Клетка - это структурно-функциональная единица живого организма, способная к делению и обмену с окружающей средой. Она осуществляет передачу генетической информации путем самовоспроизведения.
Каждая клетка имеет сложное строение и представляет собой систему биополимеров, содержит ядро, цитоплазму и находящиеся в ней органеллы. От внешней среды клетка отграничивается клеточной оболочкой - плазмалеммой (толщина 9-10 мм), которая осуществляет транспорт необходимых веществ в клетку, и наоборот, взаимодействует с соседними клетками и межклеточным веществом. Внутри клетки находится ядро, в котором происходит синтез белка, оно хранит генетическую информацию в виде ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Ядро может иметь округлую или овоидную форму, но в плоских клетках оно несколько сплющенное, а в лейкоцитах палочковидное или бобовидное. В эритроцитах и тромбоцитах оно отсутствует. Сверху ядро покрыто ядерной оболочкой, которая представлена внешней и внутренней мембраной. В ядре находится нуклеошазма, которая представляет собой гелеобразное вещество и содержит хроматин и ядрышко.
Ядро окружает цитоплазма, в состав которой входят гиалоплазма, органеллы и включения. Гиалоплазма - это основное вещество цитоплазмы, она участвует в обменных процессах клетки, содержит белки, полисахариды, нуклеиновую кислоту и др.
Постоянные части клетки, которые имеют определенную структуру и выполняют биохимические функции, называются органеллами. К ним относятся клеточный центр, митохондрии, комплекс Гольджи, эндоплазматическая (ци-топлазматическая) сеть.
Клеточный центр обычно находится около ядра или комплекса Гольджи, состоит из двух плотных образований - центриолей, которые входят в состав веретена движущейся клетки и образуют реснички и жгутики.
Митохондрии имеют форму зерен, нитей, палочек, формируются из двух мембран - внутренней и внешней. Длина митохондрии колеблется от 1 до 15 мкм, диаметр - от 0,2 до 1,0 мкм. Внутренняя мембрана образует складки (кристы), в которых располагаются ферменты. В митохондриях происходят расщепление глюкозы, аминокислот, окислении жирных кислот, образование АТФ (аденозинтрифосфорнай кислота) - основного энергетического материала.
Комплекс Гольджи (внутриклеточный сетчатый аппарат) имеет вид пузырьков, пластинок, трубочек, расположенных вокруг ядра. Его функция состоит в транспорте веществ, химической их обработке и выведении за пределы клетки продуктов ее жизнедеятельности.
Эндоплазматическая (цитоплазматическая) сеть формируется из агранулярной (гладкой) и гранулярной (зернистой) сети. Агранулярная Эндоплазматическая сеть образуется преимущественно мелкими цистернами и трубочками диаметром 50-100 нм, которые участвуют в обмене липидов и полисахаридов. Гранулярная Эндоплазматическая сеть состоит из пластинок, трубочек, цистерн, к стенкам которых прилегают мелкие образования - рибосомы, синтезирующие белки.
Цитоплазма также имеет постоянные скопления отдельных веществ, которые называются включениями цитоплазмы и имеют белковую, жировую и пигментную природу.
Клетка как часть многоклеточного организма выполняет основные функции: усвоение поступающих веществ и расщепление их с образованием энергии, необходимой для поддержания жизнедеятельности организма. Клетки обладают также раздражимостью (двигательные реакции) и способны размножаться делением. Деление клеток бывает непрямое (митоз) и редукционное (мейоз).
Митоз - самая распространенная форма клеточного деления. Он состоит из нескольких этапов - профазы, метафазы, анафазы и телофазы. Простое (или прямое) деление клеток - амитоз - встречается редко, в тех случаях, когда клетка делится на равные или неравные части. Мейоз - форма ядерного деления, при котором количество хромосом в оплодотворенной клетке уменьшается вдвое и наблюдается перестройка генного аппарата клетки. Период от одного деления клетки к другому называется ее жизненным циклом.
Клетка – это структурная и функциональная единица живого организма, которая несет генетическую информацию, обеспечивает обменные процессы, способна к регенерации и самовоспроизведению.
Есть одноклеточные особи и развитые многоклеточные животные и растения. Их жизнедеятельность обеспечивается работой органов, которые построены из разных тканей. Ткань, в свою очередь, представлена совокупностью клеток схожих по строению и выполняемым функциям.
Клетки разных организмов имеют свои характерные свойства и строение, но есть общие составляющие присущие всем клеткам: и растительным, и животным.
Органеллы свойственные всем типам клеток
Ядро – один из важных компонентов клетки, содержит генетическую информацию и обеспечивает передачу ее потомкам. Окружено двойной мембраной, что изолирует его от цитоплазмы.
Цитоплазма – вязкая прозрачная среда, заполняющая клетку. В цитоплазме размещены все органоиды. Цитоплазма состоит из системы микротрубочек, которая обеспечивает четкое перемещение всех органелл. А также контролирует транспорт синтезированных веществ.
Клеточная мембрана – оболочка, которая отделяет клетку от внешней среды, обеспечивает транспорт веществ в клетку и выведение продуктов синтеза или жизнедеятельности.
