Строение клетки. Растительная и животная клетки. (9 класс)

1. Строение клетки

2. Растительная и животная клетки

Растительная клетка
Животная клетка

3. Многообразие клеток

Нервная клетка
Клетки соединительной ткани
рыхлая
плотная
хрящевая
костная
кровь

4. Органоиды клетки

Органоиды общего назначения:
— это постоянные (характерны для большинства клеток)
специализированн — митохондрия
— клеточный центр
ые участки
— ЭПС
— пластиды
цитоплазмы
— лизосомы
— рибосомы
клетки, имеющие
— комплекс Гольджи
определённое
Органоиды специального назначения
строение и
(характерны для специализированных клеток)
выполняющие
определённую
функцию
— миофибриллы ( в клетках мышц)
— жгутики (органеллы движения)
— реснички ( в клетках эпителия)
— вакуоли (пульсирующие и
пищеварительные )

5. Строение и функции органоидов клетки

Строение и функции
Органоид клетки
Строение
Функция
органоидов
клетки
(рисунок
органоида
органоида
органоида)
Оболочка:
А) клеточная
стенка
Б)
цитоплазматиче
ская мембрана
Цитоплазма
ядро

6. Цитоплазматическая мембрана

Клеточная мембрана – ультрамикроскопическая плёнка,
состоящая из двух мономолекулярных слоев белка и
расположенного между ними бимолекулярного слоя
липидов.
Функции плазматической
мембраны клетки:
Барьерная.
Связь с окружающей средой
(транспорт веществ).
Связь между клетками тканей
в многоклеточных организмах.
Защитная.

7. Ядро

Клеточное ядро- это важнейшая
часть клетки. Оно есть почти во
всех клетках многоклеточных
организмов. Клетки организмов,
которые содержат ядро называют
эукариотами. Клеточное ядро
содержит ДНК- вещество

наследственности, в котором
зашифрованы все свойства клетки.
Структура
ядра
Ядерная
оболочка
Строение и состав
структуры
Функции структуры
Наружная и внутренняя Обмен веществ между ядром и
мембрана
цитоплазмой
Жидкое вещество, в его
составе – белки ,
Нуклеоплазма
ферменты, нуклеиновые
кислоты
Это внутренняя среда ядра –
накопление веществ
Ядрышко
Содержит молекулы ДНК
и белок
Хроматин
Содержит хромосомы (см.
Содержит наследственную
цепь хранения
информацию, хранящуюся в
наследственной информации,
молекулах ДНК (см. след.слайд)
след.слайд) и белок
Синтез рибосомной РНК

9. Клеточное ядро (продолжение)

Схема строения наследственной информации
Ядро
хроматин
хромосома
(см след.слайд)
молекула
ДНК
ген (участок
ДНК)
ФУНКЦИИ ЯДРА
Хранение
наследствен
ной
информации
Регуляция
обмена
веществ в
клетке
Хромосома состоит из двух
хроматид и после деления ядра
становится однохроматидной. К
началу следующего деления у
каждой хромосомы достраивается
вторая хроматида. Хромосомы
имеют первичную перетяжку, на
которой расположена
центромера; перетяжка делит
хромосому на два плеча
одинаковой или разной длины.
Хромосомы

11. цитоплазма

Цитоплазма – это полужидкая среда клетки, в которой располагаются органоиды клетки. Цитоплазма состоит из воды и белков. Она способна двигаться
цитоплазма
Цитоплазма – это полужидкая среда клетки, в которой располагаются
органоиды клетки.
Цитоплазма состоит из воды и белков.
Цитоплазма способна двигаться со скоростью до 7 см/час

12. Митохондрии – двумембранные органоиды клетки:

Внешняя мембрана гладкая
Внутренняя мембрана образует кристы
Внутреннее содержимое – матрикс
В матриксе:
рибосомы
ДНК
РНК
ферменты
(и на мембранах)

13. Строение митохондрии:

14. Функции митохондрий:

Клеточное
дыхание
(кислородный
этап)
Синтез АТФ
Криста
Матрикс Внутренняя Наружная
мембрана
мембрана

15. Электронная микрофотография митохондрий:

16. Эндоплазматическая сеть

— система каналов и полостей , пронизывающая всю
гиалоплазму
— по её каналам происходит транспорт веществ (
синтезируемых в клетке , так и
поступивших извне)
2 типа ЭПС
1. Гладкая(агранулярная) -здесь происходит синтез жиров и
углеводов
2.Шероховатая ( гранулярная) – на её мембранах находятся
рибосомы

17. Рибосомы

полирибосома
— есть во всех клетках (прокариотов и эукариотов)
— сферические тельца диаметром 15,0 – 35,0 нм
— состоит из 2-х частей ( субъединиц )
— состоит из равных частей белка и РНК
Местонахождение : в цитоплазме

18. Лизосома

— шаровидные тельца
— размер 0,2 -1 мкм
— образуются в комплексе Гольджи
— содержит около 30 гидролитических
ферментов
— разрушают структуры самой клетки,
временные органы эмбрионов и личинок
(хвост и жабры головастиков лягушек )
— расщепляет жиры , нуклеиновые кислоты,
углеводы и белки
Продукты лизиса поступают через мембрану
лизосомы и включаются в процесс обмена
веществ.

19. Аппарат Гольджи

комплекс, расположенный
Аппарат Гольджи — сетчатый
вокруг ядра
— каналы и цистерны КГ соединены с
каналами ЭПС
ФУНКЦИИ
— концентрация , обезвоживание,
уплотнение синтезированных в
клетке белков , жиров ,
углеводов;
— подготовка их к выведению из
клетки или использованию в
ней;
— образование лизосом;
— сборка сложных комплексов

органических веществ.

20. Пластиды – двумембранные органоиды клеток растений:

Окрашенные
различной формы
Зеленые
двояковыпуклой
формы
Бесцветные
округлой формы

21. Виды пластид

1.хлоропласты
2. хромопласты
3. лейкопласты

22. Электронные микрофотографии хлоропластов:

23. Строение хлоропласта:

Межмембранное
пространство
Рибосомы
ДНК
Строма
Внутренняя и
Тилакоиды
Грана
наружная мембраны

24. Пластиды

— органоиды растительной клетки
— внутреннее содержимое хлоропласта –
строма
— в строме находятся выросты мембраны
( тилакоиды)
— стопки тилакоидов образуют граны

25. Функции пластид:

Запас питательных
веществ
Фотосинтез
(образование
углеводов из
неорганических
веществ), Синтез
АТФ
Окрашивают органы
растений

26. Пластиды могут превращаться из одного вида в другой

лейкопласты на свету ––> хлоропласты
––> хромопласты
осенью

27. Сравнение митохондрий и хлоропластов

Пластиды и митохондрии являются
полуавтономными органоидами клетки т.к.:
• Имеют собственную генетическую систему
• Имеют двумембранное строение
• Синтезируют АТФ
Имея такие особенности, двумембранные
органоиды могут, самостоятельно делиться
независимо от деления самой клетки
(количество митохондрий и пластид может
увеличиваться или уменьшаться исходя из
потребностей клетки в энергии и органическом
веществе).

29. Клеточный центр

— два маленьких тельца цилиндрической формы
— расположены под прямым углом друг другу
— называются центриолями
— самовоспроизводящиеся органоиды клетки
Функции:
Играют важную роль в клеточном делении, от
центриолей начинается рост веретена деления .

30. Органоиды специального назначения

жгутик

31. Какие органоиды изображены на данных рисунках?

1
Какие органоиды изображены на
данных рисунках?
2
4
5
5
3

Строение дрожжей рисунок с подписями, дрожжевые клетки

Строение и химический состав дрожжевой клетки Рисунок

Не все знают, что продающиеся в магазинах пачки дрожжей— спрессованные живые организмы. Дрожжи — это тоже грибы, только они представляют собой отдельные округлые клетки, которые после деления легко расходятся.

Дрожжи, вероятно, одни из наиболее древних «домашних организмов». Тысячи лет люди использовали их для выпечки. Предполагается, что пиво египтяне начали варить за 6000 лет до н. э., а к 1200 году до н. э. овладели технологией выпечки дрожжевого хлеба наряду с выпечкой пресного.

В 1680 году голландский натуралист Антони ван Левенгук впервые увидел дрожжи в оптический микроскоп. Однако, из-за отсутствия движения, не распознал в них живые организмы. Лишь в 1857 году французский микробиолог Луи Пастер доказал, что спиртовое брожение — не просто химическая реакция, а биологический процесс, производимый дрожжами.

Что делаем. На предметное стекло нанесите каплю воды. Пользуясь препаровальной иглой, поместите маленький кусочек дрожжей и всё тщательно перемешайте. Накройте препарат покровным стеклом.

Что наблюдаем. Видно множество овальных или продолговатых клеток. Клетки лежат отдельно или соединены в цепочки, часто ветвящиеся.

Внутри клеток заметны вакуоли и капли жира.

Цепочки образуются в результате почкования.

Вывод. Грибы-дрожжи — это одноклеточные организмы и имеющие форму шарика. Живут в питательной жидкости, богатой сахаром.

Дрожжевая клетка имеет сложное анатомическое строение. Различают оболочку и содержимое клетки — ядро и плазму с различными постоянными составными частями клетки — органоидами. Плазма ядра называется нуклеоплазмой.

Плазма, находящаяся вне ядра, называется цитоплазмой. Вся клеточная плазма, включая и плазму ядра, называется протоплазмой.

1 — клеточная оболочка; 2 — автоплазматическая мембрана; 3 — цитоплазма; 4 — ядро; 5 — ядерная мембрана; 6 — хромосомы; 7 — митохондрии; 8 — рибосомы; 9 — вакуоль; 10 — волютин.

Оболочка 1 представляет собой тонкую клеточную стенку, находящуюся снаружи от цитоплазматической мембраны (плазмолеммы) 2.

Она состоит главным образом из полисахаридов типа гемицеллюлоз, в основном из глюкана и маннана.

Клеточная оболочка состоит из двух молекулярных слоев. Полисахариды образуют самый наружный молекулярный слой. Внутренний слой оболочки, прилегающий к цитоплазме, состоит из белковых молекул. Оболочка пронизана мельчайшими отверстиями, через которые проходят вода, сахар и все другие водорастворимые питательные вещества, необходимые для жизни клетки.

Оболочка защищает клетку от внешних воздействий и в известной мере регулирует поступление питательных веществ и выделение наружу продуктов обмена.

Изнутри клеточную оболочку выстилает тончайшая цитоплазматическая мембрана 2. Ее толщина около 80 А (ангстрем А = 0,0001 мкм). Этот тонкий слой состоит из липоидно-белкового комплекса рибонуклеопротеидов и соединений кальция. Основная функция цитоплазматической мембраны заключается в регулировании проникновения в клетку питательных веществ.

Ядро 4, окруженное ядерной мембраной 5, заполнено прозрачной нуклеоплазмой, в которую погружены длинные тонкие нити — хромосомы 6, состоящие из белка и ДНК (дезоксирибонуклеиновые кислоты).

Кроме белка и ДНК, ядро содержит также РНК (рибонуклеиновые кислоты) и ферменты. Ядро играет важную роль в процессе роста и размножения клетки. Процесс почкования сопровождается делением ядра на две части; при спорообразовании ядро делится на несколько частей (по числу образующихся спор).

Размножаются дрожжи почкованием, лишь немногие размножаются делением клетки.

Процесс почкования состоит в том, что на клетке появляется бугорок (иногда их несколько), который постепенно увеличивается в размерах. Этот бугорок называют почкой. По мере роста почки между ней и производящей клеткой образуется перетяжка. Канал, соединяющий вновь формирующуюся дочернюю клетку со старой, материнской, клеткой, постепенно сужается и, наконец, молодая клетка отшнуровывается (отделяется).

При благоприятных условиях этот процесс длится около двух часов.

Почкованию предшествует ряд последовательно протекающих в клетке биохимических процессов; происходит деление ядра, и одно из образовавшихся ядер вместе с частью цитоплазмы и другими клеточными элементами переходит в молодую клетку.

После завершения процесса почкования молодая клетка часто не отделяется от материнской, а остается на ней.

Почкующиеся клетки обычно образуют не одну, а несколько почек. Вместе с этим может начаться почкование и молодых клеток. Так постепенно образуются скопления из многих соединенных между собой клеток, называемые сростками почкования.

В некоторых случаях, особенно на поверхности жидких сред, где клетки дрожжей всегда бывают более вытянуты, такие сростки почкования напоминают мицелий плесневых грибов. Однако это ложный мицелий, представляющий собой тонкую пленку, которая легко разрушается при взбалтывании жидкости. Только отдельные дикие (обитающие в природных условиях) так называемые пленчатые дрожжи образуют на поверхности жидкостей более или менее толстые морщинистые пленки, прочно удерживающиеся при взбалтывании.

Такие дрожжи нередко вызывают порчу вина, пива, квашеных овощей.

При неблагоприятных условиях почкование дрожжей замедляется или совсем приостанавливается, а некоторые клетки переходят в состояние покоя.

Покоящиеся клетки (артроспоры) отличаются толстой и плотной, большей частью двухслойной оболочкой, а также значительным содержанием запасных веществ, например, жира и гликогена.

Они более устойчивы, чем вегетативные клетки, к повышенной температуре и высушиванию.

Попадая в благоприятные условия развития, покоящиеся клетки почкуются, как и обычные вегетативные клетки.

Помимо почкования многие дрожжи размножаются также с помощью спор. Споры образуются внутри клетки и находятся в ней, как в сумке, что и позволяет относить их к сумчатым грибам (аскомицетам). Число спор в клетке разных видов дрожжей различно.

Их может быть две, четыре, а иногда восемь и даже двенадцать.

Споры большинства дрожжей округлые или овальные, но у некоторых видов — игловидные, шляповидные. У многих на поверхности спор имеются различные образования типа выростов, бородавок, ободков и др.

Образование спор у дрожжей может происходить бесполым и половым путями. При бесполом образовании спор ядро клетки делится на столько частей, сколько образуется спор у данного вида дрожжей.

Каждое новое ядро окружается цитоплазмой и покрывается оболочкой. Образованию спор половым путем предшествует слияние (копуляция) клеток. У некоторых дрожжей копулируют прорастающие споры.

Споры дрожжей несколько более устойчивы к вредным воздействиям, чем вегетативные дрожжевые клетки, но менее стойки по сравнению с бактериальными спорами. Попав в благоприятные условия, споры прорастают в клетки.

У многих так называемых культурных дрожжей, т.е. культивируемых человеком для производственно-хозяйственных целей, способность к спорообразованию в значительной степени ослаблена, а иногда полностью утрачена (аспорогенные расы).

Такие дрожжи можно вернуть к спорообразованию только принудительным путем. Для этого молодую культуру дрожжей переводят из условий обильного питания в условия голодания.

При благоприятной аэрации и температуре дрожжи образуют споры.

Дрожжи, способные к спорообразованию, нередко называют истинными дрожжами, а не образующие спор (аспорогенные) — ложными дрожжами, или дрожжеподобными организмами.

Социальные кнопки для Joomla

Морфология дрожжевой клетки

Дрожжевая клетка состоит из клеточной стенки, цитоплазматической мембраны и цитоплазмы с включенными в нее различными органоидами.

Производство кваса и газированных хлебных напитков

Органоиды – это структуры различного строения и функций: митохондрии, рибосомы, ядро, эндоплазматический ретикулум, аппаратГольджи вакуоли, лизосомы (рисунок 1). Размер клетки составляет в среднем 8-10мкм.

Рисунок 1 Строение дрожжевой клетки

1 – цитоплазматическая мембрана, 2 –клеточная стенка,

3 –рибосомы, 4 – протоплазма, 5 – ядро, 6 –митохондрии,

7 – капли жира, 8 – вакуоль,

9 – гранулы метахроматина,10 – почковый рубец,

11 – аппарат Гольджи, 12 – цитоплазма.

Дрожжевые клетки способны вовлекать простые инградиенты системы в процесс метаболизма.Поступление веществ из внешней среды обеспечивают клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, пиноцитоз и эндоплазматическая сеть.

Клеточная стенка (оболочка) представляет собой плотную, прочную и эластичную структуру, способную обеспечивать постоянство формы клетки и вы­держивать значительное осмотическое давление.

В ее состав входят в основном (до 60-70%) гемицеллюлозы и в небольших количествах белки, липиды и хитин. Липидные молекулы играют важнеую роль в транспорте водонерастворимых веществ.

Оболочка, обладает избирательной проницаемостью и обеспечивает транспорт питательных веществ и удаление продуктов обмена.

Цитоплазматическая мембрана расположена непосредственно под клеточной стенкой.

Толщина ее составляет 7-10нм (1нанометр = 0,001 микрометра). Основная функция мембраны заключается в регулировании проникновения в клетку питательных веществ и выведении наружу продуктов обмена.

При нарушении целостности мембраны клетка теряет жизнеспособность. В мембране содержится до 70-90% липидов клетки. Кроме того, в цитоплазматической мембране локализуются некоторые ферменты, и происходит биосинтез ряда веществ, в том числе биосинтез компонентов клеточной стенки.

