опорно-двигательная система клетки, включающая немембранные белковые нитчатые образования, выполняющие как каркасную, так и двигательную функции в клетке. К этой системе относятся фибриллярные структуры и микротрубочки. К фибриллярным компонентам относятся микрофиламенты толщиной 5― 7 нм и так называемые промежуточные филаменты, или микрофибриллы толщиной около 10 нм. , образованы белками: кератином, десмином
Включения ― необязательные компоненты клетки, возникающие и исчезающие в зависимости от метаболического состояния клеток. Различают включения трофические, секреторные, экскреторные и пигментные. К трофическим включениям относятся капельки нейтральных жиров, гликоген, белковые гранулы. Секреторные включения содержат биологически активные вещества, образующиеся в клетках в процессе синтетической деятельности. Экскреторные включения - это продукты метаболизма, подлежащие удалению из клетки. Пигментные включения могут быть экзогенными (каротин, красители) и эндогенными (гемоглобин, гемосидерин, билирубин, меланин, липофусцин).
Липидные включения в жировой ткани сальника кошки Включения гликогена в клетках печени.
Биосинез белка Биосинтез белка проходит на рибосомах и складывается из нескольких этапов: редупликации – удвоение молекулы ДНК в ядре транскрипции – переписывание информации структуры белка с ДНК на и-РНК в ядре выход и-РНК из ядра в цитоплазму соединение и-РНК с малой субъеденицей рибосомы активации аминокислот - их соединения с АТФ и т-РНК с помощью триплета, комплиментарному кодону и-РНК трансляция – прочтение информации, закодированной в и -РНК на рибосоме с помощью т-РНК синтез белковой молекулы Терминация – завершение синтеза белковой молекулы
Скачать презентацию Строение клетки 1 Клетка как элементарная единица обладающая
лекция 2 Цитология 1к.pptx