Эндоплазматическая сеть – мембранная органелла, состоит из цистерн и канальцев, на поверхности которых происходит синтез рибосом (гранулярная ЭПС). Места, где нет рибосом, образуют гладкий эндоплазматический ретикулум. Гранулярная и агранулярная сеть не отграничены, а переходят друг в друга и соединяются с оболочкой ядра.
Комплекс Гольджи – стопка цистерн, сплюснутых в центре и расширенных на периферии. Предназначен для завершения синтеза белков и дальнейшего транспорта их из клетки, вместе с ЭПС образует лизосомы.
Митохондрии – двухмембранные органоиды, внутренняя мембрана формирует выступы внутрь клетки – кристы. Отвечают за синтез АТФ, энергетический обмен. Выполняет дыхательную функцию (поглощая кислород и выделяя СО 2).
Рибосомы – отвечают за синтез белка, в их структуре выделяют малую и большую субъединицы.
Лизосомы – осуществляют внутриклеточное переваривание, за счет содержания гидролитических ферментов. Расщепляют захваченные чужеродные вещества.
Как в растительных, так и животных клетках есть, помимо органелл, непостоянные структуры — включения. Они появляются при повышении обменных процессов в клетке. Они выполняют питательную функцию и содержат:
- Зерна крахмала в растениях, и гликоген — в животных;
- белки;
- липиды – высокоэнергетические соединения, обладают большей ценностью, чем углеводы и белки.
Есть включения, не играющие роли в энергетическом обмене, они содержат продукты жизнедеятельности клетки. В железистых клетках животных включения накапливают секрет.
Органеллы свойственные только растительной клетке
Клетки животных в отличие от клеток растений не содержат вакуолей, пластид, клеточной стенки.
Клеточная стенка формируется из клеточной пластинки, образуя первичную и вторичную клеточную оболочки.
Первичная клеточная стенка встречается в недифференцированных клетках. В ходе созревания между мембраной и первичной клеточной стенкой закладывается вторичная оболочка. По своему строению она сходна с первичной, только имеет больше целлюлозы и меньшее количество воды.
Вторичная клеточная стенка оснащена множеством пор. Пора – это место, где между первичной оболочкой и мембраной отсутствует вторичная стенка. Поры размещены попарно в смежных клетках. Размещенные рядом клетки связываются друг с другом плазмодесмой – это канал, представляющий собой тяж цитоплазмы, выстланный плазмолеммой. Через него клетки обмениваются синтезированными продуктами.
Функции клеточной стенки :
- Поддержание тургора клетки.
- Придает форму клеткам, выполняя роль скелета.
- Накапливает питательные продукты.
- Защищает от внешнего воздействия.
Вакуоли – органеллы, наполненные клеточным соком, участвуют в переваривании органических веществ (сходны с лизосомами животной клетки). Образуются при помощи совместной работы ЭПС и комплекса Гольджи. Сначала формируется и функционирует несколько вакуолей, во время старения клетки они сливаются в одну центральную вакуоль.
Пластиды – автономные двухмембранные органеллы, внутренняя оболочка имеет выросты – ламеллы. Все пластиды делят на три типа:
- Лейкопласты – безпигментные образования, способны запасать крахмал, белки, липиды;
- хлоропласты – зеленные пластиды, содержат пигмент хлорофилл, способны к фотосинтезу;
- хромопласты – кристаллы оранжевого цвета, из-за наличия пигмента каротина.
Органеллы свойственные только животной клетке
Отличие растительной клетки от животной заключается в отсутствии в ней центриоли, трехслойной мембраны.
Центриоли – парные органеллы, расположены вблизи ядра. Принимают участие в формировании веретена деления и способствуют равномерному расхождению хромосом к разным полюсам клетки.
Плазматическая мембрана — для клеток животных характерна трехслойная, прочная мембрана, построена из липидов протеинов.
Сравнительная характеристика растительной и животной клетки
| Сравнительная таблица животной и растительной клетки | ||
|---|---|---|
| Свойства | Растительная клетка | Животная клетка |
| Строение органелл | Мембранное | |
| Ядро | Сформированное, с набором хромосом | |
| Деление | Размножение соматических клеток, путем митоза | |
| Органоиды | Сходный набор органелл | |
| Клеточная стенка | + | - |
| Пластиды | + | - |
| Центриоли | - | + |
| Тип питания | Автотрофный | Гетеротрофный |
| Энергетический синтез | С помощью митохондрий и хлоропластов | Только с помощью митохондрий |
| Метаболизм | Преимущество анаболизма над катоболизмом | Катаболизм превышает синтез веществ |
| Включения | Питательные вещества (крахмал), соли | Гликоген, белки, липиды, углеводы, соли |
| Реснички | Крайне редко | Есть |
Растительные клетки благодаря хлоропластам осуществляют процессы фотосинтеза – преобразуют энергию солнца в органические вещества, животные клетки на это не способны.
Митотическое деление растения идет преимущественно в меристеме, характеризуется наличием дополнительного этапа – препрофазы, в организме животных митоз присущ всем клеткам.
Размеры отдельных растительных клеток (около 50мкм) превышают размеры животных клеток (примерно 20мкм).
Взаимосвязь между клетками растений осуществляется за счет плазмодесмы, животных – при помощи десмосом.