Цитоплазмаклетки представляет собой полужидкую, вязкую, коллоидную систему, в которой расположены органоиды – структуры различного строения и функций.

Это митохондрии, рибо­сомы, ядро, эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи и ва­куоли (одна, реже две), которые обеспечивают протекание важнейших реакций биосинтеза и хранение генетиче­ской информации. Здесь содержатся ферментные белки, аминокислоты, рибонуклеиновые кислоты, углеводы, минеральные соли, липиды, вода и низкомолекулярные вещества.

Митохондриипредставляют собой сферические или удлиненные внутриклеточные органеллы, содержащие ферментные системы, глав­ным образом, переноса электронов.

В функции митохондрии входят окислительные реакции, являющиеся источником энергии, перенос электронов по цепи реакций синтеза АТФ, синтез части митохондриальных белков.

Рибосомы— ультрамикроскопические гранулы в виде неправиль­ных шариков, состоящих из белка и РНК – рибонуклеиновой кислоты.

В рибосомах осуществляется синтез белков и ферментов.

Ядро имеет форму круглого и овального пузырька, окруженного оболочной. Главная функция ядра — хранение и передача генетической информации при делении клетки.

Эндоплазматический ретикулум представляет сложную мембран­ную сеть, образующую множество каналов, по которым различные ве­щества перемещаются от внешней оболочки к центру.

Аппарат Гольджи представляет собой скопление мельчайших сплю­щенных телец, связанных с мембраной системой эндоплазматического ретикулума.

Роль аппарата заключается в выводе вредных веществ из клетки, обеспечении защитных функций, транспорте веществ между другими компонентами и участии в образовании новых структурных компонентов.

Вакуоли занимают центральную часть клетки. Они заполнены кле­точным соком, который заключен в липопротеидную оболочку. Вакуо­ли участвуют в осмотическом регулировании и являются местом проте­кания различных окислительно-восстановительных процессов.

Вакуоли образуются при старении дрожжевой клетки, в них содержатся пита­тельные вещества, продукты жизнедеятельности и гранулы запасных веществ: валютина, гликогена, трегалозы, жира, полифосфатов, сахаров и минеральных солей.

Дрожжи размножаются почкованием.

Форма, размеры и строение дрожжей

Дрожжи представляют собой одноклеточные неподвижные организмы. Они могут быть различной формы: эллиптической, овальной, шаровидной и палочковидной (рис.1). Длина клеток колеблется от 5 до 12 мкм, ширина — от 3 до 8 мкм.

Рис.1. Формы дрожжей.

Форма и размеры дрожжевых клеток непостоянны и зависят от рода и вида, а также от условий культивирования, состава питательной среды и других факторов. Более стабильны молодые клетки, поэтому для характеристики дрожжей используют молодые культуры.

Дрожжевая клетка (рис.2) состоит из клеточной оболочки, прилегающей к ней цитоплазматической мембраны, цитоплазмы или протоплазмы, внутри которой расположены органоиды и включения (запасные вещества) в виде капелек жира, зерен гликогена и волютина.

Рис.2. Схема строения дрожжевой клетки:
1 — клеточная оболочка; 2 — ядро; 3 — цитоплазма; 4 — вакуоль; 5 — митохондрии; 6 — рибосомы.

Клеточная оболочка — тонкая, плотная и эластичная. Она сохраняет форму клеток, регулирует обменные процессы, поддерживает внутриклеточное осмотическое давление.

Через нее поступают в клетку вещества, необходимые для ее питания и роста, и выводятся наружу продукты обмена.

Толщина оболочки зависит от возраста клетки и ее состояния. У молодых клеток оболочка очень тонкая — менее 0,5 мкм; по мере старения она утолщается до 1 мкм. Клеточная оболочка состоит из двух слоев, различающихся по содержанию глюкана и маннана. Внутренний слой – цитоплазматическая мембрана, окружающая цитоплазму, — пропускает воду и растворенные в ней вещества с небольшой молекулярной массой, наружный – значительно больше веществ.

Оболочка некоторых дрожжей на определенной стадии развития способна ослизняться, в результате чего происходит склеивание отдельных клеток в более крупные комочки.

Этот процесс называется агглютинацией, а дрожжи, способные к агглютинации, называются хлопьевидными. Он очень важен в виноделии, так как ускоряет процесс осветления вина после окончания брожения.

Расы, неспособные к агглютинации, называются пылевидными.

В первичном виноделии они не используются. Их применяют в производстве шампанского резервуарным способом.

Цитоплазматическая мембрана служит осмотическим барьером клетки. Она состоит из нуклеиновых кислот, протеинов и полисахаридов.

Цитоплазма клетки выглядит однородной. В ней осуществляются жизненно важные процессы обмена веществ. Она обладает избирательной способностью к восприятию тех или иных веществ.

Так, например, она не воспринимает сахарозу из раствора, тогда как глюкоза, фруктоза, органические кислоты и минеральные соли проходят свободно. В цитоплазме происходят сложные превращения поступивших веществ: часть их расходуется на образование самой цитоплазмы и оболочки клетки, часть служит источником энергии, необходимой для жизненных процессов.

Цитоплазма способна к движению, более энергично оно происходит в молодых клетках. Цитоплазма обладает также способностью на отдельных участках сжиматься и расправляться, в результате чего изменяется форма центральной вакуоли (полости, заполненной клеточным соком).

Цитоплазма представляет собой сложную коллоидную систему, дисперсной средой которой является вода, содержащая в растворенном состоянии углеводы, минеральные соли, аминокислоты, ферменты.

Вязкость цитоплазмы в 800 раз превышает вязкость воды. По мере старения клетки вязкость цитоплазмы возрастает, появляются мелкая вакуолизация и зернистость, а также жировые гранулы.

Ядро – органоид клетки – находится в цитоплазме и является носителем наследственных свойств организма.

Оно имеет вид округлого или овального пузырька диаметром около 2 мкм, окруженного очень тонкой оболочкой. Содержит прозрачную жидкость — нуклеоплазму и более плотную кариосому (ядрышко).

Ядро представляет собой конгломерат склеивающихся хромосом. Они неоднородны и состоят из зернистых и палочковидных структур. В зависимости от рода и вида дрожжей их может быть от 4 до 10-12. В ядрах обособлена в виде включений дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). С ее помощью осуществляется передача наследственных признаков. При размножении ядро делится на 2 части, а при спорообразовании — на количество частей, соответствующее количеству образующихся спор.

Митохондрии (хондриосомы) (рис.3) также являются органоидом клетки. Это мелкие структуры, имеющие формы зернышек, палочек или нитей. Они имеют двухслойную оболочку.

От внутренней оболочки вглубь отходят многочисленные выступы, называемые гребнями, или кристами. Длина митохондрий 0,4-1,0, ширина 0,2-0,5 мкм. Они содержат 30% липидов и 50% белка. Митохондрии — это дыхательный аппарат, где сконцентрированы окислительные ферменты.

Рис.3.Схема строения митохондрии:
1 – простые перегородки; 2 – разветвленные перегородки; 3 – полость (криста).

Рибосомы представляют собой органоиды, в которых происходит синтез белка за счет активированных аминокислот, поступающих из митохондрий.

Синтез белков осуществляется при помощи рибонуклеиновой кислоты (РНК), связанной с белком. Последовательность чередования аминокислот при синтезе определяется последовательностью нуклеотидов в РНК, входящей в состав рибосом.

Вакуоль, отделенная от цитоплазмы липопротеидной мембраной, является обязательным органоидом клетки.

В вакуолях содержатся белки, жиры, углеводы, органические и минеральные вещества в коллоидном состоянии и ферментные системы.

Тут аккумулируются различные элементы и их соединения в виде солей с концентрацией, значительно превышающей их содержание в окружающей среде. В вакуолях могут иметь место ферментативные превращения. Круглые дрожжевые клетки содержат одну вакуоль, продолговатые — две. Форма их непостоянна.

К запасным веществам дрожжевой клетки относятся метахроматин (волютин), гликоген, жировые включения, находящиеся в вакуолях.

Содержание метахроматина колеблется в зависимости от состава питательной среды, от стадии развития дрожжей.

Особенно много его появляется в клетке перед почкованием. Метахроматин – комплекс, состоящий из липопротеидов, РНК, полифосфатов.

Гликоген — полисахарид, родственный крахмалу, называемый еще животным крахмалом. Его содержание в дрожжевой клетке достигает 30-40% от массы сухих веществ.

Гликоген накапливается в дрожжах в период бурного брожения. К концу брожения он исчезает, так как расходуется голодающими клетками.

Жировые включения содержатся в вакуолях в виде мелких капель, которые увеличиваются с ростом клетки.

Строение растительной клетки. Химический состав.

Клетка — основная структурная единица жизни. Для живого характерно клеточное строение: человек и растение, кролик и амеба. Амеба состоит из одной клетки, а лист груши — это 50 млн клеток. Если организм одноклеточный, то его процессы (питание, дыхание, выделение, рост, размножение и т. д.) выполняет одна клетка. В сложном многоклеточном организме каждая клетка является маленькой структурой и выполняет свои определенные функции. Как бы ни отличались клетки разных животных и растений друг от друга, в их строении много общего. Заглянуть в таинственный микромир, не видимый простым глазом, поможет даже школьный микроскоп. Рассматривая препарат под микроскопом, можно увидеть множество круглых, продолговатых и квадратных клеток, плотно прилегающих друг к другу (рис.1).

Рис.1 Разнообразие растительных клеток

История открытия клеточного строения растений связана с именем английского естествоиспытателя Роберта Гука, который в 1665 году с помощью собственноручно собранного микроскопа рассмотрел тонкий срез пробки дерева (рис.2). Обнаруженные мелкие ячейки он назвал «клетками». В последствии данный термин был введен в науку.

Рис.2 Рисунок Роберта Гука

Строение растительной клетки.
Каждая растительная клетка состоит из клеточной оболочки, цитоплазмы и ядра (рис.3).

Оболочка покрывает клетку снаружи. В отличие от животной, растительная клетка окружена как бы двумя оболочками. Наружная плотная оболочка не растворяется в горячий воде. Тонкие участки ее называются порами. Через поры осуществляется обмен веществ между клетками. Оболочка придает клетке определенную форму и прочность, защищает внутренние части клетки от повреждения и высыхания. Плотность оболочки определяется входящей в ее состав клетчаткой.

Рис.3 Строение растительной клетки

Цитоплазма — прозрачное, слизистое вещество, похожее на белок яйца. В составе цитоплазмы имеются вода, белки, жиры и сахара, которые участвуют во всех сложных жизненных процессах. Цитоплазма живой клетки пребывает в беспрерывном движении. В цитоплазме находятся ядро, пластиды, одна крупная или несколько небольших вакуолей.

Вакуоль — полость в цитоплазме, заполненная клеточным соком. Это кладовая клетки. Клеточный сок представляет собой раствор органических кислот, витаминов, солей, пигментов, запасаемых веществ и других соединений. При необходимости они используются клеткой. Вакуоль — это и место запаса воды. Вакуоль регулирует давление клеточной жидкости, определяя тем самым упругость тканей. При изменении давления растение увядает.

Ядро ответственно за передачу наследственных признаков при размножении. Оно контролирует все жизненные процессы клетки. Ядро более плотное, чем цитоплазма, имеет округлую форму. Его оболочка, как и оболочка клетки, тоже имеет утонченные участки — поры. Через них происходит непрерывный обмен веществ между цитоплазмой и ядром. Ядро принимает участие и размножении клетки.

Хлоропласты встречаются в наземных органах растений. Они определяют зеленый цвет растений, потому что содержат пигмент хлорофилл (зеленого цвета). В них идет фотосинтез и образуются органические вещества.

Хромопласты содержат красные, оранжевые и желтые вещества. Они придают лепесткам цветов, созревающим плодам и осенним листьям красный, желтый и оранжевый цвета.

Лейкопласты — бесцветные пластиды. Встречаются в семенах, корнях и клубнях. В них находится крахмал — запас питательных веществ в растениях.

Для пластид характерно взаимопревращение. Бесцветные лейкопласты на свету могут превратиться в хлоропласты. Зеленые хлоропласты превращаются в хромопласты.

Химический состав клеток. Кроме постоянных органоидов, таких как пластиды, ядро или вакуоли, в клетке находятся и включения различных веществ. Это временные образования, которые могут накапливаться или использоваться клеткой в зависимости от ее потребностей. В состав клетки входят химические вещества: неорганические и органические. Очень много в клетке воды. Без нее не проходит ни один жизненный процесс. И цитоплазма клетки, и клеточный сок вакуолей содержат много воды. Вода — это неорганическое вещество (как и минеральные соли, наличие которых тоже обязательно в клетке).

Наиболее важными органическими веществами клетки являются белки, жиры и углеводы. Они могут накапливаться в клетке и откладываться в запас, образуя включения. В дальнейшем растения используют их как источник питания и энергии. В клетках разных растений накапливаются разные вещества. Так в клетках семян хлопка или подсолнечника накапливается много жиров. Поэтому из них получают растительное масло — хлопковое или подсолнечное. В цитоплазме клеток клубней картофеля накапливаются включения крахмала. А в клетках корнеплодов сахарной свеклы содержится сахароза. Эти вещества относятся к углеводам. В семенах бобовых растений, таких как горох, фасоль, соя, хранится много белков. Также много разнообразных белков содержат клетки проростков различных растений.

Все вещества растительной клетки образуются из химических элементов. Больше всего в клетке кислорода, углерода, водорода и азота.

Биологический русско-английский глоссарий

Клетка — Cell |sel| Оболочка — Shell |ʃɛl| Цитоплазма — Cytoplasm |ˈsʌɪtə(ʊ)plaz(ə)m| Ядро — Nucleus |ˈnjuːklɪəs| Вакуоль — Vacuole |ˈvakjʊəʊl| Пластиды — Plastid |ˈplastɪd|

Тест на тему: «Строение и химический состав растительной клетки»

Лимит времени: 0

0 из 15 заданий окончено

Вопросы:

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4
5. 5
6. 6
7. 7
8. 8
9. 9
10. 10
11. 11
12. 12
13. 13
14. 14
15. 15

Информация

Проверочное тестовое задание включает в себя вопросы с одним и несколькими правильными ответами

Вы уже проходили тест ранее. Вы не можете запустить его снова.

Тест загружается…

Вы должны войти или зарегистрироваться для того, чтобы начать тест.

Вы должны закончить следующие тесты, чтобы начать этот:

Правильных ответов: 0 из 15

Ваше время:

Время вышло

Вы набрали 0 из 0 баллов (0)

Средний результат
Ваш результат

максимум из 20 баллов

Место	Имя	Записано	Баллы	Результат
Таблица загружается
Нет данных

Ваш результат был записан в таблицу лидеров

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4
5. 5
6. 6
7. 7
8. 8
9. 9
10. 10
11. 11
12. 12
13. 13
14. 14
15. 15

1. С ответом
2. С отметкой о просмотре

Таблица лучших: Тест на тему: «Строение и химический состав растительной клетки»

максимум из 20 баллов

Место	Имя	Записано	Баллы	Результат
Таблица загружается
Нет данных

---

Источники:

Биология, 6 класс; Р.Алимкулова, А.Аметов, Ж.Кожантаева, К.Кайым ,К.Жумагулова. — Алматы «Атамұра» 2015

Биология Растения, Бактерии, Грибы, Лишайники; Учебник для 6-7 классов средней школы. В.А.Корчагина, Москва «Просвещение» 1993 г.

Терминология на английском языке: wooordhunt.ru

Видеоматериалы: InternetUrok.ru

Применение компьютерных технологий на уроке биологии, тема «Строение эукариотической клетки»

Цели урока:

Обучающие:

• расширить кругозор знаний учащихся о типах строения клеток;
• сформировать и закрепить знания об основных частях и органоидах клетки и выполняемых ими функциях,
• выработать умения находить органоиды на таблицах рассказывать об их строении и функциях;
• показать различия в строение растительной и животной клетки в связи с выполняемыми функциями.

Развивающие:

• продолжить развитие учебно-интеллектуальных умений, выделять главное и существенное,
• устанавливать причинно-следственные связи,
• формировать умения системного анализа при обсуждении поставленной проблемы.

Воспитывающие:

• формировать познавательный интерес к предмету,
• развивать коммуникативность учащихся через совместную работу.

Методы: словесно-наглядный, проблемный, частично-поисковый, исследовательский.

Оборудование:

• таблицы “Строение животной клетки”, “Строение животной и растительной клетки”;
• раздаточный материал к уроку: рисунки “Строения митохондрии и хлоропласта”, табл. “Механизм поступления веществ, в клетку”, карточки для проверки усвоения задания, таблица “Строение и функции органоидов клетки”;
• компьютер, мультимедийный проектор;
• оборудование для изучения строения клетки под микроскопом: микроскопы, готовые микропрепараты кожицы лука, эвглены зеленой.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Изучение нового материала

План:

1. Основные части клетки

2. Органоиды клеток их строение и функции

3. Отличительные особенности растительной клетки

III. Закрепление знаний.

IV. Инструктаж по домашнему заданию

V. Подведение итогов урока.

1. Изучение нового материала

Актуализация всей совокупности знаний о клетки у учащихся.