Вакуоли растительной клетки занимают большую часть ее объёма, в животных – это мелкие образования в небольших количествах.
Клеточная стенка растений построена из целлюлозы и пектина, у животных мембрана состоит из фосфолипидов.
Растения не способны активно передвигаться, поэтому приспособились автотрофному способу питания, синтезируя самостоятельно все необходимые питательные вещества из неорганических соединений.
Животные – гетеротрофы и используют экзогенные органические вещества.
Сходство в структуре и функциональных возможностях растительных и животных клеток указывает на единство их происхождения и принадлежности к эукариотам. Их отличительные черты обусловлены различным способом жизни и питания.
Факультет ветеринарной медицины и технологии животноводства
Кафедра общей зоотехнии
Методические указания
для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Общая генетика»
для студентов факультета ветеринарной медицины и технологии животноводства заочной формы обучения, обучающихся по направлению
111900 (36.03.01) – Ветеринарно-санитарная экспертиза
Воронеж – 2015
Составители: Аристов А.В., Кудинова Н.А., Якушева Т.Н.
Рецензент: Саврасов Д.А., доцент кафедры терапии и фармакологии
Раздел 1
Цитологические основы наследственности
Цитология – наука о структуре и функциях клетки, об организации живого на клеточном уровне.
Цитогенетика – раздел генетики, изучающий строение клетки и ее органоидов и изменение их при возникновении мутаций.
Тема 1
Строение и функции животной клетки
Задание 1.1 Изучить строение животной клетки и функции отдельных ее структурных элементов.
Клетка (Cellula ) представляет собой наименьшую элементарную структурно-функциональную единицу живых организмов, обладающую всеми основными свойствами живого и способную к самообновлению, саморегуляции и самовоспроизведению.
Клетка – это система взаимосвязанных, специализированных биополимеров, ограниченная билипидной клеточной мембраной, обладающей избирательной проницаемостью. У эукариот биополимеры образуют ядро и цитоплазму, последние обеспечивают совокупность метаболических процессов и осуществляют поддержание структуры и функции отдельных ее частей и воспроизведение всей системы в целом.
Основными частями эукариотической клетки являются ее поверхностный аппарат, цитоплазма (cytoplasma ) и ядро (nucleus ).
Кроме того, клетка состоит из различных по составу и выполняемой функции отделенных друг от друга мембранами компартментов. К ним относятся гиалоплазма, кариоплазма, перинуклеарное пространство, гранулярная и гладкая эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы, пероксисомы, митохондрии, включения, в том числе транспортные и секреторные пузырьки (рис. 1).
Клеточная мембрана (цитолемма, плазмалемма) образована двумя слоями липидов со встроенными в них белками. Выполняет барьерную функцию (отделяет внутреннюю среду клетки от межклеточного вещества или окружающей среды); транспортную функцию (непрерывный обмен с внешней средой, трансмембранный перенос веществ); рецепторную функцию (восприятие специфических – гормонов, мембран соседних клеток, адгезивных молекул межклеточного вещества) и адгезивную функцию (адгезия и агрегация – прилипание клеток к себе подобным и межклеточным структурам и взаимодействие клеток).
Ядро состоит из ядерной оболочки (кариолеммы) и содержимого (кариоплазмы). В кариоплазме выделяют ядрышко, матрикс, хроматин. Кариолемма представлена двумя мембранами, пронизанными ядерными порами. Ядро является хранилищем наследственной информации на хромосомах; в нем проходит репликация и репарация ДНК, синтез РНК на матрице ДНК (транскрипция), в ядрышке синтез рРНК и субъединиц рибосом.
Гранулярная (шероховатая) эндоплазматическая сеть (ЭПС) – это система уплощенных цистерн, канальцев, транспортных пузырьков. Они образованы мембраной, на поверхности которой прикреплены рибосомы. Гранулярная эндоплазматическая сеть осуществляет транспорт белка, синтезированного на рибосомах.
Гладкая (агранулярная) эндоплазматическая сеть (ЭПС) состоит из сложной сети канальцев, плоских и расширенных (вакуолей) цистерн и транспортных пузырьков. Гладкая эндоплазматическая сеть участвует в синтезе липидов и метаболизме гликогена и стероидных гормонов.
Рибосомы , плотные частицы, сформированные рибонуклеопротеидным комплексом, состоящие из двух субчастиц – большой и малой.
Различают цитоплазматические и митохондриальные рибосомы. Основной их функцией является синтез белка (трансляция с мРНК на белок).
Митохондрии состоят из матрикса, внутренней мембраны, образующей кристы (впячивания в матрикс), перимитохондриального пространства и наружной мембраны.
В матриксе митохондрий содержаться ферменты, одноцепочечная цикличная ДНК, митохондриальная РНК, митохондриальные рибосомы. В кристах происходит окислительное фосфорилирование (клеточное дыхание) и перенос электронов, в матриксе работают ферменты, участвующие в цикле Кребса и в окислении жирных кислот.
Комплекс Гольджи (пластинчатый комплекс), стопка уплощенных мембранных мешочков – цистерн. На одном конце стопки мешочки непрерывно образуются, а с другого – отшнуровываются в виде пузырьков. Комплекс Гольджи участвует в транспорте веществ в цитоплазму и внеклеточную среду, синтезе жиров и углеводов, в росте и обновлении плазматической мембраны и в формировании лизосом.