Задание: Вспомните и нарисуйте по памяти схему:

• 1 вариант: строения животной клетки
• 2 вариант: растительной клетки

и подпишите известные вам части клетки.

Выполняется совместно в парах. Время работы 2 минуты.

Вопросы:

— Клетки, каких организмов вы вспомнили?

— Какие части клеток в них вы указали?

Лабораторная работа.

Задание:

1. Приготовьте микропрепараты кожицы лука и эвглены зеленой.

2. Рассмотрите клетки под микроскопом, сравните и опишите их форму, размеры, перечислите видимые части клеток и назовите их.

3. Посмотрите на <Рисунок 1>, здесь представлены разные клетки. В чем их сходство и чем они отличаются?

Учащиеся делают предположения:

— По различиям: форме, размерам, функциям.

— По сходству: имеют сходное внутреннее строение клетки

4. Зарисуйте и подпишите в тетради главные части клеток <Рисунок 3>.

Беседа:

— Объясните, почему в световой микроскоп вы видите только основные части клеток <Рисунок 4>?

— Как вы думаете, какие функции выполняют главные части клетки?

Называем значение главных частей клетки.

Что называется органоидом? Где они располагаются? Какие вы помните органоиды клетки?

1.1. Изучение основных органоидов клетки и их функций.

Анализируем полученные результаты и совместно формулируем цели урока <Рисунок 2>.

Сегодня на уроке мы познакомимся со строением и функциями плазматической мембраны, цитоплазмы и ее органоидами. Изучения строения ядра будет проходить на следующих уроках.

1.1.1. Наружная плазматическая мембрана

Слайд “Особенности строения плазматической мембраны”

<Рисунок 5>

Выскажите предположения, зачем нужна плазматическая мембрана?

Функции мембраны:

• Ограничение внутренней среды клетки;
• Сохранение формы клетки;
• Защита;
• Обеспечение избирательного поступления веществ в клетку, и удаления их из нее.

Далее учитель объясняет строение плазматической мембраны по рисунку 5.

Плазматическую мембрану образуют молекулы белков и фосфолипидов. Молекулы фосфолипидов располагаются в два слоя – гидрофобными концами внутрь, гидрофильными головками к внешней и внутренней сторонам. Белки не образуют сплошного слоя. Различают периферические, пронизывающие и погруженные виды белков.

— Подумайте о целесообразности данного расположения фосфолипидов и белков, исходя из знаний о выполняемых ими функций и их свойствах.

Учитель дополняет сведения о роли белков и фосфолипидов в клетках.

В растительных клетках есть дополнительная оболочка, состоящая из клетчатки, гемицеллюлозы. В животных клетках тонкая оболочка сверху мембраны называется гликокаликс.

Функции мембраны:

• Ограничение внутренней среды клетки;
• Сохранение формы клетки;
• Защита;
• Обеспечение поступления веществ в клетку, и удаления их из нее.

Задание: Представьте, что веществам надо проникнуть в клетку. Для этого необходимо преодолеть плазматическую мембрану. Какие известные способы проникновения веществ вы можете вспомнить?

(Учащиеся должны знать явления фагоцитоза, пиноцитоза на примере простейших, простую диффузию на примере обмена газов в клетке).

Учащиеся вклеивают в тетрадь карточку о способах поступления веществ в клетку <Рисунок 6>.

Задание:

1. Просмотрите видео о фагоцитозе <Приложение 1> и пиноцитозе <Приложение 2>.

2. Объясните происходящие события.

3. Выпишите их определения.

1.1.2. Цитоплазма, ее состав и значение

Состав приведён на <Рисунке 7>.

Гиалоплазма занимает пространство между органоидами клетки и представляет вещество, состоящее из золя и геля, где протекают химические реакции и физиологические процессы. Гиалоплазма содержит большое количество воды, в которой растворены органические вещества и минеральные соли. Она объединяет все химические структуры и обеспечивает их химическое взаимодействие.

Включения – это твердые гранулы и жидкие капли в цитоплазме.

Задание:

1. Найдите в тексте на странице 143-144 определение, что называется органоидом.

2. Выпишите определение в тетрадь.

3. Скажите, с чем сопоставимы органоиды в многоклеточном организме?

1.2. Изучение строения и функций органоидов клетки.

Знакомимся с органоидами клеток по рисункам “Строение животной клетки” <Рисунок 9>, “Строение растительной клетки” <Рисунок 10>. Учитель произносит и показывает местоположение органоидов клетки, учащиеся запоминают их названия и изображения.

Классификация органоидов клетки Рисунок 8

Самостоятельная работа учащихся с учебником по изучению строения и функций органоидов

Задание:

Представьте, что вам нужно срочно подготовиться к проверочной работе по теме “Строение и функции органоидов клетки”. Я вам разрешаю написать шпаргалку, в которой вы очень лаконично должны описать строение и функции одномембранных и немембранных органоидов. Время работы 15 минут.

Учащимся работают с учебником и заполняют макет таблицы, которые вклеивают в тетрадь.

Органоиды клетки и их функции. Табл.1

Органоиды клетки	Строение органоидов	Функции	Дополнительные сведения
Одномембранные органоиды
ЭПС а) гранулярная б) гладкая
Комплекс Гольджи
Лизосомы
Вакуоли
Немембранные органоиды
Рибосомы
Клеточный центр
Микротрубочки
Цитоскелет
Жгутики и реснички
Двумембранные органоиды
Митохондрии
Пластиды а) хромопласты б) лейкопласты в) хлоропласты

Первичное закрепление знаний по заполненной таблице.

Работа с рисунками.

Просматривается по списку каждый органоид из рисунков “Строение животной клетки” и “Строение растительной клетки” (<Рисунок 11>, <Рисунок 12>, <Рисунок 13>, <Рисунок 14>, <Рисунок 15>, <Рисунок 16>, <Рисунок 17>).

Учащиеся рассказывают об особенностях строения и соответствующих функциях, используя записи в тетради и информацию со слайда. Заполняется графа “Дополнительная информация” таблицы.

Изучение строения митохондрий и пластид.

Рассказ учителя об особенностях строения и функциях митохондрии и пластид с продолжением заполнения таблицы (<Рисунок 18>).

Митохондрии – важнейшие органоиды клетки.

Число митохондрий в клетке не постоянно в зависимости от типа, фазы развития и прямо пропорционально функциональной активности клетки. Форма и величина их также меняется, они являются динамичными структурами: могут расти в длину, сжиматься, ветвиться, делиться.

Строение митохондрии: Имеют наружную и внутреннюю мембраны. Наружная мембрана гладкая, обладает высокой проницаемостью. Внутренняя – имеет складчатую поверхность и образует складки-кристы, увеличивающие ее площадь. Внутренняя полость – матрикс содержит ДНК, и-РНК, р-РНК, рибосомы, ряд витаминов и включения. ДНК обуславливает генетическую автономность митохондрий.

Функции митохондрий:

• Участвуют в обмене веществ, так как содержат ферменты.
• Участвуют в процессе дыхания, синтезе молекул АТФ.
• Осуществляют синтез белка, так как имеют свою специфическую ДНК.

Пластиды- органоиды, присущие только растительным клеткам <Рисунок 19>.

Вопрос :

— Перечислите известные вам виды пластид?

— Назовите их местонахождение в частях растений?

Хлоропласты – это зеленые пластиды <Рисунок 20>. Цвет хлоропластов обеспечивается магнийорганическим веществом хлорофиллом. Хлорофилл поглощает лучи в красной и синей области спектра, а отражает в зеленой. Вот почему хлорофилл, хлоропласт и лист растения воспринимаются нашим глазом как зеленые.

Строение: хлоропласт состоит из наружной и внутренней мембраны. Наружная мембрана гладкая. Внутренняя мембрана складчатая, образует выросты внутрь хлоропласта – ламеллы. Совокупность ламелл называют стромой. Ламеллы могут образовывать локальные расширения, имеющие вид уплощённых мешочков – тилакоидов. Тилакоиды располагаются стопками, один над другим, напоминая стопки монет. Эти стопки называются гранами. Пигмент хлорофилл располагается внутри мембран тилакоида. У лейкопластов стромы почти нет, а у хромопластов строма развита несколько хуже, чем у хлоропластов. В строме содержатся ДНК, рибосомы, ферменты. Клетке достаточно одного хлоропласта после деления, чтобы он воспроизвел себе подобный. Хлоропласты могут переходить в хромопласты, а лейкопласты в хлоропласты.

Функции

Хлоропласта – фотосинтез

• хромопластов – привлечение насекомых к опылению и животных к распространению плодов и семян
• лейкопластов – накопление питательных веществ.

Задание: Вспомните определение фотосинтеза.

Учитель дополняет информацию о симбиотическом происхождении митохондрий и хлоропластов.

После того как изучено строение митохондрий и пластид, учитель просит сравнить эти органоиды и определить черты сходства и различия. Учащимся раздаётся макет сравнительной таблицы для заполнения

	Митохондрии	Хлоропласты
Сходство	1. Имеют одинаковые размеры, оболочки состоят их двух мембран и сами мембраны имеют сходное строение; 2. Имеют собственные ДНК; 3. Способность к самоудвоению.
Различие	1. Синтез молекул АТФ	1. Не только синтез молекул АТФ, но и использование АТФ в процессе фотосинтеза
	2. Число митохондрий в клетке больше, чем число хлоропластов
	3. Различный набор ферментов

Учащимся предлагаются рисунки строения митохондрии и хлоропласта, которые вклеиваются в тетрадь.

Собрать у 4-5 сильных учащихся таблицы для проверки.

ВЫВОД:

Таким образом, воздействуя на разные виды памяти учащихся (механическая, зрительная, слуховая), я добиваюсь глубокого усвоения и закрепления материала.

Наглядность слайдов компенсирует некачественные иллюстрации в учебнике под редакцией В.Б. Захарова, С.Г. Мамонтова и др.

1.3. Отличительные особенности растительной и животной клетки.

Работа со слайдом “Черты сходства и различия растительной и животной клеток”

Учащиеся сравнивают рисунки растительной <Рисунок 10> и животной <Рисунок 9> клеток и делают соответствующие выводы по ним (<Рисунок 21>).

Вывод: Все живые организмы имеют клеточное строение, сходный биохимический состав клеток, что говорит об общности их происхождения.

2. Закрепление знаний

Каждый учащийся получает карточку “Путешествие по клетке”, которую должен заполнить и сдать:

Задание: Впишите пропущенные органоиды:

1. Перед вами растительная клетка, чтобы попасть внутрь клетки, нужно преодолеть оболочку. Как будете проникать: с помощью фагоцитоза или мембранных белков?

2. Вы попали с помощью мембранных белков в цитоплазму растительной клетки. Какие органоиды растительной клетки встретятся вам здесь?

3. Вы находитесь в центральной вакуоли растительной клетки. Заблудившийся ион магния просит у вас помощи. Он забыл название пластида и вещества, в которое ему надо попасть. Это – ….

4. Итак, вы в хлоропласте и ваше растение съедено травоядным животным и уже переваривается. Вы оказались в пищеварительном пузырьке клетки. К вашему пузырьку приближается одномембранный органоид, наполненный пищеварительными ферментами. Как он называется?…..

5. Ура! Вы попали в ЭПС и плывете по ее каналам. Вы проплываете через ее участок, покрытый рибосомами. Как он называется?

6. ЭПС постепенно превратилась в систему плоских пузырьков. Где вы оказались?…..

7. Этот органоид упаковал каждого из вас в маленький пузырек, чтобы вы смогли безопасно плыть дальше по гиалоплазме. Теперь подплываете к двухмембранному органоиду, внутренняя мембрана которого собрана в большие округлые складки. Он помог вам пополнить запасы энергии. Что это за органоид?…..

8. По микротрубочкам цитоскелета вы попали в неизученную нами главную часть клетки

Взять на проверку 5-8 заданий.

Задание: Покажите и назовите части и структуры клеток (<Рисунок 22>)

3. Домашнее задание

1. Выучить параграф 5.

2. Составить тест по теме “Строение органоидов клетки”, “Функции органоидов клетки”

3. Приготовить презентацию по теме (по желанию).

Литература:

1. Гаврилова А.Ю.Биология. 10 класс: поурочные планы по учебнику Беляева Д.К. из-во “Учитель” – Волгоград: 2006 г.
2. Ишкина И.Ф. Биология.10 класс. Поурочные планы по учебнику “Общая биология” под ред. Д.К. Беляева. – Волгоград: Учитель АСТ, 2002 г.
3. Мухамеджанов И.Р. Тесты, зачеты, блиц опросы по общей биологии: 10-11кл – М.:ВАКО”, 2006 г.
4. Пименов А.В., Пименова И.Н. Биология: Дидактические материалы к разделу “Общая биология” 9 кл.; 10-11 кл – М.:Изд. НЦ ЭНАС, 2004.
5. Полянский Ю. Общая биология 10-11 класс М., 1997 г.
6. Библиотека электронных пособий “Биология 6-9 класс” КиМ, 2003 г.

Строение бактериальной клетки

Автор статьи Лукьянова А.А.

Бактериальная клетка в целом устроена достаточно просто. Она отделена от внешней среды цитоплазматической мембраной и заполнена цитоплазмой, в которой располагается зона нуклеоида, включающая кольцевую молекулу ДНК, с которой может «свисать» транскрибируемая мРНК, к которой, в свою очередь прикреплены рибосомы, синтезирующие на ее матрице белок одновременно с процессом синтеза самой матрицы. Одновременно ДНК может быть связана с белками, осуществляющими ее репликацию и репарацию. Рибосомы бактерий меньше эукариотических и имеют конэфициент седиментации 70S. Они, как и эукариотические образованы двумя субъединицами – малой (30S), в состав которой входит 16S рРНК и  большую – 50S, включающую молекулы 23S и 5S рРНК.

На фотографии, полученной с помощью трансмиссионной микроскопии (рис.1), отчетливо видна светлая зона, в которой находится генетический аппарат и происходят процессы транскрипции и трансляции. Рибосомы видны как мелкие зернистые включения.

Рисунок 1. Микрофотография бактериальной клетки

Чаще всего в бактериальной клетке геном представлен только одной молекулой ДНК, которая замкнута в кольцо, однако есть и исключения. У некоторых бактерий молекул ДНК может быть несколько. Например, Deinococus radiodurans, бактерия, известная своей феноменальной устойчивостью к радиации и способная спокойно выдерживать дозу радиации в 2 000 раз превышающую летальную дозу для человека, имеет две копии своей геномной ДНК. Известны бактерии, имеющие три или четыре копии. У некоторых видов ДНК может быть не замкнула в кольцо, а некоторые Agrobacterium содержат одну кольцевую и одну линейную ДНК.

Помимо нуклеоида, генетический материал может быть представлен в клетке в виде дополнительных маленьких кольцевых молекул ДНК – плазмид.  Плазмиды реплицируются независимо от нуклеоида и зачастую содержат полезные для клетки гены, дающие клетке, например, устойчивость к антибиотикам способность к усвоению новых субстратов[1], способность к конъюгации и многое другое. Плазмиды могут передаваться как от материнской клетке к дочерней, так и путем горизонтального переноса быть переданы от одной клетке другой.

Бактериальная клетка чаще всего окружена не только мембраной, но и клеточной стенкой, причем по типу устройства клеточной стенки бактерий делят на две группы – грамположительные и грамотрицательные[2].

Клеточная стенка бактерий образована пептидогликаном – муреином. На молекулярном уровне муреиновый слой представляет собой сеть, образованную молекулами N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурамовой кислоты, сшитыех между собой в длинные цепи β-1-4-гликозидными связями, соседние цепи, в свою очередь соединяются поперечными пептидными мостиками (Рис.2). Так получается одна большая сеть, окружающая клетку.

Рисунок 2. Схема строения муреина

Грамположительные бактерии имеют толстую клеточную стенку, располагающуюся поверх мембраны. Муреин поперечно прошит еще одним типом молекул – тейхоевыми и липотейхоевыми (если они соединены с липидами мембраны) кислотами. Считается, что эти молекулы придают клеточной стенке эластичность при поперечном сжатии и растяжении, действуя как пружины. Поскольку слой муреина толстый, он легко окрашивается по методу Грама: клетки выглядят ярко-фиолетовыми, поскольку краситель (генциановый или метиловый фиолетовый) застревает в слое клеточной стенки.

Рисунок 3. Фиолетовые клетки — грамположительные, розовые — грамотрицательные

У грамотрицательных бактерий слой муреина очень тонкий (исключение составляют цианобактерии), поэтому при окрашивании по Граму фиолетовый краситель вымывается, а клетки окрашиваются в цвет второго красителя (рис. 3).

Рисунок 4. Схема строения бактериальной клетки. «Гр+» — грамположительные клетки, «Гр-» — грамотрицательные клетки.

Клеточная стенка грамотрицательных бактерий покрыта сверху еще одной, внешней, мембраной, прикрепленной к пептидокликану липопротеинами. Пространство между цитоплазматической мембраной и внешней мембраной называется периплазмой. Внешняя мембрана содержит липополипротеины, липополисахариды (ЛПС), а также белки, образующие гидрофильные поры. Компоненты внешней мембраны зачастую отвечают за взаимодействие клетки со внешней средой. Она содержит антигены, рецепторы фагов, молекулы, участвующие в конъюгации и др.

Поскольку у грамположительных и грамотрицательных клеток различается строение покровов (Рис. 4, сверху), отличается и аппарат, заякоривающий жгутик в клеточных покровах (Рис.4, снизу).

Жгутик грамположительных бактерий закрепляется в мембране двумя белковыми кольцами (S-кольцо и M-кольцо) и приводится в движение системой белков, которые, потребляя энергию, заставляют нить крутиться. У грамотрицательных бактерий в дополнение к этой конструкции есть еще два кольца, дополнительно фиксирующие жгутик во внешней мембране и клеточной стенке.

Сам по себе жгутик у бактерий состоит из белка флагеллина, субъединицы которого соединяются в спираль, имеющую внутри полость и формирующие нить. Нить гибко крепится к заякоривающему и придающему ей кручение аппарату, с помощью крючка.

Помимо жгутиков на поверхности клеток бактерий могут быть и другие выросты – пили. Это белковые ворсинки, позволяющие бактериям присоединяться к различным поверхностям (повышая гидрофобность клетки) либо принимающие участие в транспорте метаболитов и процессе конъюгации (F-пили).

Бактериальная клетка обычно не содержит никаких мембранных структур внутри, в том числе и везикул, но могут быть различного рода включения (запасные липиды, сера) и газовые пузырьки, окруженные белковой мембраной. Без мембраны клетка может запасать молекулы полисахаридов, цианофицин (как депо азота), а также может содержать карбоксисомы – пузырьки, содержащий фермент РуБисКО[3], необходимый для фиксации углекислого газа в Цикле Кальвина.

---

[1] В микробиологии этот термин означает питательное вещество, которое может быть усвоено микроорганизмом

[2] Такое название групп происходит от фамилии врача Г.К. Грама, разработавшего метод окраски клеточных стенок бактерий, позволяющий различать клетки с различным типом строения клеточной стенки.

[3] Рибулозобисфосфаткарбоксилаза/оксигеназа

Органоиды клетки и их функции

Органоиды клетки, они же органеллы, представляют собой специализированные структуры собственно клетки, отвечающие за различные важные и жизненно необходимые функции. Почему же все-таки «органоиды»? Просто тут эти компоненты клетки сопоставляются с органами многоклеточного организма.

Также порой под органоидами понимается исключительно лишь постоянные структуры клетки, которые находятся в ее цитоплазме. По этой же причине ядро клетки и ее ядрышко не называют органоидами, равно как и не являются органоидами клеточная мембрана, реснички и жгутики. А вот к органоидам, входящим в состав клетки относятся: хромосомы, митохондрии, комплекс Гольджи, эндоплазматическая сеть, рибосомы, микротрубочки, микрофиламенты, лизосомы. По сути это и есть основные органоиды клетки.

Если речь идет о животных клетках, то в число их органоидов также входят центриоли и микрофибриллы. А вот в число органоидов растительной клетки еще входят только свойственные растениям пластиды. В целом состав органоидов в клетках может существенно отличатся в зависимости от вида самой клетки.

Рисунок строения клетки, включая ее органоиды.

Также в биологии существует такое явление как двумембраные органоиды клетки, к ним относятся митохондрии и пластиды. Ниже мы опишем свойственные им функции, впрочем, как всех других основных органоидов.

А теперь коротко опишем основные функции органоидов животной клетки. Итак:

В целом все органоиды являются важными, ведь они регулируют жизнедеятельность клетки.

И в завершение тематическое видео про органоиды клетки.

Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка

При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту [email protected] или в Фейсбук, с уважением автор.

Клетка как биологическая система (соответствие) | ЕГЭ по биологии

Строение клетки. Взаимосвязь строения и функций частей и органоидов клетки — основа ее целостности

Строение клетки

Строение прокариотических и эукариотических клеток

Основными структурными компонентами клеток являются плазматическая мембрана, цитоплазма и наследственный аппарат. В зависимости от особенностей организации различают два основных типа клеток: прокариотические и эукариотические. Главным отличием прокариотических клеток от эукариотических является организация их наследственного аппарата: у прокариот он находится непосредственно в цитоплазме (эта область цитоплазмы называется нуклеоидом) и не отделен от нее мембранными структурами, тогда как у эукариот бульшая часть ДНК сосредоточена в ядре, окруженном двойной мембраной. Кроме того, генетическая информация прокариотических клеток, находящаяся в нуклеоиде, записана в кольцевой молекуле ДНК, а у эукариот молекулы ДНК незамкнутые.

В отличие от эукариот, цитоплазма прокариотических клеток содержит также небольшое количество органоидов, тогда как для эукариотических характерно значительное разнообразие этих структур.

Строение и функции биологических мембран

Строение биомембраны. Мембраны, ограничивающие клетки и мембранные органоиды эукариотических клеток, имеют общий химический состав и строение. В их состав входят липиды, белки и углеводы. Липиды мембраны представлены в основном фосфолипидами и холестерином. Большинство белков мембран относится к сложным белкам, например гликопротеинам. Углеводы не встречаются в мембране самостоятельно, они связаны с белками и липидами. Толщина мембран составляет 7–10 нм.

Согласно общепринятой в настоящее время жидкостно-мозаичной модели строения мембран, липиды образуют двойной слой, или липидный бислой, в котором гидрофильные «головки» молекул липидов обращены наружу, а гидрофобные «хвосты» спрятаны вовнутрь мембраны. Эти «хвосты» благодаря своей гидрофобности обеспечивают разделение водных фаз внутренней среды клетки и ее окружения. С липидами с помощью различных типов взаимодействия связаны белки. Часть белков расположена на поверхности мембраны. Такие белки называют периферическими, или поверхностными. Другие белки частично или полностью погружены в мембрану — это интегральные, или погруженные белки. Белки мембран выполняют структурную, транспортную, каталитическую, рецепторную и другие функции.

Мембраны не похожи на кристаллы, их компоненты постоянно находятся в движении, вследствие чего между молекулами липидов возникают разрывы — поры, через которые в клетку могут попадать или покидать ее различные вещества.

Биологические мембраны различаются по расположению в клетке, химическому составу и выполняемым функциям. Основные типы мембран — плазматическая и внутренние. Плазматическая мембрана содержит около 45 % липидов (в т. ч. гликолипидов), 50 % белков и 5 % углеводов. Цепочки углеводов, входящих в состав сложных белков-гликопротеинов и сложных липидов-гликолипидов, выступают над поверхностью мембраны. Гликопротеины плазмалеммы чрезвычайно специфичны. Так, например, по ним происходит взаимное узнавание клеток, в том числе сперматозоида и яйцеклетки.

На поверхности животных клеток углеводные цепочки образуют тонкий поверхностный слой — гликокаликс. Он выявлен почти во всех животных клетках, но степень его выраженности неодинакова (10–50 мкм). Гликокаликс обеспечивает непосредственную связь клетки с внешней средой, в нем происходит внеклеточное пищеварение; в гликокаликсе размещены рецепторы. Клетки бактерий, растений и грибов, помимо плазмалеммы, окружены еще и клеточными оболочками.

Внутренние мембраны эукариотических клеток разграничивают различные части клетки, образуя своеобразные «отсеки» — компартменты, что способствует разделению различных процессов обмена веществ и энергии. Они могут различаться по химическому составу и выполняемым функциям, но общий план строения у них сохраняется.

Функции мембран:

1. Ограничивающая. Заключается в том, что они отделяют внутреннее пространство клетки от внешней среды. Мембрана является полупроницаемой, то есть ее свободно преодолевают только те вещества, которые необходимы клетке, при этом существуют механизмы транспорта необходимых веществ.
2. Рецепторная. Связана в первую очередь с восприятием сигналов окружающей среды и передачей этой информации внутрь клетки. За эту функцию отвечают специальные белки-рецепторы. Мембранные белки отвечают еще и за клеточное узнавание по принципу «свой-чужой», а также за образование межклеточных соединений, наиболее изученными из которых являются синапсы нервных клеток.
3. Каталитическая. На мембранах расположены многочисленные ферментные комплексы, вследствие чего на них происходят интенсивные синтетические процессы.
4. Энерготрансформирующая. Связана с образованием энергии, ее запасанием в виде АТФ и расходованием.
5. Компартментализация. Мембраны разграничивают также пространство внутри клетки, разделяя тем самым исходные вещества реакции и ферменты, которые могут осуществлять соответствующие реакции.
6. Образование межклеточных контактов. Несмотря на то, что толщина мембраны настолько мала, что ее невозможно различить невооруженным глазом, она, с одной стороны, служит достаточно надежным барьером для ионов и молекул, в особенности водорастворимых, а с другой — обеспечивает их перенос в клетку и наружу.
7. Транспортная.

Мембранный транспорт. В связи с тем, что клетки как элементарные биологические системы являются открытыми системами, для обеспечения обмена веществ и энергии, поддержания гомеостаза, роста, раздражимости и других процессов требуется перенос веществ через мембрану — мембранный транспорт. В настоящее время транспорт веществ через мембрану клетки делят на активный, пассивный, эндо- и экзоцитоз.

Пассивный транспорт — это вид транспорта, который происходит без затраты энергии от большей концентрации к меньшей. Растворимые в липидах небольшие неполярные молекулы (О₂, СО₂) легко проникают в клетку путем простой диффузии. Нерастворимые же в липидах, в том числе заряженные небольшие частицы, подхватываются белкамипереносчиками или проходят через специальные каналы (глюкоза, аминокислоты, К⁺, PO₄^3-). Такой вид пассивного транспорта называется облегченной диффузией. Вода поступает в клетку через поры в липидной фазе, а также по специальным каналам, выстланным белками. Транспорт воды через мембрану называется осмосом.

Осмос имеет чрезвычайно важное значение в жизни клетки, так как если ее поместить в раствор с более высокой концентрацией солей, чем в клеточном растворе, то вода начнет выходить из клетки, и объем живого содержимого начнет уменьшаться. У животных клеток происходит съеживание клетки в целом, а у растительных — отставание цитоплазмы от клеточной стенки, которое называется плазмолизом. При помещении клетки в менее концентрированный, чем цитоплазма, раствор, транспорт воды происходит в обратном направлении — в клетку. Однако существуют пределы растяжимости цитоплазматической мембраны, и животная клетка в конце концов разрывается, а у растительной этого не позволяет сделать прочная клеточная стенка. Явление заполнения клеточным содержимым всего внутреннего пространства клетки называется деплазмолизом. Внутриклеточную концентрацию солей следует учитывать при приготовлении лекарственных препаратов, особенно для внутривенного введения, так как это может приводить к повреждению клеток крови (для этого используют физиологический раствор с концентрацией 0,9 % хлорида натрия). Это не менее важно при культивировании клеток и тканей, а также органов животных и растений.

Активный транспорт протекает с затратой энергии АТФ от меньшей концентрации вещества к большей. Он осуществляется с помощью специальных белков-насосов. Белки перекачивают через мембрану ионы К⁺, Na⁺, Са²⁺ и другие, что способствует транспорту важнейших органических веществ, а также возникновению нервных импульсов и т. д.

Эндоцитоз — это активный процесс поглощения веществ клеткой, при котором мембрана образует впячивания, а затем формирует мембранные пузырьки — фагосомы, в которых заключены поглощаемые объекты. Затем с фагосомой сливается первичная лизосома, и образуется вторичная лизосома, или фаголизосома, или пищеварительная вакуоль. Содержимое пузырька расщепляется ферментами лизосом, а продукты расщепления поглощаются и усваиваются клеткой. Непереваренные остатки удаляются из клетки путем экзоцитоза. Различают два основных вида эндоцитоза: фагоцитоз и пиноцитоз.

Фагоцитоз — это процесс захвата клеточной поверхностью и поглощения клеткой твердых частиц, а пиноцитоз — жидкости. Фагоцитоз протекает в основном в животных клетках (одноклеточные животные, лейкоциты человека), он обеспечивает их питание, а часто и защиту организма . Путем пиноцитоза происходит поглощение белков, комплексов антиген-антитела в процессе иммунных реакций и т. д. Однако путем пиноцитоза или фагоцитоза в клетку также попадают многие вирусы. В клетках растений и грибов фагоцитоз практически невозможен, так как они окружены прочными клеточными оболочками.

Экзоцитоз — процесс, обратный эндоцитозу. Таким образом выделяются непереваренные остатки пищи из пищеварительных вакуолей, выводятся необходимые для жизнедеятельности клетки и организма в целом вещества. Например, передача нервных импульсов происходит благодаря выделению посылающим импульс нейроном химических посредников — медиаторов, а в растительных клетках так выделяются вспомогательные углеводы клеточной оболочки.

Клеточные оболочки клеток растений, грибов и бактерий. Снаружи от мембраны клетка может выделять прочный каркас — клеточную оболочку, или клеточную стенку.

У растений основу клеточной оболочки составляет целлюлоза, упакованная в пучки по 50–100 молекул. Промежутки между ними заполняют вода и другие углеводы. Оболочка растительной клетки пронизана канальцами — плазмодесмами, через которые проходят мембраны эндоплазматической сети. По плазмодесмам осуществляется транспорт веществ между клетками. Однако транспорт веществ, например воды, может происходить и по самим клеточным стенкам. Со временем в клеточной оболочке растений накапливаются различные вещества, в том числе дубильные или жироподобные, что приводит к одревеснению или опробковению самой клеточной стенки, вытеснению воды и отмиранию клеточного содержимого. Между клеточными стенками соседних клеток растений располагаются желеобразные прокладки — срединные пластинки, которые скрепляют их между собой и цементируют тело растения в целом. Они разрушаются только в процессе созревания плодов и при опадании листьев.

Клеточные стенки клеток грибов образованы хитином — углеводом, содержащим азот. Они достаточно прочны и являются внешним скелетом клетки, но все же, как и у растений, препятствуют фагоцитозу.

У бактерий в состав клеточной стенки входит углевод с фрагментами пептидов — муреин, однако его содержание существенно различается у разных групп бактерий. Поверх от клеточной стенки могут выделяться также иные полисахариды, образующие слизистую капсулу, защищающую бактерии от внешних воздействий.

Оболочка определяет форму клетки, служит механической опорой, выполняет защитную функцию, обеспечивает осмотические свойства клетки, ограничивая растяжение живого содержимого и предотвращая разрыв клетки, увеличивающейся вследствие поступления воды. Кроме того, клеточную стенку преодолевают вода и растворенные в ней вещества, прежде чем попасть в цитоплазму или, наоборот, при выходе из нее, при этом по клеточным стенкам вода транспортируется быстрее, чем по цитоплазме.

Цитоплазма

Цитоплазма — это внутреннее содержимое клетки. В нее погружены все органоиды клетки, ядро и разнообразные продукты жизнедеятельности.

Цитоплазма связывает все части клетки между собой, в ней протекают многочисленные реакции обмена веществ. Цитоплазма отделяется от окружающей среды и делится на отсеки мембранами, то есть клеткам присуще мембранное строение. Она может находиться в двух состояниях — золя и геля. Золь — это полужидкое, киселеобразное состояние цитоплазмы, при котором процессы жизнедеятельности протекают наиболее интенсивно, а гель — более плотное, студнеобразное состояние, затрудняющее протекание химических реакций и транспорт веществ.

Жидкая часть цитоплазмы без органоидов называется гиалоплазмой. Гиалоплазма, или цитозоль, представляет собой коллоидный раствор, в котором находится своеобразная взвесь достаточно крупных частиц, например белков, окруженных диполями молекул воды. Осаждения этой взвеси не происходит вследствие того, что они имеют одинаковый заряд и отталкиваются друг от друга.

Органоиды

Органоиды — это постоянные компоненты клетки, выполняющие определенные функции.

В зависимости от особенностей строения их делят на мембранные и немембранные. Мембранные органоиды, в свою очередь, относят к одномембранным (эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи и лизосомы) или двумембранным (митохондрии, пластиды и ядро). Немембранными органоидами являются рибосомы, микротрубочки, микрофиламенты и клеточный центр. Прокариотам из перечисленных органоидов присущи только рибосомы.

Строение и функции ядра. Ядро — крупный двумембранный органоид, лежащий в центре клетки или на ее периферии. Размеры ядра могут колебаться в пределах 3–35 мкм. Форма ядра чаще сферическая или эллипсоидная, однако имеются также палочковидные, веретеновидные, бобовидные, лопастные и даже сегментированные ядра. Некоторые исследователи считают, что форма ядра соответствует форме самой клетки.

Большинство клеток имеет одно ядро, но, например, в клетках печени и сердца их может быть два, а в ряде нейронов — до 15. Волокна скелетных мышц содержат обычно много ядер, однако они не являются клетками в полном смысле этого слова, поскольку образуются в результате слияния нескольких клеток.

Ядро окружено ядерной оболочкой, а его внутреннее пространство заполнено ядерным соком, или нуклеоплазмой (кариоплазмой), в которую погружены хроматин и ядрышко. Ядро выполняет такие важнейшие функции, как хранение и передача наследственной информации, а также контроль жизнедеятельности клетки.