Лизосома, простой сферический мембранный мешочек (мембрана одинарная), заполненный гидролитическими (пищеварительными) ферментами. Лизосомы участвуют во внутриклеточном переваривании (разрушение старых, измененных структур клетки).
Для изучения строения клетки используют постоянные или временные препараты при наблюдении в световом микроскопе. При этом клетки или их структуры окрашивают специальными красителями или изучают неокрашенными.
Задание 1.2 Изучить строение хромосом, основные их формы и типы спутников хромосом.
Хромосома – постоянный компонент ядра, отличающийся особой структурой, функцией и способностью к самовоспроизведению, что обеспечивает их преемственность, а тем самым и передачу наследственной информации от одного поколения растительных и животных организмов к другому.
Хромосомы животных и растений представляют собой палочковидные структуры разной длины с довольно постоянной толщиной. Снаружи хромосомы покрыты белковой оболочкой из гистонов.
Хромосома делящейся клетки состоит из двух хроматид соединенных между собой перетяжкой, которая делит хромосому на два плеча. Каждая из хроматид, в свою очередь, состоит из двух половинок – полухроматид или хромонем .
Первичная перетяжка представляет собой неспирализованный участок ДНК. В области первичной перетяжки находится центромера . Некоторые хромосомы имеют вторичную перетяжку . Вторичные перетяжки могут быть у одних хромосом на длинном плече, у других – на коротком.
Концевые участки хромосомы называют теломерами. Особенность их состоит в том, что они не способны к соединению с другими участками хромосом.
У некоторых хромосом есть спутники – это хромосомные сегменты, чаще всего гетерохроматические, расположенные дистально от вторичной перетяжки.
По классическим определениям спутник – сферическое тельце с диаметром, равным диаметру хромосомы или меньше его, которое связано с хромосомой тонкой нитью.
Вторичная перетяжка, соединяющая спутник с телом хромосомы, способна к участию в процессе формирования и сборки ядрышек. Такая вторичная перетяжка, поэтому называется еще ядрышковым организатором.
Спутник вместе с вторичной перетяжкой составляют спутничный район.
Рисунок 2. Схема строения хромосомы
Хроматин, основной компонент клеточного ядра – комплекс дезоксирибонуклеиновых кислот с белками, где ДНК находится в различной степени конденсации. В среднем в хроматине 40% приходится на ДНК и около 60% на белки.
По электронной и светооптической плотности выделяют плотный, грубо окрашенный гетерохроматин и более нежно окрашенный, менее плотный эухроматин.
Гетерохроматин – генетически неактивные участки хромосом, постоянно находящиеся в конденсированном состоянии. При электронной микроскопии формирует темные глыбки неправильной формы. Гетерохроматин в зависимости от локализации подразделяется на пристеночный, матричный и перинуклеарный.
Эухроматин – это весь генетический материал интерфазного ядра – область слабо конденсированной ДНК. С нуклеиновыми кислотами в эухроматине связаны в основном негистоновые белки.
Морфология хромосомы определяется в первую очередь положением центромеры. В соответствии с местом расположения центромеры выделяют основные формы хромосом (рис. 3):
· метацентрические,
· субметацентрические,
· акроцентрические.
Рисунок 3. Типы хромосом:
1 – метацентрические; 2 – субметацентрические; 3 – акроцентрические.
Метацентрические хромосомы отличаются тем, что плечи у них одинаковой или почти одинаковой длины.
Субметацентрические хромосомы имеют плечи разной длины. У акроцентрических хромосом центромера расположена к близко к одной из теломер.
При характеристике морфологии хромосом принимают во внимание следующие признаки: длину плеч, положение центромеры, наличие вторичной перетяжки или спутника.
Спутники разных хромосом отличаются по форме, величине и длине нити, соединяющей их с основным телом. Выделяют следующие пять типов спутников (рис. 4):
1. микроспутники – сфероидальной формы, маленькие спутники с диаметром вдвое или еще меньше диаметра хромосомы;
2. макроспутники – довольно крупные формы спутников с диаметром, превышающим половину диаметра хромосомы;
3. линейные спутники – спутники, имеющие форму длинного хромосомного сегмента. Вторичная перетяжка значительно удалена от терминального конца;
4. терминальные спутники – спутники, локализованные на конце хромосомы;
5. интеркалярные спутники – спутники, локализованные между двумя вторичными перетяжками.
Рисунок 4. Типы спутников хромосом:
1 – микроспутник; 2 – макроспутник; 3 – линейный спутник; 4 – интеркалярный спутник; 5 – терминальный спутник.
Размеры хромосом у разных организмов варьируют в широких пределах. Длина хромосом может колебаться от 0,2 до 50 мкм. Нормальная длина каждой хромосомы и суммарная длина всех хромосом кариотипа постоянна.
В настоящее время для каждой группы хромосом рекомендуют определять два параметра: общий размер, плечевой и центрометный индекс.
Общий размер вычисляют путем суммирования длины двух плеч. Абсолютную длину хромосомы выражают в мкм.