Роль ядра в передаче наследственной информации была убедительно доказана в экспериментах с зеленой водорослью ацетабулярией. В единственной гигантской клетке, достигающей в длину 5 см, различают шляпку, ножку и ризоид. При этом она содержит только одно ядро, расположенное в ризоиде. В 1930-е годы И. Хеммерлинг пересадил ядро одного вида ацетабулярии с зеленой окраской в ризоид другого вида, с коричневой окраской, у которого ядро было удалено. Через некоторое время у растения с пересаженным ядром выросла новая шляпка, как у водоросли- донора ядра. В то же время отделенные от ризоида шляпка или ножка, не содержащие ядра, через некоторое время погибали.

Ядерная оболочка образована двумя мембранами — наружной и внутренней, между которыми есть пространство. Межмембранное пространство сообщается с полостью шероховатой эндоплазматической сети, а наружная мембрана ядра может нести рибосомы. Ядерная оболочка пронизана многочисленными порами, окантованными специальными белками. Через поры происходит транспорт веществ: в ядро попадают необходимые белки (в т. ч. ферменты), ионы, нуклеотиды и другие вещества, и покидают его молекулы РНК, отработанные белки, субъ единицы рибосом. Таким образом, функциями ядерной оболочки являются отделение содержимого ядра от цитоплазмы, а также регуляция обмена веществ между ядром и цитоплазмой.

Нуклеоплазмой называют содержимое ядра, в которое погружены хроматин и ядрышко. Она представляет собой коллоидный раствор, по химическому составу напоминающий цитоплазму. Ферменты нуклеоплазмы катализируют обмен аминокислот, нуклеотидов, белков и др. Нуклеоплазма связана с гиалоплазмой через ядерные поры. Функции нуклеоплазмы, как и гиалоплазмы, состоят в обеспечении взаимосвязи всех структурных компонентов ядра и осуществлении ряда ферментных реакций.

Хроматином называют совокупность тонких нитей и гранул, погруженных в нуклеоплазму. Выявить его можно только при окрашивании, так как коэффициенты преломления хроматина и нуклеоплазмы приблизительно одинаковы. Нитчатый компонент хроматина называют эухроматином, а гранулярный — гетерохроматином. Эухроматин слабо уплотнен, поскольку с него считывается наследственная информация, тогда как более спирализованный гетерохроматин является генетически неактивным.

Хроматин представляет собой структурное видоизменение хромосом в неделящемся ядре. Таким образом, хромосомы постоянно присутствуют в ядре, изменяется лишь их состояние в зависимости от функции, которую ядро выполняет в данный момент.

В состав хроматина в основном входят белки-нуклеопротеины (дезоксирибонуклеопротеины и рибонуклеопротеины), а также ферменты, важнейшие из которых связаны с синтезом нуклеиновых кислот, и некоторые другие вещества.

Функции хроматина состоят, во-первых, в синтезе специфических для данного организма нуклеиновых кислот, которые направляют синтез специфических белков, во-вторых, в передаче наследственных свойств от материнской клетки дочерним, для чего хроматиновые нити в процессе деления упаковываются в хромосомы.

Ядрышко — сферическое, хорошо заметное под микроскопом тельце диаметром 1–3 мкм. Оно формируется на участках хроматина, в которых закодирована информация о структуре рРНК и белках рибосом. Ядрышко в ядре часто одно, однако в тех клетках, где происходят интенсивные процессы жизнедеятельности, ядрышек может быть два и более. Функции ядрышек — синтез рРНК и сборка субъединиц рибосом путем объединения рРНК с белками, поступающими из цитоплазмы.

Митохондрии — двумембранные органоиды округлой, овальной или палочковидной формы, хотя встречаются и спиралевидные (в сперматозоидах). Диаметр митохондрий составляет до 1 мкм, а длина — до 7 мкм. Пространство внутри митохондрий заполнено матриксом. Матрикс — это основное вещество митохондрий. В него погружены кольцевая молекула ДНК и рибосомы. Наружная мембрана митохондрий гладкая, она непроницаема для многих веществ. Внутренняя мембрана имеет выросты — кристы, увеличивающие площадь поверхности мембран для протекания химических реакций. На поверхности мембраны расположены многочисленные белковые комплексы, составляющие так называемую дыхательную цепь, а также грибовидные ферменты АТФ-синтетазы. В митохондриях протекает аэробный этап дыхания, в ходе которого происходит синтез АТФ.

Пластиды — крупные двумембранные органоиды, характерные только для растительных клеток. Внутреннее пространство пластид заполнено стромой, или матриксом. В строме находится более или менее развитая система мембранных пузырьков — тилакоидов, которые собраны в стопки — граны, а также собственная кольцевая молекула ДНК и рибосомы. Различают четыре основных типа пластид: хлоропласты, хромопласты, лейкопласты и пропластиды.

Хлоропласты — это зеленые пластиды диаметром 3–10 мкм, хорошо различимые под микроскопом. Они содержатся только в зеленых частях растений — листьях, молодых стеблях, цветках и плодах. Хлоропласты в основном имеют овальную или эллипсоидную формы, но могут быть также чашевидными, спиралевидными и даже лопастными. Количество хлоропластов в клетке в среднем составляет от 10 до 100 штук. Однако, например, у некоторых водорослей он может быть один, иметь значительные размеры и сложную форму — тогда его называют хроматофором. В других случаях количество хлоропластов может достигать нескольких сотен, при этом их размеры невелики. Окраска хлоропластов обусловлена основным пигментом фотосинтеза — хлорофиллом, хотя в них содержатся и дополнительные пигменты — каротиноиды. Каротиноиды становятся заметными только осенью, когда хлорофилл в стареющих листьях разрушается. Основной функцией хлоропластов является фотосинтез. Световые реакции фотосинтеза протекают на мембранах тилакоидов, на которых закреплены молекулы хлорофилла, а темновые реакции — в строме, где содержатся многочисленные ферменты.

Хромопласты — это желтые, оранжевые и красные пластиды, содержащие пигменты каротиноиды. Форма хромопластов может также существенно варьировать: они бывают трубчатыми, сферическими, кристаллическими и др. Хромопласты придают окраску цветкам и плодам растений, привлекая опылителей и распространителей семян и плодов.

Лейкопласты — это белые или бесцветные пластиды в основном округлой или овальной формы. Они распространены в нефотосинтезирующих частях растений, например в кожице листа, клубнях картофеля и т. д. В них откладываются в запас питательные вещества, чаще всего крахмал, но у некоторых растений это могут быть белки или масло.

Пластиды образуются в растительных клетках из пропластид, которые имеются уже в клетках образовательной ткани и представляют собой небольшие двумембранные тельца. На ранних этапах развития разные виды пластид способны превращаться друг в друга: при попадании на свет лейкопласты клубня картофеля и хромопласты корнеплода моркови зеленеют.

Пластиды и митохондрии называют полуавтономными органоидами клетки, так как они имеют собственные молекулы ДНК и рибосомы, осуществляют синтез белка и делятся независимо от деления клеток. Эти особенности объясняются происхождением от одноклеточных прокариотических организмов. Однако «самостоятельность » митохондрий и пластид является ограниченной, так как их ДНК содержит слишком мало генов для свободного существования, остальная же информация закодирована в хромосомах ядра, что позволяет ему контролировать данные органоиды.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС), или эндоплазматический ретикулум (ЭР), — это одномембранный органоид, представляющий собой сеть мембранных полостей и канальцев, занимающих до 30 % содержимого цитоплазмы. Диаметр канальцев ЭПС составляет около 25–30 нм. Различают два вида ЭПС — шероховатую и гладкую. Шероховатая ЭПС несет рибосомы, на ней происходит синтез белков. Гладкая ЭПС лишена рибосом. Ее функция — синтез липидов и углеводов, а также транспорт, запасание и обезвреживание токсических веществ. Она особенно развита в тех клетках, где происходят интенсивные процессы обмена веществ, например в клетках печени — гепатоцитах — и волокнах скелетных мышц. Вещества, синтезированные в ЭПС, транспортируются в аппарат Гольджи. В ЭПС происходит также сборка мембран клетки, однако их формирование завершается в аппарате Гольджи.

Аппарат Гольджи, или комплекс Гольджи, — одномембранный органоид, образованный системой плоских цистерн, канальцев и отшнуровывающихся от них пузырьков. Структурной единицей аппарата Гольджи является диктиосома — стопка цистерн, на один полюс которой приходят вещества из ЭПС, а с противоположного полюса, подвергшись определенным превращениям, они упаковываются в пузырьки и направляются в другие части клетки. Диаметр цистерн — порядка 2 мкм, а мелких пузырьков — около 20–30 мкм. Основные функции комплекса Гольджи — синтез некоторых веществ и модификация (изменение) белков, липидов и углеводов, поступающих из ЭПС, окончательное формирование мембран, а также транспорт веществ по клетке, обновление ее структур и образование лизосом. Свое название аппарат Гольджи получил в честь итальянского ученого Камилло Гольджи, впервые обнаружившего данный органоид (1898).

Лизосомы — небольшие одномембранные органоиды до 1 мкм в диаметре, в которых содержатся гидролитические ферменты, участвующие во внутриклеточном пищеварении. Мембраны лизосом слабопроницаемы для этих ферментов, поэтому выполнение лизосомами своих функций происходит очень точно и адресно. Так, они принимают активное участие в процессе фагоцитоза, образуя пищеварительные вакуоли, а в случае голодания или повреждения определенных частей клетки переваривают их, не затрагивая иных. Недавно была открыта роль лизосом в процессах клеточной гибели.

Вакуоль — это полость в цитоплазме растительных и животных клеток, ограниченная мембраной и заполненная жидкостью. В клетках простейших обнаруживаются пищеварительные и сократительные вакуоли. Первые принимают участие в процессе фагоцитоза, так как в них происходит расщепление питательных веществ. Вторые обеспечивают поддержание водно-солевого баланса за счет осморегуляции. У многоклеточных животных в основном встречаются пищеварительные вакуоли.

В растительных клетках вакуоли присутствуют всегда, они окружены специальной мембраной и заполнены клеточным соком. Мембрана, окружающая вакуоль, по химическому составу, строению и выполняемым функциям близка к плазматической мембране. Клеточный сок представляет собой водный раствор различных неорганических и органических веществ, в том числе минеральных солей, органических кислот, углеводов, белков, гликозидов, алкалоидов и др. Вакуоль может занимать до 90 % объема клетки и оттеснять ядро на периферию. Эта часть клетки выполняет запасающую, выделительную, осмотическую, защитную, лизосомную и другие функции, поскольку в ней накапливаются питательные вещества и отходы жизнедеятельности, она обеспечивает поступление воды и поддержание формы и объема клетки, а также содержит ферменты расщепления многих компонентов клетки. К тому же биологически активные вещества вакуолей способны препятствовать поеданию этих растений многими животными. У ряда растений за счет разбухания вакуолей происходит рост клетки растяжением.

Вакуоли имеются также и в клетках некоторых грибов и бактерий, однако у грибов они выполняют только функцию осморегуляции, а у цианобактерий поддерживают плавучесть и участвуют в процессах усвоения азота из воздуха.

Рибосомы — небольшие немембранные органоиды диаметром 15–20 мкм, состоящие из двух субъединиц — большой и малой. Субъединицы рибосом эукариот собираются в ядрышке, а затем транспортируются в цитоплазму. Рибосомы прокариот, митохондрий и пластид меньше по величине, чем рибосомы эукариот. В состав субъединиц рибосом входят рРНК и белки.

Количество рибосом в клетке может достигать нескольких десятков миллионов: в цитоплазме, митохондриях и пластидах они находятся в свободном состоянии, а на шероховатой ЭПС — в связанном. Они принимают участие в синтезе белка, в частности, осуществляют процесс трансляции — биосинтеза полипептидной цепи на молекуле иРНК. На свободных рибосомах синтезируются белки гиалоплазмы, митохондрий, пластид и собственные белки рибосом, тогда как на прикрепленных к шероховатой ЭПС рибосомах осуществляется трансляция белков для выведения из клеток, сборки мембран, образования лизосом и вакуолей.

Рибосомы могут находиться в гиалоплазме поодиночке или собираться в группы при одновременном синтезе на одной иРНК сразу нескольких полипептидных цепей. Такие группы рибосом называются полирибосомами, или полисомами.

Микротрубочки — это цилиндрические полые немембранные органоиды, которые пронизывают всю цитоплазму клетки. Их диаметр составляет около 25 нм, толщина стенки — 6–8 нм. Они образованы многочисленными молекулами белка тубулина, которые сначала формируют 13 нитей, напоминающих бусы, а затем собираются в микротрубочку. Микротрубочки образуют цитоплазматическую сеть, которая придает клетке форму и объем, связывают плазматическую мембрану с другими частями клетки, обеспечивают транспорт веществ по клетке, принимают участие в движении клетки и внутриклеточных компонентов, а также в делении генетического материала. Они входят в состав клеточного центра и органоидов движения — жгутиков и ресничек.

Микрофиламенты, или микронити, также являются немембранными органоидами, однако они имеют нитевидную форму и образованы не тубулином, а актином. Они принимают участие в процессах мембранного транспорта, межклеточном узнавании, делении цитоплазмы клетки и в ее движении. В мышечных клетках взаимодействие актиновых микрофиламентов с миозиновыми нитями обеспечивает сокращение.

Микротрубочки и микрофиламенты образуют внутренний скелет клетки — цитоскелет. Он представляет собой сложную сеть волокон, обеспечивающих механическую опору для плазматической мембраны, определяет форму клетки, расположение клеточных органоидов и их перемещение в процессе деления клетки.

Клеточный центр — немембранный органоид, располагающийся в животных клетках вблизи ядра; в растительных клетках он отсутствует. Его длина составляет около 0.2–0.3 мкм, а диаметр — 0.1–0.15 мкм. Клеточный центр образован двумя центриолями, лежащими во взаимно перпендикулярных плоскостях, и лучистой сферой из микротрубочек. Каждая центриоль образована девятью группами микротрубочек, собранных по три, т. е. триплетами. Клеточный центр принимает участие в процессах сборки микротрубочек, делении наследственного материала клетки, а также в образовании жгутиков и ресничек.

Органоиды движения. Жгутики и реснички представляют собой выросты клетки, покрытые плазмалеммой. Основу этих органоидов составляют девять пар микротрубочек, расположенных по периферии, и две свободные микротрубочки в центре. Микротрубочки связаны между собой различными белками, обеспечивающими их согласованное отклонение от оси — колебание. Колебания энергозависимы, то есть на этот процесс тратится энергия макроэргических связей АТФ. Восстановление утраченных жгутиков и ресничек является функцией базальных телец, или кинетосом, расположенных в их основании.

Длина ресничек составляет около 10–15 нм, а жгутиков — 20–50 мкм. За счет строго направленных движений жгутиков и ресничек осуществляется не только движение одноклеточных животных, сперматозоидов и др., но и происходит очистка дыхательных путей, продвижение яйцеклетки по маточным трубам, поскольку все эти части организма человека выстланы реснитчатым эпителием.

Включения

Включения — это непостоянные компоненты клетки, которые образуются и исчезают в процессе ее жизнедеятельности. К ним относят как запасные вещества, например, зерна крахмала или белка в растительных клетках, гранулы гликогена в клетках животных и грибов, волютина у бактерий, капли жира во всех типах клеток, так и отходы жизнедеятельности, в частности, непереваренные в результате фагоцитоза остатки пищи, образующие так называемые остаточные тельца.

Взаимосвязь строения и функций частей и органоидов клетки — основа ее целостности

Каждая из частей клетки, с одной стороны, является обособленной структурой со специфическим строением и функциями, а с другой — компонентом более сложной системы, называемой клеткой. Бульшая часть наследственной информации эукариотической клетки сосредоточена в ядре, однако само ядро не в состоянии обеспечить ее реализацию, поскольку для этого необходимы как минимум цитоплазма, выступающая как основное вещество, и рибосомы, на которых и происходит этот синтез. Большинство рибосом расположено на гранулярной эндоплазматической сети, откуда белки чаще всего транспортируются в комплекс Гольджи, а затем после модификации — в те части клетки, для которых они предназначены, или выводятся наружу. Мембранные упаковки белков и углеводов могут встраиваться в мембраны органоидов и цитоплазматическую мембрану, обеспечивая их постоянное обновление. От комплекса Гольджи отшнуровываются также выполняющие важнейшие функции лизосомы и вакуоли. Например, без лизосом клетки быстро превратились бы в свое образную свалку отработанных молекул и структур.

Протекание всех этих процессов требует энергии, вырабатываемой митохондриями, а у растений — и хлоропластами. И хотя эти органоиды являются относительно автономными, т. к. имеют собственные молекулы ДНК, часть их белков все равно кодируется ядерным геномом и синтезируется в цитоплазме.

Таким образом, клетка представляет собой неразрывное единство составляющих ее компонентов, каждый из которых выполняет свою уникальную функцию.