Плечевой индекс – это отношение длины длинного плеча хромосомы к длине короткого плеча, выраженное в процентах.
Центрометный индекс – это отношение длины одного из плеч к длине всей хромосомы, выражается в процентах.
Клетки, образующие ткани растений и животных, значительно различаются по форме, размерам и внутреннему строению. Однако все они обнаруживают сходство в главных чертах процессов жизнедеятельности, обмена веществ, в раздражимости, росте, развитии, способности к изменчивости.
Биологические превращения, происходящие в клетке, неразрывно связаны с теми структурами живой клетки, которые отвечают за выполнение гой или иной функции. Такие структуры получили название органоидов.
Клетки всех типов содержат три основных, неразрывно связанных между собой компонента:
- структуры, образующие ее поверхность: наружная мембрана клетки, или клеточная оболочка, или цитоплазматическая мембрана;
- цитоплазма с целым комплексом специализированных структур — органоидов (эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии и пластиды, комплекс Гольджи и лизосомы, клеточный центр), присутствующих в клетке постоянно, и временных образований, называемых включениями;
- ядро - отделено от цитоплазмы пористой мембраной и содержит ядерный сок, хроматин и ядрышко.
Строение клетки
Поверхностный аппарат клетки (цитоплазматическая мембрана) растений и животных имеет некоторые особенности.
У одноклеточных организмов и лейкоцитов наружная мембрана обеспечивает проникновение в клетку ионов, воды, мелких молекул других веществ. Процесс проникновения в клетку твердых частиц называется фагоцитозом, а попадание капель жидких веществ - пиноцитозом.
Наружная плазматическая мембрана регулирует обмен веществ между клеткой и внешней средой.
В клетках эукариот есть органоиды, покрытые двойной мембраной, - митохондрии и пластиды. Они содержат собственные ДНК и синтезирующий белок аппарат, размножаются делением, то есть имеют определенную автономию в клетке. Кроме АТФ, в митохондриях происходит синтез небольшого количества белка. Пластиды свойственны клеткам растений и размножаются путем деления.
| Виды клеток | Строение и функции наружного и внутреннего слоев клеточной оболочки | ||
|---|---|---|---|
| наружный слой (хим. состав, функции) |
внутренний слой - плазматическая мембрана |
||
| химический состав | функции | ||
| Клетки растений | Состоят из клетчатки. Этотслой служит каркасом клетки и выполняет защитную функцию | Два слоя белка, между ними - слой липидов | Ограничивает внутреннюю среду клетки от внешней и поддерживает эти различия |
| Клетки животных | Наружный слой (гликокаликс) очень тонкий и эластичный. Состоит из полисахаридов и белков. Выполняет защитную функцию. | Тоже | Специальные ферменты плазматической мембраны регулируют проникновение многих иононов и молекул в клетку и выход их во внешнюю среду |
К одномембранным органоидам относятся эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы, различные типы вакуолей.
Современные средства исследования позволили биологам установить, что по строению клетки все живые существа следует делить на организмы «безъядерные» - прокариоты и «ядерные» - эукариоты.
У прокариот-бактерий и сине-зеленых водорослей, а также вирусов имеется всего одна хромосома, представленная молекулой ДНК (реже РНК), расположенной непосредственно в цитоплазме клетки.
| Главные рганоиды | Строение | Функции |
|---|---|---|
| Цитоплазма | Внутренняя полужидкая среда мелкозернистой структуры. Содержит ядро и органоиды |
|
| ЭПС - эндоплазматическая сеть | Система мембран в цитоплазме» образующая каналы и более крупные полости, ЭПС бывает 2-х типов: гранулированная (шероховатая), на которой расположено множество рибосом, и гладкая |
|
| Рибосомы | Мелкие тельца диаметром 15-20 мм | Осуществляют синтез белковых молекул, их сборку из аминокислот |
| Митохондрии | Имеют сферическую, нитевидную, овальную и другие формы. Внутри митохондрий находятся складки (дл. от 0,2 до 0,7 мкм). Внешний покров митохондрий состоит из 2-х мембран: наружная - гладкая, и внутренняя - образует выросты-кресты, на которых расположены дыхательные ферменты |
|
| Пластиды - свойственны только клеткам раститений, бывают трех типов: | Двумембранные органеллы клетки | |
| хлоропласты | Имеют зеленый цвет, овальную форму, ограничены от цитоплазмы двумя трехслойными мембранами. Внутри хлоропласта располагаются грани, где сосредоточен весь хлорофилл | Используют световую энергию солнца и создают органические вещества из неорганических |
| хромопласты | Желтые, оранжевые, красные или бурые, образуются в результате накопления каротина | Придают различным частям растений красную и желтую окраску |
| лейкопласты | Бесцветные пластиды (содержатся в корнях, клубнях, луковицах) | В них откладываются запасные питательные вещества |
| Комплекс Гольджи | Может иметь разную форму и состоит из отграниченных мембранами полостей и отходящих от них трубочек с пузырьками на конце |
|
| Лизосомы | Округлые тельца диаметром около 1 мкм. На поверхности имеют мембрану (кожицу), внутри которой находится комплекс ферментов | Выполняют пищеварительную функцию - переваривают пищевые частицы и удаляют отмершие органоиды |
| Органоиды движения клеток |
|
|
| Клеточные включения | Это непостоянные компоненты клетки — углеводы, жиры и белки | Запасные питательные вещества, используемые в процессе жизнедеятельности клетки |
| Клеточный центр | Состоит из двух маленьких телец - центриолей и центросферы - уплотненного участка цитоплазмы | Играет важную роль при делении клеток |
Эукариоты обладают большим богатством органоидов, имеют ядра, содержащие хромосомы в виде нуклеопротеидов (комплекс ДНК с белком гистоном). К эукариотам относятся большинство современных растений и животных как одноклеточных, так и многоклеточных.