Обмен веществ и превращения энергии — свойства живых организмов. Энергетический и пластический обмен, их взаимосвязь. Стадии энергетического обмена. Брожение и дыхание. Фотосинтез, его значение, космическая роль. Фазы фотосинтеза. Световые и темновые реакции фотосинтеза, их взаимосвязь. Хемосинтез. Роль хемосинтезирующих бактерий на Земле

Обмен веществ и превращения энергии — свойства живых организмов

Клетку можно уподобить миниатюрной химической фабрике, на которой происходят сотни и тысячи химических реакций.

Обмен веществ — совокупность химических превращений, направленных на сохранение и самовоспроизведение биологических систем.

Он включает в себя поступление веществ в организм в процессе питания и дыхания, внутриклеточный обмен веществ, или метаболизм, а также выделение конечных продуктов обмена.

Обмен веществ неразрывно связан с процессами превращения одних видов энергии в другие. Например, в процессе фотосинтеза световая энергия запасается в виде энергии химических связей сложных органических молекул, а в процессе дыхания она высвобождается и расходуется на синтез новых молекул, механическую и осмотическую работу, рассеивается в виде тепла и т. д.

Протекание химических реакций в живых организмах обеспечивается благодаря биологическим катализаторам белковой природы — ферментам, или энзимам. Как и другие катализаторы, ферменты ускоряют протекание химических реакций в клетке в десятки и сотни тысяч раз, а иногда и вообще делают их возможными, но не изменяют при этом ни природы, ни свойств конечного продукта (продуктов) реакции и не изменяются сами. Ферменты могут быть как простыми, так и сложными белками, в состав которых, кроме белковой части, входит и небелковая — кофактор (кофермент). Примерами ферментов являются амилаза слюны, расщепляющая полисахариды при длительном пережевывании, и пепсин, обеспечивающий переваривание белков в желудке.

Ферменты отличаются от катализаторов небелковой природы высокой специфичностью действия, значительным увеличением с их помощью скорости реакции, а также возможностью регуляции действия за счет изменения условий протекания реакции либо взаимодействия с ними различных веществ. К тому же и условия, в которых протекает ферментный катализ, существенно отличаются от тех, при которых идет неферментный: оптимальной для функционирования ферментов в организме человека является температура $37°С$, давление должно быть близким к атмосферному, а $рН$ среды может существенно колебаться. Так, для амилазы необходима щелочная среда, а для пепсина — кислая.

Механизм действия ферментов заключается в снижении энергии активации веществ (субстратов), вступающих в реакцию, за счет образования промежуточных фермент-субстратных комплексов.

Энергетический и пластический обмен, их взаимосвязь

Метаболизм складывается из двух одновременно протекающих в клетке процессов: пластического и энергетического обменов.

Пластический обмен (анаболизм, ассимиляция) представляет собой совокупность реакций синтеза, которые идут с затратой энергии АТФ. В процессе пластического обмена синтезируются органические вещества, необходимые клетке. Примером реакций пластического обмена являются фотосинтез, биосинтез белка и репликация (самоудвоение) ДНК.

Энергетический обмен (катаболизм, диссимиляция) — это совокупность реакций расщепления сложных веществ до более простых. В результате энергетического обмена выделяется энергия, запасаемая в виде АТФ. Наиболее важными процессами энергетического обмена являются дыхание и брожение.

Пластический и энергетический обмены неразрывно связаны, поскольку в процессе пластического обмена синтезируются органические вещества и для этого необходима энергия АТФ, а в процессе энергетического обмена органические вещества расщепляются и высвобождается энергия, которая затем будет израсходована на процессы синтеза.

Энергию организмы получают в процессе питания, а высвобождают ее и переводят в доступную форму в основном в процессе дыхания. По способу питания все организмы делятся на автотрофов и гетеротрофов. Автотрофы способны самостоятельно синтезировать органические вещества из неорганических, а гетеротрофы используют исключительно готовые органические вещества.

Стадии энергетического обмена

Несмотря на всю сложность реакций энергетического обмена, его условно подразделяют на три этапа: подготовительный, анаэробный (бескислородный) и аэробный (кислородный).

На подготовительном этапе молекулы полисахаридов, липидов, белков, нуклеиновых кислот распадаются на более простые, например, глюкозу, глицерин и жирные кислоты, аминокислоты, нуклеотиды и др. Этот этап может протекать непосредственно в клетках либо в кишечнике, откуда расщепленные вещества доставляются с током крови.

Анаэробный этап энергетического обмена сопровождается дальнейшим расщеплением мономеров органических соединений до еще более простых промежуточных продуктов, например, пировиноградной кислоты, или пирувата. Он не требует присутствия кислорода, и для многих организмов, обитающих в иле болот или в кишечнике человека, является единственным способом получения энергии. Анаэробный этап энергетического обмена протекает в цитоплазме.

Бескислородному расщеплению могут подвергаться различные вещества, однако довольно часто субстратом реакций оказывается глюкоза.{+} + 2Н_2О$.

Образование АТФ из АДФ происходит вследствие прямого переноса фосфат-аниона с предварительно фосфорилированного сахара и называется субстратным фосфорилированием.

Аэробный этап энергетического обмена может происходить только в присутствии кислорода, при этом промежуточные соединения, образовавшиеся в процессе бескислородного расщепления, окисляются до конечных продуктов (углекислого газа и воды) и выделяется большая часть энергии, запасенной в химических связях органических соединений. Она переходит в энергию макроэргических связей 36 молекул АТФ. Этот этап также называется тканевым дыханием. В случае отсутствия кислорода промежуточные соединения превращаются в другие органические вещества, и этот процесс называется брожением.

Дыхание

Механизм клеточного дыхания схематически изображен на рис.

Аэробное дыхание происходит в митохондриях, при этом пировиноградная кислота сначала утрачивает один атом углерода, что сопровождается синтезом одного восстановительного эквивалента $НАДН + Н^{+}$ и молекулы ацетилкофермента А (ацетил-КоА):

$С_3Н_4О_3 + НАД + Н~КоА → СН_3СО~КоА + НАДН + Н^{+} + СО_2↑$.{+}$.

При брожении с помощью микроорганизмов из пировиноградной кислоты могут образоваться также уксусная, масляная, муравьиная кислоты и др.

АТФ, полученная в результате энергетического обмена, расходуется в клетке на различные виды работы: химическую, осмотическую, электрическую, механическую и регуляторную. Химическая работа заключается в биосинтезе белков, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот и других жизненно важных соединений. К осмотической работе относят процессы поглощения клеткой и выведения из нее веществ, которые во внеклеточном пространстве находятся в концентрациях, больших, чем в самой клетке. Электрическая работа тесно взаимосвязана с осмотической, поскольку именно в результате перемещения заряженных частиц через мембраны формируется заряд мембраны и приобретаются свойства возбудимости и проводимости. Механическая работа сопряжена с движением веществ и структур внутри клетки, а также клетки в целом. К регуляторной работе относят все процессы, направленные на координацию процессов в клетке.

Фотосинтез, его значение, космическая роль

Фотосинтезом называют процесс преобразования энергии света в энергию химических связей органических соединений с участием хлорофилла.

В результате фотосинтеза образуется около 150 млрд тонн органического вещества и приблизительно 200 млрд тонн кислорода ежегодно. Этот процесс обеспечивает круговорот углерода в биосфере, не давая накапливаться углекислому газу и препятствуя тем самым возникновению парникового эффекта и перегреву Земли. Образующиеся в результате фотосинтеза органические вещества не расходуются другими организмами полностью, значительная их часть в течение миллионов лет образовала залежи полезных ископаемых (каменного и бурого угля, нефти). В последнее время в качестве топлива начали использовать также рапсовое масло («биодизель») и спирт, полученный из растительных остатков. Из кислорода под действием электрических разрядов образуется озон, который формирует озоновый экран, защищающий все живое на Земле от губительного действия ультрафиолетовых лучей.

Наш соотечественник, выдающийся физиолог растений К. А. Тимирязев (1843–1920) назвал роль фотосинтеза «космической», поскольку он связывает Землю с Солнцем (космосом), обеспечивая приток энергии на планету.

Фазы фотосинтеза. Световые и темновые реакции фотосинтеза, их взаимосвязь

В 1905 году английский физиолог растений Ф. Блэкмен обнаружил, что скорость фотосинтеза не может увеличиваться беспредельно, какой-то фактор ограничивает ее. На основании этого он выдвинул предположение о наличии двух фаз фотосинтеза: световой и темновой. При низкой интенсивности освещения скорость световых реакций возрастает пропорционально нарастанию силы света, и, кроме того, данные реакции не зависят от температуры, поскольку для их протекания не нужны ферменты. Световые реакции протекают на мембранах тилакоид.

Скорость темновых реакций, напротив, возрастает с повышением температуры, однако по достижении температурного порога в $30°С$ этот рост прекращается, что свидетельствует о ферментативном характере указанных превращений, происходящих в строме. Следует отметить, что свет также оказывает на темновые реакции определенное влияние, несмотря на то, что они называются темновыми.

Световая фаза фотосинтеза протекает на мембранах тилакоидов, несущих несколько типов белковых комплексов, основными из которых являются фотосистемы I и II, а также АТФсинтаза. В состав фотосистем входят пигментные комплексы, в которых, кроме хлорофилла, присутствуют и каротиноиды. Каротиноиды улавливают свет в тех областях спектра, в которых этого не делает хлорофилл, а также защищают хлорофилл от разрушения светом высокой интенсивности.

Кроме пигментных комплексов, фотосистемы включают и ряд белков-акцепторов электронов, которые последовательно передают друг другу электроны от молекул хлорофилла. Последовательность этих белков называется электронтранспортной цепью хлоропластов.

С фотосистемой II также ассоциирован специальный комплекс белков, который обеспечивает выделение кислорода в процессе фотосинтеза. Этот кислородвыделяющий комплекс содержит ионы марганца и хлора.{-} + {1}/{2}O_2↑$.

Генетическая информация в клетке. Гены, генетический код и его свойства. Матричный характер реакций биосинтеза. Биосинтез белка и нуклеиновых кислот

Генетическая информация в клетке

Воспроизведение себе подобных является одним из фундаментальных свойств живого. Благодаря этому явлению существует сходство не только между организмами, но и между отдельными клетками, а также их органоидами (митохондриями и пластидами). Материальной основой этого сходства является передача зашифрованной в последовательности нуклеотидов ДНК генетической информации, которая осуществляется благодаря процессам репликации (самоудвоения) ДНК. Реа лизуются все признаки и свойства клеток и организмов благодаря белкам, структуру которых в первую очередь и определяют последовательности нуклеотидов ДНК. Поэтому первостепенное значение в процессах метаболизма играет именно биосинтез нуклеиновых кислот и белка. Структурной единицей наследственной информации является ген.

Гены, генетический код и его свойства

Наследственная информация в клетке не является монолитной, она разбита на отдельные «слова» — гены.

Ген — это элементарная единица генетической информации.

Работы по программе «Геном человека», которые проводились одновременно в нескольких странах и были завершены в начале нынешнего века, дали нам понимание того, что у человека всего около 25–30 тыс. генов, но информация с большей части нашей ДНК не считывается никогда, так как в ней содержится огромное количество бессмысленных участков, повторов и генов, кодирующих признаки, утратившие значение для человека (хвост, оволосение тела и др.). Кроме того, был расшифрован ряд генов, отвечающих за развитие наследственных заболеваний, а также генов-мишеней лекарственных препаратов. Однако практическое применение результатов, полученных в ходе реализации данной программы, откладывается до тех пор, пока не будут расшифрованы геномы большего количества людей и станет понятно, чем же все-таки они различаются.

Гены, кодирующие первичную структуру белка, рибосомальной или транспортной РНК называются структурными, а гены, обеспечивающие активацию или подавление считывания информации со структурных генов, — регуляторными. Однако даже структурные гены содержат регуляторные участки.

Наследственная информация организмов зашифрована в ДНК в виде определенных сочетаний нуклеотидов и их последовательности — генетического кода. Его свойствами являются: триплетность, специфичность, универсальность, избыточность и неперекрываемость. Кроме того, в генетическом коде отсутствуют знаки препинания.

Каждая аминокислота закодирована в ДНК тремя нуклеотидами — триплетом, например, метионин закодирован триплетом ТАЦ, то есть код триплетен. С другой стороны, каждый триплет кодирует только одну аминокислоту, в чем заключается его специфичность или однозначность. Генетический код универсален для всех живых организмов, то есть наследственная информация о белках человека может считываться бактериями и наоборот. Это свидетельствует о единстве происхождения органического мира. Однако 64 комбинациям нуклеотидов по три соответствует только 20 аминокислот, вследствие чего одну аминокислоту может кодировать 2–6 триплетов, то есть генетический код избыточен, или вырожден. Три триплета не имеют соответствующих аминокислот, их называют стоп-кодонами, так как они обозначают окончание синтеза полипептидной цепи.

Последовательность оснований в триплетах ДНК и кодируемые ими аминокислоты

*Стоп-кодон, означающий конец синтеза полипептидной цепи.

Сокращения названий аминокислот:

Ала — аланин

Арг — аргинин

Асн — аспарагин

Асп — аспарагиновая кислота

Вал — валин

Гис — гистидин

Гли — глицин

Глн — глутамин

Глу — глутаминовая кислота

Иле — изолейцин

Лей — лейцин

Лиз — лизин

Мет — метионин

Про — пролин

Сер — серин

Тир — тирозин

Тре — треонин

Три — триптофан

Фен — фенилаланин

Цис — цистеин

Если начать считывание генетической информации не с первого нуклеотида в триплете, а со второго, то произойдет не только сдвижка рамки считывания — синтезированный таким образом белок будет совсем иным не только по последовательности нуклеотидов, но и по структуре и свойствам. Между триплетами отсутствуют какие бы то ни было знаки препинания, поэтому нет никаких препятствий для сдвижки рамки считывания, что открывает простор для возникновения и сохранения мутаций.

Матричный характер реакций биосинтеза

Клетки бактерий способны удваиваться каждые 20–30 минут, а клетки эукариот — каждые сутки и даже чаще, что требует высокой скорости и точности репликации ДНК. Кроме того, каждая клетка содержит сотни и тысячи копий многих белков, особенно ферментов, следовательно, для их воспроизведения неприемлем «штучный» способ их производства. Более прогрессивным способом является штамповка, которая позволяет получить многочисленные точные копии продукта и к тому же снизить его себестоимость. Для штамповки необходима матрица, с которой осуществляется оттиск.

В клетках принцип матричного синтеза заключается в том, что новые молекулы белков и нуклеиновых кислот синтезируются в соответствии с программой, заложенной в структуре ранее существовавших молекул тех же нуклеиновых кислот (ДНК или РНК).

Биосинтез белка и нуклеиновых кислот

Репликация ДНК. ДНК представляет собой двухцепочечный биополимер, мономерами которого являются нуклеотиды. Если бы биосинтез ДНК происходил по принципу ксерокопирования, то неизбежно возникали бы многочисленные искажения и погрешности в наследственной информации, которые в конечном итоге привели бы к гибели новых организмов. Поэтому процесс удвоения ДНК происходит иным, полуконсервативным способом: молекула ДНК расплетается, и на каждой из цепей синтезируется новая цепь по принципу комплементарности. Процесс самовоспроизведения молекулы ДНК, обеспечивающий точное копирование наследственной информации и передачу ее из поколения в поколение, называется репликацией (от лат. репликацио — повторение). В результате репликации образуются две абсолютно точные копии материнской молекулы ДНК, каждая из которых несет по одной копии материнской.

Процесс репликации на самом деле крайне сложен, так как в нем участвует целый ряд белков. Одни из них раскручивают двойную спираль ДНК, другие разрывают водородные связи между нуклеотидами комплементарных цепей, третьи (например, фермент ДНК-полимераза) подбирают по принципу комплементарности новые нуклеотиды и т. д. Образовавшиеся в результате репликации две молекулы ДНК в процессе деления расходятся по двум вновь образующимся дочерним клеткам.

Ошибки в процессе репликации возникают крайне редко, однако если они и происходят, то очень быстро устраняются как ДНК-полимеразами, так и специальными ферментами репарации, поскольку любая ошибка в последовательности нуклеотидов может привести к необратимому изменению структуры и функций белка и, в конечном итоге, неблагоприятно сказаться на жизнеспособности новой клетки или даже особи.

Биосинтез белка. Как образно выразился выдающийся философ XIX века Ф. Энгельс: «Жизнь есть форма существования белковых тел». Структура и свойства белковых молекул определяются их первичной структурой, т. е. последовательностью аминокислот, зашифрованной в ДНК. От точности воспроизведения этой информации зависит не только существование самого полипептида, но и функционирование клетки в целом, поэтому процесс синтеза белка имеет огромное значение. Он, по-видимому, является самым сложным процессом синтеза в клетке, поскольку здесь участвует до трехсот различных ферментов и других макромолекул. Кроме того, он протекает с высокой скоростью, что требует еще большей точности.

В биосинтезе белка выделяют два основных этапа: транскрипцию и трансляцию.

Транскрипция (от лат. транскрипцио — переписывание) — это биосинтез молекул иРНК на матрице ДНК.