Выделяют два уровня клеточной организации:
- прокариотический - их организмы очень просто устроены - это одноклеточные или колониальные формы, составляющие царство дробянок, синезеленых водорослей и вирусов
- эукариотический - одноклеточные колониальные и многоклеточные формы, от простейших - корненожки, жгутиковые, инфузории — до высших растений и животных, составляющие царство растений, царство грибов, царство животных
| Главные органоиды | Строение | Функции |
|---|---|---|
| Ядро растительной и животной клетки | Округлой или овальной формы | |
| Ядерная оболочка состоит из 2-х мембран с порами |
|
|
| Ядерный сок (кариоплазма) - полужидкое вещество | Среда, в которой находятся ядрышки и хромосомы | |
| Ядрышки сферической или неправильной формы | В них синтезируется РНК, которая входит в состав рибосомы | |
| Хромосомы - плотные удлиненные или нитевидные образования, видимые только при делении клетки | Содержат ДНК, в которой заключена наследственная информация, передающаяся из поколения в поколение |
Все органоиды клетки, несмотря на особенности их строения и функций, находятся во взаимосвязи и «работают» на клетку, как на единую систему, в которой связующим звеном является цитоплазма.
Особые биологические объекты, занимающие промежуточное положение между живой и неживой природой, представляют собой вирусы, открытые в 1892 г. Д. И. Ивановским, они составляют в настоящее время объект особой науки - вирусологии.
Вирусы размножаются только в клетках растений, животных и человека, вызывая различные заболевания. Вирусы имеют очень прослое строение и состоят из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белковой оболочки. Вне клеток хозяина вирусная частица не проявляет никаких жизненных функций: не питается, не дышит, не растет, не размножается.
Исторические открытия
1609 - изготовлен первый микроскоп (Г. Галилей)
1665 - обнаружена клеточная структура пробковой ткани (Р. Гук)
1674 - открыты бактерии и простейшие (А. Левенгук)
1676 - описаны пластиды и хроматофоры (А. Левенгук)
1831 - открыто клеточное ядро (Р. Броун)
1839 - сформулирована клеточная теория (Т. Шванн, М. Шлейден)
1858- сформулировано положение "Каждая клетка из клетки" (Р. Вирхов)
1873 - открыты хромосомы (Ф. Шнейдер)
1892 - открыты вирусы (Д. И. Ивановский)
1931 - сконструирован электронный микроскоп (Е. Руске, М.Кноль)
1945 - открыта эндоплазматическая сеть (К. Портер)
1955 - открыты рибосомы (Дж. Палладе)
Раздел:Учение о клетке
Тема: Клеточная теория. Прокариоты и эукариоты
Клетка (лат."цкллюла" и греч. "цитос") - элементарная жи вая система, основная структурная единица растительных и животных организмов, способная к самовозобнавлению, саморегуляции и самовоспроизведению. Открыта английский ученым Р. Гуком в 1663г., им же предложена этот термин. Клетка эукариотов представлена двумя системами - цитоплазмой и ядром. Цитоплазма состоит из различных органелл, которые можно классифицировать на: двухмембраные - митохондрии и пластиды; и одномембранные - эндоплазматическая сеть (ЭПС), Аппарат Гольджи, плазмалемма, тонопласты, сферосомы, лизосомы; немембранные - рибосомы, центросомы, гиалоплазма. Ядро состоит из ядерной оболочки (двухмембранной) и немембранных структур - хромосом, ядрышка и ядерного сока. Кроме того, в клетках имются различные включения.
КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ:
Создатель этой теории - немецкий ученый Т. Шванн, который опираясь на работы М. Шлейдена, Л. Окена, в
1838 -1839 гг. с
формулировал следующие положения:
- все организмы растений и животных состоят из клеток
- каждая клетка функционирует независимо от других, но вместе со всеми
- все клетки возникают из безструктурного вещества неживой материи.
4. все клетки возникают только из клеток путем их деления.
СОВРЕМЕННАЯ КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ:
- клеточная организация возникла на заре жизни и прошла длительный путь эволюции от прокариотов до эукариотов, от предклеточных организмов до одно- и многоклеточных.
- новые клетки образуются путем деления от ранее существовавших
- клетка является микроскопическо й живой системой, состоящей из цитоплазмы и ядра, окруженных мембраной(за исключением прокариотов)
- в клетке осуществляются:
- метаболизм - обмен веществ;
- обратимые физиологические процессы - дыхание, поступление и выделение веществ, раздражимость, движение;
- необратимые процессы - рост и развитие.
Эукароты
(ядерные) также составляют надцарство. Оно объединяет царства грибы, животные, растения.
Особенности строения прокариотической и эукариотической клетки.
Наличие ядрышка Имеются
Признак прокариоты эукариоты
1 особенности строения
Наличие ядра
обособленного ядра нет
морфологически обособленное ядро, отделенное от цитоплазмы двойной мембраной
Число хромосом и их строение
у бактерий - одна кольцевая хромосома, прикрепленная к мезосоме - двухцепочечная ДНК не связанная с белками- гистонами. У цианобактерий - несколько хромосом в центре цитоплазмы
Определенное для каждого вида. Хромосомы линейные, двухцепочная ДНК связана с белками-гистонами
Плазмиды имеются
отсутствуют
имеются у митохондрий и пластид
Рибосомы
мельче чем у эукариотов. Распределены по цитоплазме. Обычно свободные, но могут быть связаны с мембранными структурами. Составляют до 40% массы клетки
крупные, находятся в цитоплазме в свободном состоянии или связаны с мембранами эндоплазматического ретикулюма. В пластидах и митохондриях тоже содержатся рибосомы.
Одномембранны замкнутые органеллы
отсутствуют. их функции выполняют выросты клеточной мембраны
Многочисленны: эндоплазматический ретикулюм, аппарат Гольджи, вакуоли, лизосомы т.д.
Двухмембранные органеллы
Отсут
ств
уют
Митохондрии - у всех эукариотов; пластиды - у растений
Клеточный центр
Отсутствует
Имеется в клетках животных, грибов; у растений - в клетках водорослей и мхов
Мезосома
Имеется у бактерий. Участвует в деление клетки и метаболизме.
Отсутствует
Клеточная стенка
У бактерий содержит муреин, у цианобактерий - целлюлозу, пектиновые вещества, немного муреина
У растений - целлюлозная, у грибов - хитиновая, у животных клеток клеточной стенки нет
Капсула или слизистый слой
Имеется у некоторых бактерий
Отсутствует
Жгутики
простого строения, не содержат микротрубочек. Диаметр 20 нм
Сложного строения, содержат микротрубочки (подобные микротрубочкам центриолей) Диаметр 200 нм
Размер клеток
Диаметр 0,5 - 5 мкм
Диаметр обычно до 50мкм. Объем может превышать объем прокариотической клетки более чем в тысячу раз.
2. Особенности жизнедеятельности клетки
Движение цитоплазмы
Отсутствует
Наблюдается часто
Аэробное клеточное дыхание
У бактерий - в мезосомах; у цианобактерий - на цитоплазматических мембранах
Происходит в митохондриях
Фотосинтез
Хлоропластов нет. Происходит на мембранах, не имеющих специфические формы
В хлоропластах, содержащих специальные мембраны, собранные в граны
Фагоцитоз и пиноцитоз
Отсутствует (невозможен из - за наичия жесткой клеточной стенки)
Свойствен клеткам животных, у растений и грибов отсутствует
Спорообразование
Часть представителей способна образовывать споры из клетки. Они предназначены только для перенесения неблагоприятных условий среды, поскольку имеют толстую стенку
Спорообразование свойственно растениям и грибам. Споры предназначены для размножения
Способы деления клетки
Равновеликое бинарное поперечное деление, редко - почкование (почкующиеся бактерии). Митоз и мейоз отсутствуют
Митоз, мейоз, амитоз
Тема: Строение и функции клетки
Растительная клетка: Животная клетка :
Строение клетки. Структурная система цитоплазмы
| Органеллы | Строение
| Функции |
| Наружная клеточная мембрана | ультромикроскопическая пленка, состоящая из бимолекулярного слоя липидов. Цельность липидного слоя может прерываться белковыми молекулами - порами. Кроме того, белки лежат мозаично по обе стороны мембраны, образуя ферментные системы. | изолирует клетку
от окружающей среды, обладает избирательной проницаемостью,
регулирует процесс поступления веществ в клетку; обеспечивает обмен веществ и энергии с внешней средой, способствует соединению клеток в ткани, участвует в пиноцитозе и фагоцитозе; регулирует водный баланс клетки и выводит из нее конечные продукты жизнедеятельности.
|
| Эндоплазматичкская сеть ЭПС
| Ультрамикроскопическая система мембран, об
разующих трубочки, канальцы, цистерны пузырьки
. Строение мембран универсальное, вся сеть объединена в единое целое с наружной мембраной ядерной оболочки и наружной клеточной мембраной. Гранулярная ЭПС несет рибосомы, гладкая лишена их. | Обеспечивает транспорт веществ как внутри клетки, так и между соседними клетками.