Поскольку молекула ДНК содержит две антипараллельных цепи, то считывание информации с обеих цепей привело бы к образованию совершенно различных иРНК, поэтому их биосинтез возможен только на одной из цепей, которую называют кодирующей, или кодогенной, в отличие от второй, некодирующей, или некодогенной. Обеспечивает процесс переписывания специальный фермент РНК-полимераза, который подбирает нуклеотиды РНК по принципу комплементарности. Этот процесс может протекать как в ядре, так и в органоидах, имеющих собственную ДНК, — митохондриях и пластидах.

Синтезированные в процессе транскрипции молекулы иРНК проходят сложный процесс подготовки к трансляции (митохондриальные и пластидные иРНК могут оставаться внутри органоидов, где и происходит второй этап биосинтеза белка). В процессе созревания иРНК к ней присоединяются первые три нуклеотида (АУГ) и хвост из адениловых нуклеотидов, длина которого определяет, сколько копий белка может синтезироваться на данной молекуле. Только потом зрелые иРНК покидают ядро через ядерные поры.

Параллельно в цитоплазме происходит процесс активации аминокислот, в ходе которого аминокислота присоединяется к соответствующей свободной тРНК. Этот процесс катализируется специальным ферментом, на него затрачивается АТФ.

Трансляция (от лат. трансляцио — передача) — это биосинтез полипептидной цепи на матрице иРНК, при котором происходит перевод генетической информации в последовательность аминокислот полипептидной цепи.

Второй этап синтеза белка чаще всего происходит в цитоплазме, например на шероховатой ЭПС. Для его протекания необходимы наличие рибосом, активация тРНК, в ходе которой они присоединяют соответствующие аминокислоты, присутствие ионов Mg2+, а также оптимальные условия среды (температура, рН, давление и т. д.).

Для начала трансляции (инициации) к готовой к синтезу молекуле иРНК присоединяется малая субъединица рибосомы, а затем по принципу комплементарности к первому кодону (АУГ) подбирается тРНК, несущая аминокислоту метионин. Лишь после этого присоединяется большая субъединица рибосомы. В пределах собранной рибосомы оказываются два кодона иРНК, первый из которых уже занят. К соседнему с ним кодону присоединяется вторая тРНК, также несущая аминокислоту, после чего между остатками аминокислот с помощью ферментов образуется пептидная связь. Рибосома передвигается на один кодон иРНК; первая из тРНК, освободившаяся от аминокислоты, возвращается в цитоплазму за следующей аминокислотой, а фрагмент будущей полипептидной цепи как бы повисает на оставшейся тРНК. К новому кодону, оказавшемуся в пределах рибосомы, присоединяется следующая тРНК, процесс повторяется и шаг за шагом полипептидная цепь удлиняется, т. е. происходит ее элонгация.

Окончание синтеза белка (терминация) происходит, как только в молекуле иРНК встретится специфическая последовательность нуклеотидов, которая не кодирует аминокислоту (стоп-кодон). После этого рибосома, иРНК и полипептидная цепь разделяются, а вновь синтезированный белок приобретает соответствующую структуру и транспортируется в ту часть клетки, где он будет выполнять свои функции.

Трансляция является весьма энергоемким процессом, поскольку на присоединение одной аминокислоты к тРНК расходуется энергия одной молекулы АТФ, еще несколько используются для продвижения рибосомы по молекуле иРНК.

Для ускорения синтеза определенных белковых молекул к молекуле иРНК могут присоединяться последовательно несколько рибосом, которые образуют единую структуру — полисому.

Клетка — генетическая единица живого. Хромосомы, их строение (форма и размеры) и функции. Число хромосом и их видовое постоянство. Соматические и половые клетки. Жизненный цикл клетки: интерфаза и митоз. Митоз — деление соматических клеток. Мейоз. Фазы митоза и мейоза. Развитие половых клеток у растений и животных. Деление клетки — основа роста, развития и размножения организмов. Роль мейоза и митоза

Клетка — генетическая единица живого

Несмотря на то, что нуклеиновые кислоты являются носителем генетической информации, реализация этой информации невозможна вне клетки, что легко доказывается на примере вирусов. Данные организмы, содержащие зачастую только ДНК или РНК, не могут самостоятельно воспроизводиться, для этого они должны использовать наследственный аппарат клетки. Даже проникнуть в клетку без помощи самой клетки они не могут, кроме как с использованием механизмов мембранного транспорта или благодаря повреждению клеток. Большинство вирусов нестабильно, они гибнут уже после нескольких часов пребывания на открытом воздухе. Следовательно, клетка является генетической единицей живого, обладающей минимальным набором компонентов для сохранения, изменения и реализации наследственной информации, а также ее передачи потомкам.

Бульшая часть генетической информации эукариотической клетки сосредоточена в ядре. Особенностью ее организации является то, что, в отличие от ДНК прокариотической клетки, молекулы ДНК эукариот не замкнуты и образуют сложные комплексы с белками — хромосомы.

Хромосомы, их строение (форма и размеры) и функции

Хромосома (от греч. хрома — цвет, окраска и сома — тело) — это структура клеточного ядра, которая содержит гены и несет определенную наследственную информацию о признаках и свойствах организма.

Иногда хромосомами называют и кольцевые молекулы ДНК прокариот. Хромосомы способны к самоудвоению, они обладают структурной и функциональной индивидуальностью и сохраняют ее в ряду поколений. Каждая клетка несет всю наследственную информацию организма, но в ней работает только небольшая часть.

Основой хромосомы является двухцепочечная молекула ДНК, упакованная с белками. У эукариот с ДНК взаимодействуют гистоновые и негистоновые белки, тогда как у прокариот гистоновые белки отсутствуют.

Лучше всего хромосомы видны под световым микроскопом в процессе деления клетки, когда они в результате уплотнения приобретают вид палочковидных телец, разделенных первичной перетяжкой — центромерой — на плечи. На хромосоме может быть также и вторичная перетяжка, которая в некоторых случаях отделяет от основной части хромосомы так называемый спутник. Концевые участки хромосом называются теломерами. Теломеры препятствуют слипанию концов хромосом и обеспечивают их прикрепление к оболочке ядра в неделящейся клетке. В начале деления хромосомы удвоены и состоят из двух дочерних хромосом — хроматид, скрепленных в центромере.

По форме различают равноплечие, неравноплечие и палочковидные хромосомы. Размеры хромосом существенно варьируют, однако средняя хромосома имеет размеры 5 $×$ 1,4 мкм.

В некоторых случаях хромосомы в результате многочисленных удвоений ДНК содержат сотни и тысячи хроматид: такие гигантские хромосомы называются политенными. Они встречаются в слюнных железах личинок дрозофилы, а также в пищеварительных железах аскариды.

Число хромосом и их видовое постоянство. Соматические и половые клетки

Согласно клеточной теории клетка является единицей строения, жизнедеятельности и развития организма. Таким образом, такие важнейшие функции живого, как рост, размножение и развитие организма обеспечиваются на клеточном уровне. Клетки многоклеточных организмов можно разделить на соматические и половые.

Соматические клетки — это все клетки тела, образующиеся в результате митотического деления.

Изучение хромосом позволило установить, что для соматических клеток организма каждого биологического вида характерно постоянное число хромосом. Например, у человека их 46. Набор хромосом соматических клеток называют диплоидным (2n), или двойным.

Половые клетки, или гаметы, — это специализированные клетки, служащие для полового размножения.

В гаметах содержится всегда вдвое меньше хромосом, чем в соматических клетках (у человека — 23), поэтому набор хромосом половых клеток называется гаплоидным (n), или одинарным. Его образование связано с мейотическим делением клетки.

Количество ДНК соматических клеток обозначается как 2c, а половых — 1с. Генетическая формула соматических клеток записывается как 2n2c, а половых — 1n1с.

В ядрах некоторых соматических клеток количество хромосом может отличаться от их количества в соматических клетках. Если это различие больше на один, два, три и т. д. гаплоидных набора, то такие клетки называют полиплоидными (три-, тетра-, пентаплоидными соответственно). В таких клетках процессы метаболизма протекают, как правило, очень интенсивно.

Количество хромосом само по себе не является видоспецифическим признаком, поскольку различные организмы могут иметь равное количество хромосом, а родственные — разное. Например, у малярийного плазмодия и лошадиной аскариды по две хромосомы, а у человека и шимпанзе — 46 и 48 соответственно.

Хромосомы человека делятся на две группы: аутосомы и половые хромосомы (гетерохромосомы). Аутосом в соматических клетках человека насчитывается 22 пары, они одинаковы для мужчин и женщин, а половых хромосом только одна пара, но именно она определяет пол особи. Существует два вида половых хромосом — X и Y. Клетки тела женщины несут по две X-хромосомы, а мужчин — X и Y.

Кариотип — это совокупность признаков хромосомного набора организма (число хромосом, их форма и величина).

Условная запись кариотипа включает общее количество хромосом, половые хромосомы и возможные отклонения в наборе хромосом. Например, кариотип нормального мужчины записывается как 46, XY, а кариотип нормальной женщины — 46, XX.

Жизненный цикл клетки: интерфаза и митоз

Клетки не возникают каждый раз заново, они образуются только в результате деления материнских клеток. После разделения дочерним клеткам требуется некоторое время для формирования органоидов и приобретения соответствующей структуры, которая обеспечила бы выполнение определенной функции. Этот отрезок времени называется созреванием.

Промежуток времени от появления клетки в результате деления до ее разделения или гибели называется жизненным циклом клетки.

У эукариотических клеток жизненный цикл делится на две основные стадии: интерфазу и митоз.

Интерфаза — это промежуток времени в жизненном цикле, в который клетка не делится и нормально функционирует. Интерфаза делится на три периода: G₁-, S- и G₂-периоды.

G₁-период (пресинтетический, постмитотический) — это период роста и развития клетки, в который происходит активный синтез РНК, белков и других веществ, необходимых для полного жизнеобеспечения вновь образовавшейся клетки. К концу этого периода клетка может начать готовиться к удвоению ДНК.

В S-периоде (синтетическом) происходит сам процесс репликации ДНК. Единственным участком хромосомы, который не подвергается репликации, является центромера, поэтому образовавшиеся молекулы ДНК не расходятся полностью, а остаются скрепленными в ней, и в начале деления хромосома имеет X-образный вид. Генетическая формула клетки после удвоения ДНК — 2n4c. Также в S-периоде происходит удвоение центриолей клеточного центра.

G₂-период (постсинтетический, премитотический) характеризуется интенсивным синтезом РНК, белков и АТФ, необходимых для процесса деления клетки, а также разделением центриолей, митохондрий и пластид. До конца интерфазы хроматин и ядрышко остаются хорошо различимыми, целостность ядерной оболочки не нарушается, а органоиды не изменяются.

Часть клеток организма способна выполнять свои функции в течение всей жизни организма (нейроны нашего головного мозга, мышечные клетки сердца), а другие существуют непродолжительное время, после чего погибают (клетки кишечного эпителия, клетки эпидермиса кожи). Следовательно, в организме должны постоянно происходить процессы деления клеток и образования новых, которые замещали бы отмершие. Клетки, способные к делению, называют стволовыми. В организме человека они находятся в красном костном мозге, в глубоких слоях эпидермиса кожи и других местах. Используя эти клетки, можно вырастить новый орган, добиться омоложения, а также клонировать организм. Перспективы использования стволовых клеток совершенно ясны, однако морально-этические аспекты этой проблемы все еще обсуждаются, поскольку в большинстве случаев используются эмбриональные стволовые клетки, полученные из убитых при аборте зародышей человека.

Продолжительность интерфазы в клетках растений и животных составляет в среднем 10– 20 часов, тогда как митоз занимает около 1–2 часов.

В ходе последовательных делений в многоклеточных организмах дочерние клетки становятся все более разнообразными, поскольку в них происходит считывание информации со все большего числа генов.

Некоторые клетки со временем перестают делиться и погибают, что может быть связано с завершением выполнения определенных функций, как в случае клеток эпидермиса кожи и клеток крови или с повреждением этих клеток факторами окружающей среды, в частности возбудителями болезней. Генетически запрограммированная смерть клетки называется апоптозом, тогда как случайная гибель — некрозом.

Митоз — деление соматических клеток. Фазы митоза

Митоз — способ непрямого деления соматических клеток.

Во время митоза клетка проходит ряд последовательных фаз, в результате которых каждая дочерняя клетка получает такой же набор хромосом, как и в материнской клетке.

Митоз делится на четыре основные фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Профаза — наиболее длительная стадия митоза, в процессе которой происходит конденсация хроматина, в результате чего становятся видны X-образные хромосомы, состоящие из двух хроматид (дочерних хромосом). При этом исчезает ядрышко, центриоли расходятся к полюсам клетки, и начинает формироваться ахроматиновое веретено (веретено деления) из микротрубочек. В конце профазы ядерная оболочка распадается на отдельные пузырьки.

В метафазе хромосомы выстраиваются по экватору клетки своими центромерами, к которым прикрепляются микротрубочки полностью сформированного веретена деления. На этой стадии деления хромосомы наиболее уплотнены и имеют характерную форму, что позволяет изучить кариотип.

В анафазе происходит быстрая репликация ДНК в центромерах, вследствие которой хромосомы расщепляются и хроматиды расходятся к полюсам клетки, растягиваемые микротрубочками. Распределение хроматид должно быть абсолютно равным, поскольку именно этот процесс обеспечивает поддержание постоянства числа хромосом в клетках организма.

На стадии телофазы дочерние хромосомы собираются на полюсах, деспирализуются, вокруг них из пузырьков формируются ядерные оболочки, а во вновь образовавшихся ядрах возникают ядрышки.

После деления ядра происходит деление цитоплазмы — цитокинез, в ходе которого и происходит более или менее равномерное распределение всех органоидов материнской клетки.

Таким образом, в результате митоза из одной материнской клетки образуется две дочерних, каждая из которых является генетической копией материнской (2n2c).

В больных, поврежденных, стареющих клетках и специализированных тканях организма может происходить несколько иной процесс деления — амитоз. Амитозом называют прямое деление эукариотических клеток, при котором не происходит образования генетически равноценных клеток, так как клеточные компоненты распределяются неравномерно. Он встречается у растений в эндосперме, а у животных — в печени, хрящах и роговице глаза.

Мейоз. Фазы мейоза

Мейоз — это способ непрямого деления первичных половых клеток (2n2с), в результате которого образуются гаплоидные клетки (1n1с), чаще всего половые.

В отличие от митоза, мейоз состоит из двух последовательных делений клетки, каждому из которых предшествует интерфаза. Первое деление мейоза (мейоз I) называется редукционным, так как при этом количество хромосом уменьшается вдвое, а второе деление (мейоз II) — эквационным, так как в его процессе количество хромосом сохраняется.

Интерфаза I протекает подобно интерфазе митоза. Мейоз I делится на четыре фазы: профазу I, метафазу I, анафазу I и телофазу I. В профазе I происходят два важнейших процесса — конъюгация и кроссинговер. Конъюгация — это процесс слияния гомологичных (парных) хромосом по всей длине. Образовавшиеся в процессе конъюгации пары хромосом сохраняются до конца метафазы I.

Кроссинговер — взаимный обмен гомологичными участками гомологичных хромосом. В результате кроссинговера хромосомы, полученные организмом от обоих родителей, приобретают новые комбинации генов, что обусловливает появление генетически разнообразного потомства. В конце профазы I, как и в профазе митоза, исчезает ядрышко, центриоли расходятся к полюсам клетки, а ядерная оболочка распадается.

В метафазе I пары хромосом выстраиваются по экватору клетки, к их центромерам прикреп ляются микротрубочки веретена деления.

В анафазе I к полюсам расходятся целые гомологичные хромосомы, состоящие из двух хроматид.

В телофазе I вокруг скоплений хромосом у полюсов клетки образуются ядерные оболочки, формируются ядрышки.

Цитокинез I обеспечивает разделение цитоплазм дочерних клеток.

Образовавшиеся в результате мейоза I дочерние клетки (1n2c) генетически разнородны, поскольку их хромосомы, случайным образом разошедшиеся к полюсам клетки, содержат неодинаковые гены.

Сравнительная характеристика митоза и мейоза

Признак	Митоз	Мейоз
Какие клетки вступают в деление?	Соматические (2n)	Первичные половые клетки (2n)
Число делений	1	2
Сколько и каких клеток образуется в процессе деления?	2 соматические (2n)	4 половые (n)
Интерфаза	Подготовка клетки к делению, удвоение ДНК	Подготовка клетки к делению, удвоение ДНК	Очень короткая, удвоения ДНК не происходит
Фазы		Мейоз I	Мейоз II
Профаза	Конденсация хромосом, исчезновение ядрышка, распад ядерной оболочки	Конденсация хромосом, исчезновение ядрышка, распад ядерной оболочки, могут происходить конъюгация и кроссинговер	Конденсация хромосом, исчезновение ядрышка, распад ядерной оболочки
Метафаза	Хромосомы выстраиваются по экватору, формируется веретено деления	По экватору располагаются пары хромосом, формируется веретено деления	Хромосомы выстраиваются по экватору, формируется веретено деления
Анафаза	К полюсам расходятся хроматиды	К полюсам расходятся гомологичные хромосомы из двух хроматид	К полюсам расходятся хроматиды
Телофаза	Хромосомы деспирализуются, формируются новые ядерные оболочки и ядрышки	Хромосомы деспирализуются, формируются новые ядерные оболочки и ядрышки	Хромосомы деспирализуются, формируются новые ядерные оболочки и ядрышки

Интерфаза II очень короткая, так как в ней не происходит удвоения ДНК, то есть отсутствует S-период.