Делит клетку на отдельные секции, в которых одновременно происходят различные физиологические процессы и химические реакции. Гранулярная ЭПС участвует в синтезе белка. В каналах ЭПС молекулы белка приобретают вторичную, третичную и четвертичную структуры, синтезируются жиры, транспортируется АТФ
|
| Митохондрии | Микроскопические органеллы, имеющие двухмембраное строение. Внешняя мембрана гладкая, внутренняя - обра
зует различной формы выросты - кристы. В матриксе митохондрий (полужидкое вещество) находятся ферменты, рибосомы, ДНК, РНК. Размножаются делением. | Универсальная органелла, являющаяся дыхательным и энергетическим центром. В процессе кислородного этапа диссимиляции в матриксе с помощью ферментов происходит расщеплении органических веществ с освобождением энергии, которая идет на синтез
АТФ (на кристах)
|
| Рибосомы | Ультрамикроскопические органеллы округлой или грибовидной формы, состоящие из двух частей- субъединиц. Они не имеют мембранного строения и состоят из белка и рРНК. Субъединицы образуются в ядрышке. Объединяются вдоль молекул иРНК в цепочки -полирибосомы - в цитоплазме | Универсальные органеллы всех клеток животных и растений. Находятся в цитоплазме в свободном состоянии или на мембранах ЭПС; кроме того, содержаться в митохондриях и хлоропластах. В рибосомах синтезируются белки по принципу матричного синтеза; образуется полипептидная цепочка - первичная структура молекулы белка. |
| Лейкопласты
| Микроскопические органеллы, имеющие двухмембранное строение. Внутренняя мембрана образует 2-3 выроста Форма округлая. Бесцветны. Как и все пластиды, способны к делению. | Характерны для растительных клеток. Служат местом отложения запасных питательных веществ, главным образом крахмальных зерен. На свету их строение усложняется и они преобразуют в хлоропласты. Образуются из пропластид. |
| Аппарат Гольджи (диктиосома)
| микроскопические одномембранные органеллы, состоящие из стопочки плоских цистерн, по кроям которых ответвляются трубочки, отделяющие мелкие пузырьки. Имеет два полюса: строительный и секреторный | наиболее подвижная и изменяющаяся органелла. В цистернах накапливаются продукты синтеза, распада и вещества, поступившие в клетку, а так же вещества, которые выводятся из клетки. Упакованные в пузырьки, они поступают в цитоплазму. в растительной клетке участвуют в построении клеточной стенки. |
| Хлоропласты
| Микроскопические органеллы, имеющие двухмембранное строение. Наружная мембрана гладкая. Вн
утренняя мембрана образует систему двухслойных пластин - тилакоидов стромы и тилакоидов гран. В мембранах тилакоидов гран между слоями молекул белков и липидов сосредоточены пигменты - хлорофилл и каротиноиды. В белково - липидном матриксе находятся собственные рибосомы, ДНК, РНК. Форма хлоропластов чечевицеобразная. Окраска зеленая. | Характерны для растительных клеток. Органеллы фотосинтеза, способные создавать из неорганических веществ (СО2 и Н2О) при наличии световой энергии и пигмента хлорофилла органические вещества - углеводы и свободный кислород. Синетз собственных белков. Могут образовываться из пропластид или лейкопластов, а осенью преобразоваться в хромопласты (красные и оранжевые плоды, красные и желтые листья). Способны к делению.
|
| Хромопласты
| Микр-ие органеллы, имеющие двухмембранное строение. Собственно хромопласты имеют шаровидную форму, а образовавшиеся из хлоропластов принимают форму крис
таллов каротиноидов, типичную для данного вида растения. Окраска красная. оранжевая, желтая | Характерны для растительных клеток. Придают лепесткам цветков окраску, привлекательную для насекомых - опылителей. В осенних листьях и зрелых плодах, отделяющихся от растения, содержатся кристаллические каротиноиды - конечные продукты обмена |
| Лизосомы | Микроскопические одномембраные органеллы округлой формы. их число зависит от жизнедеятельности клетки и ее физиологиче ского состояния. в лизосомах находится лизируещее (растворяющее) ферменты, синтезированные на рибосомах. обособляются от диктисом в виде пузырьков | Переваривание пищи, попавшей в животную клетку при фагоцитозе. защитная функция. в клетках любых организмов осуществляют автолиз(саморастворение органелл), особенно в условиях пищегого или кислородного голодания. у растений органеллы растворяются при образовании пробковой ткани, сосудов, древесины, волокон. |
| Клеточный центр (Центросома)
| Ультромикроскопическая органелла немембраного с
троения. состоит из двух
центриолей. каждая имеет цилиндрическую форму, стенки образованы
девятью триплетами трубочек, а в середине
находится однородное вещество. центриоли расположены перпендикулярно
друг другу. | Принимает участие в деление клеток животных и низших растений. в начале деления центриоли расходятся к разным полюсам клетки. от центриолей к центромерам хромосом отходят нити веретена деления. в анафазе эти нити притягиваются хроматидами к полюсам. после окончания деления центриоли остаются в дочерних клетках, удваиваются и образуют клеточный центр. |
| Органоиды движения
| реснички - многочисленные цитоплазматические выросты на поверхности мембраны жгутики - еди ничные цитоплазматические выросты на поверхности клеткиложные ножки (псевдоподии)- амебовидные выступы цитоплазмы миофибриллы - тонкие нити длиной 1 см и более цитоплазма осуществляющая струйчатое и круговое движение | удаление частичек пыли. передвижение передвижение образуются у одноклеточных животных в разных местах цитоплазмы для захвата пищи, для передвижения. Характерны для лейкоцитов крови, а так же клеток энтодермы кишечнополостных. служат для сокращения мышечных волокон перемещение органелл клетки по отношению к источнику света, тепла, химического раздражителя. |