Мейоз II также делится на четыре фазы: профазу II, метафазу II, анафазу II и телофазу II. В профазе II протекают те же процессы, что и в профазе I, за исключением конъюгации и кроссинговера.

В метафазе II хромосомы располагаются вдоль экватора клетки.

В анафазе II хромосомы расщепляются в центромерах и к полюсам растягиваются уже хроматиды.

В телофазе II вокруг скоплений дочерних хромосом формируются ядерные оболочки и ядрышки.

После цитокинеза II генетическая формула всех четырех дочерних клеток — 1n1c, однако все они имеют различный набор генов, что является результатом кроссинговера и случайного сочетания хромосом материнского и отцовского организмов в дочерних клетках.

Развитие половых клеток у растений и животных

Гаметогенез (от греч. гамете — жена, гаметес — муж и генезис — происхождение, возникновение) — это процесс образования зрелых половых клеток.

Так как для полового размножения чаще всего необходимы две особи — женская и мужская, продуцирующие различные половые клетки — яйцеклетки и спермии, то и процессы образования этих гамет должны быть различны.

Характер процесса в существенной степени зависит и от того, происходит ли он в растительной или животной клетке, поскольку у растений при образовании гамет происходит только митоз, а у животных — и митоз, и мейоз.

Развитие половых клеток у растений. У покрытосеменных растений образование мужских и женских половых клеток происходит в различных частях цветка — тычинках и пестиках соответственно.

Перед образованием мужских половых клеток — микрогаметогенезом (от греч. микрос — маленький) — происходит микроспорогенез, то есть формирование микроспор в пыльниках тычинок. Этот процесс связан с мейотическим делением материнской клетки, в результате которого возникают четыре гаплоидные микроспоры. Микрогаметогенез сопряжен с митотическим делением микроспоры, дающим мужской гаметофит из двух клеток — крупной вегетативной (сифоногенной) и мелкой генеративной. После деления мужской гаметофит покрывается плотными оболочками и образует пыльцевое зерно. В некоторых случаях еще в процессе созревания пыльцы, а иногда только после переноса на рыльце пестика генеративная клетка делится митотически с образованием двух неподвижных мужских половых клеток — спермиев. Из вегетативной клетки после опыления формируется пыльцевая трубка, по которой спермии проникают в завязь пестика для оплодотворения.

Развитие женских половых клеток у растений называется мегагаметогенезом (от греч. мегас — большой). Он происходит в завязи пестика, чему предшествует мегаспорогенез, в результате которого из материнской клетки мегаспоры, лежащей в нуцеллусе, путем мейотического деления формируются четыре мегаспоры. Одна из мегаспор трижды делится митотически, давая женский гаметофит — зародышевый мешок с восемью ядрами. При последующем обособлении цитоплазм дочерних клеток одна из образовавшихся клеток становится яйцеклеткой, по бокам от которой лежат так называемые синергиды, на противоположном конце зародышевого мешка формируются три антипода, а в центре в результате слияния двух гаплоидных ядер образуется диплоидная центральная клетка.

Развитие половых клеток у животных. У животных различают два процесса образования половых клеток — сперматогенез и овогенез.

Сперматогенез (от греч. сперма, сперматос — семя и генезис — происхождение, возникновение) — это процесс образования зрелых мужских половых клеток — сперматозоидов. У человека он протекает в семенниках, или яичках, и делится на четыре периода: размножение, рост, созревание и формирование.

В период размножения первичные половые клетки делятся митотически, вследствие чего образуются диплоидные сперматогонии. В период роста сперматогонии накапливают питательные вещества в цитоплазме, увеличиваются в размерах и превращаются в первичные сперматоциты, или сперматоциты 1-го порядка. Лишь после этого они вступают в мейоз (период созревания), в результате которого образуется сначала два вторичных сперматоцита, или сперматоцита 2-го порядка, а затем — четыре гаплоидных клетки с еще достаточно большим количеством цитоплазмы — сперматиды. В период формирования они утрачивают почти всю цитоплазму и формируют жгутик, превращаясь в сперматозоиды.

Сперматозоиды, или живчики, — очень мелкие подвижные мужские половые клетки, имеющие головку, шейку и хвостик.

В головке, кроме ядра, находится акросома — видоизмененный комплекс Гольджи, обеспечивающий растворение оболочек яйцеклетки в процессе оплодотворения. В шейке находятся центриоли клеточного центра, а основу хвостика образуют микротрубочки, непосредственно обеспечивающие движение сперматозоида. В нем также расположены митохондрии, обеспечивающие сперматозоид энергией АТФ для движения.

Овогенез (от греч. оон — яйцо и генезис — происхождение, возникновение) — это процесс образования зрелых женских половых клеток — яйцеклеток. У человека он происходит в яичниках и состоит из трех периодов: размножения, роста и созревания. Периоды размножения и роста, аналогичные таковым в сперматогенезе, происходят еще во время внутриутробного развития. При этом из первичных половых клеток в результате митоза образуются диплоидные оогонии, которые превращаются затем в диплоидные первичные ооциты, или ооциты 1-го порядка. Мейоз и последующий цитокинез, протекающие в период созревания, характеризуются неравномерностью деления цитоплазмы материнской клетки, так что в итоге сначала получается один вторичный ооцит, или ооцит 2-го порядка, и первое полярное тельце, а затем из вторичного ооцита — яйцеклетка, сохраняющая весь запас питательных веществ, и второе полярное тельце, тогда как первое полярное тельце делится на два. Полярные тельца забирают избыток генетического материала.

У человека яйцеклетки вырабатываются с промежутком 28–29 суток. Цикл, связанный с созреванием и выходом яйцеклеток, называется менструальным.

Яйцеклетка — крупная женская половая клетка, которая несет не только гаплоидный набор хромосом, но и значительный запас питательных веществ для последующего развития зародыша.

Яйцеклетка у млекопитающих покрыта четырьмя оболочками, снижающими вероятность ее повреждения различными факторами. Диаметр яйцеклетки у человека достигает 150–200 мкм, тогда как у страуса он может составлять несколько сантиметров.

Деление клетки — основа роста, развития и размножения организмов. Роль митоза и мейоза

Если у одноклеточных организмов деление клетки приводит к увеличению количества особей, т. е. размножению, то у многоклеточных этот процесс может иметь различное значение. Так, деление клеток зародыша, начиная с зиготы, является биологической основой взаимосвязанных процессов роста и развития. Подобные же изменения наблюдаются у человека в подростковом возрасте, когда число клеток не только увеличивается, но и происходит качественное изменение организма. В основе размножения многоклеточных организмов также лежит деление клетки, например при бесполом размножении благодаря этому процессу из части организма происходит восстановление целостного, а при половом — в процессе гаметогенеза образуются половые клетки, дающие впоследствии новый организм. Следует отметить, что основные способы деления эукариотической клетки — митоз и мейоз — имеют различное значение в жизненных циклах организмов.

В результате митоза происходит равномерное распределение наследственного материала между дочерними клетками — точными копиями материнской. Без митоза было бы невозможным существование и рост многоклеточных организмов, развивающихся из единственной клетки — зиготы, поскольку все клетки таких организмов должны содержать одинаковую генетическую информацию.

В процессе деления дочерние клетки становятся все более разнообразными по строению и выполняемым функциям, что связано с активацией у них все новых групп генов вследствие межклеточного взаимодействия. Таким образом, митоз необходим для развития организма.

Этот способ деления клеток необходим для процессов бесполого размножения и регенерации (восстановления) поврежденных тканей, а также органов.

Мейоз, в свою очередь, обеспечивает постоянство кариотипа при половом размножении, так как уменьшает вдвое набор хромосом перед половым размножением, который затем восстанавливается в результате оплодотворения. Кроме того, мейоз приводит к появлению новых комбинаций родительских генов благодаря кроссинговеру и случайному сочетанию хромосом в дочерних клетках. Благодаря этому потомство получается генетически разнообразным, что дает материал для естественного отбора и является материальной основой эволюции. Изменение числа, формы и размеров хромосом, с одной стороны, может привести к появлению различных отклонений в развитии организма и даже его гибели, а с другой — может привести к появлению особей, более приспособленных к среде обитания.

Таким образом, клетка является единицей роста, развития и размножения организмов.

Клеточные органеллы — структура и функции с помеченной диаграммой

Главная »Клеточная биология» Клеточные органеллы — структура и функции с помеченной диаграммой

Обучающие видео по биологии

Последнее обновление 23 мая 2020 г., автор: Sagar Aryal

Определение клеточных органелл

• Клеточная органелла — это специализированная сущность, присутствующая внутри определенного типа клетки, которая выполняет определенную функцию.
• Существуют различные клеточные органеллы, некоторые из них являются общими для большинства типов клеток, таких как клеточные мембраны, ядра и цитоплазма.Однако некоторые органеллы специфичны для одного конкретного типа клеточно-подобных пластид и клеточных стенок в растительных клетках.

Изображение создано с помощью biorender.com

• Плазматическая мембрана состоит из липидов и белков, состав которых может колебаться в зависимости от текучести, внешней среды и различных стадий развития клетки.

Структура

• Структурно он состоит из фосфолипидного бислоя и двух типов белков, а именно.встроенные белки и периферические белки, которые обеспечивают форму и позволяют частицам перемещаться внутрь и из клетки.
• Самый распространенный липид, который присутствует в клеточной мембране, — это фосфолипид, который содержит полярную головную группу, присоединенную к двум гидрофобным хвостам жирных кислот.
• Встроенные белки действуют как каналы для переноса частиц через клетку, а некоторые белки действуют как рецепторы для связывания различных компонентов.
• Периферические белки обеспечивают текучесть, а также механическую поддержку структуры клетки.

Функции

• Клеточная мембрана обеспечивает механическую поддержку, которая регулирует форму клетки, в то же время ограждая клетку и ее компоненты от внешней среды.
• Он регулирует то, что может входить в клетку и выходить из нее через каналы, действуя как полупроницаемая мембрана, которая облегчает обмен веществ, необходимых для выживания клетки.
• Он генерирует и распределяет сигналы внутри и вне клетки для правильного функционирования клетки и всех органелл.
• Он обеспечивает взаимодействие между клетками, необходимое во время формирования ткани и слияния клеток.

• Дополнительным неживым слоем, присутствующим вне клеточной мембраны в некоторых клетках, который обеспечивает структуру, защиту и механизм фильтрации для клетки, является клеточная стенка.

Структура

• В клетке растения клеточная стенка состоит из целлюлозы, гемицеллюлозы и белков, а в клетке грибов — из хитина.
• Клеточная стенка многослойна со средней пластиной, первичной клеточной стенкой и вторичной клеточной стенкой.
• Средняя пластинка содержит полисахариды, которые обеспечивают адгезию и позволяют клеткам связываться друг с другом.
• После средней пластинки находится первичная клеточная стенка, состоящая из целлюлозы. Последний слой, который присутствует не всегда, представляет собой вторичную клеточную стенку из целлюлозы и гемицеллюлозы.

Функции

• Важнейшей функцией клеточной стенки является защита и поддержание формы клетки. Это также помогает клетке выдерживать тургорное давление клетки.
• Он инициирует деление клетки, передавая ей сигналы, и позволяет одним молекулам проникать в клетку, блокируя другие.

• Центриоли — это трубчатые структуры, которые в основном встречаются в эукариотических клетках и состоят в основном из белкового тубулина.

Структура

• Центриоль состоит из цилиндрической структуры, состоящей из девяти триплетов микротрубочек, которые окружают периферию центриоли, в то время как центр имеет Y-образный линкер и бочкообразную структуру, которая стабилизирует центриоль.
• Другая структура, называемая колесом тележки, присутствует в центриоле, которая состоит из центральной ступицы с девятью спицами / нитями, расходящимися от нее. Каждая из этих нитей / спиц соединена с микротрубочками через булавочную головку.

Функции

• Во время деления клеток центриоли играют решающую роль в формировании волокон веретена, которые способствуют перемещению хроматид к их соответствующим сторонам.
• Они участвуют в образовании ресничек и жгутиков.

• Реснички и жгутики представляют собой крошечные волосовидные выступы клетки, состоящие из микротрубочек и покрытые плазматической мембраной.

Структура

• Реснички представляют собой волосовидные выступы, которые имеют расположение микротрубочек 9 + 2 с радиальным рисунком из 9 внешних дублетов микротрубочек, которые окружают две синглетные микротрубочки. Это устройство прикреплено к низу с помощью прикорневого тела.
• Жгутики — нитчатые органеллы, строение которых различно у прокариот и эукариот.
• У прокариот он состоит из белка, называемого флагеллином, который спирально обернут, образуя полую структуру в центре по всей длине.
• Однако у эукариот белок отсутствует, а структура замещена микротрубочками.

Функции

• Самая важная роль ресничек и жгутиков — движение. Они несут ответственность за движение организмов, а также за движение различных частиц, присутствующих вокруг организмов.
• Некоторые реснички, присутствующие в определенных органах, могут выполнять функцию чувств. Примером может служить ресничка в кровеносных сосудах, которая помогает контролировать кровоток.

• Хлоропласт — это тип пластика, который участвует в фотосинтезе растений и водорослей.
• Хлоропласт содержит важный пигмент под названием хлорофилл, необходимый для улавливания солнечного света для производства глюкозы.

Структура

• Это двухмембранная структура с собственной ДНК, унаследованной от предыдущего хлоропласта.
• Обычно они имеют форму линзы, а их форма и количество меняются в зависимости от ячеек. У них есть внешняя мембрана, внутренняя мембрана и тилакоидная мембрана, которая окружает гелеобразный матрикс, называемый стромой.
• Наружная и внутренняя мембраны пористые и позволяют транспортировать материалы, в то время как строма содержит ДНК, рибосомы хлоропластов, белки и гранулы крахмала.

Функции

• Хлоропласт является основным центром светозависимых и светонезависимых реакций во время фотосинтеза.
• Различные белки, присутствующие в хлорофилле, участвуют в регуляции фотодыхания.

• Цитоплазма относится ко всему, что присутствует внутри клетки, кроме ядра.

Структура

• Цитоплазма состоит из цитозоля; гелеобразное вещество, содержащее другие вещества; клеточные органеллы; более мелкие клеткообразные тела, связанные отдельными мембранами; и цитоплазматические включения; нерастворимые молекулы, которые хранят энергию и не окружены каким-либо слоем.
• Цитоплазма бесцветна и содержит около 80% воды вместе с различными питательными веществами, необходимыми для клетки.
• Известно, что он обладает свойствами как вязкого, так и упругого вещества. Благодаря своей эластичности цитоплазма способствует перемещению материалов внутри клетки посредством процесса, называемого потоком цитоплазмы.

Функции

• Большинство жизненно важных клеточных и ферментативных реакций, таких как клеточное дыхание и трансляция мРНК в белки, происходят в цитоплазме.
• Он действует как буфер и защищает генетический материал, а также другие органеллы от повреждения из-за столкновения или изменения pH цитозоля.
• Процесс, называемый потоком цитоплазмы, помогает в распределении различных питательных веществ и способствует перемещению клеточных органелл внутри клетки.

• В цитозоле присутствует ряд волокнистых структур, которые помогают придавать форму клетке, поддерживая клеточный транспорт.

Структура

• Цитоскелет составляют три различных класса волокон: микротрубочки, микрофиламенты и промежуточные волокна.
• Они разделены на основе присутствующего в них белка.

Функции

• Важнейшей функцией цитоскелета является обеспечение формы и механическая поддержка клетки от деформации.
• Позволяет расширяться и сжиматься ячейке, что способствует ее движению.
• Он также участвует во внутриклеточном и внеклеточном транспорте материалов.

• Эндоплазматический ретикулум (ER) присутствует как соединение канальцев, которые связаны с ядерной мембраной в эукариотических клетках.
• Существует два типа ER в зависимости от наличия или отсутствия на них рибосом:
  • Rough ER (RER) с рибосомами, прикрепленными к цитозольной стороне эндоплазматического ретикулума и, таким образом, участвующим в синтезе белка
  • Smooth ER (SER) в котором отсутствуют рибосомы, и он выполняет функцию во время синтеза липидов.

Структура

• Эндоплазматическая сеть существует в трех формах, а именно. цистерны, пузырьки и канальцы.
• Цистерны представляют собой мешковидные уплощенные неразветвленные структуры, которые остаются сложенными одна на другую.
• Везикулы — это сферические структуры, несущие белки по всей клетке.
• Трубочки — это трубчатые разветвленные структуры, образующие соединение между цистернами и пузырьками.

Функции

• ER содержит множество ферментов, необходимых для нескольких метаболических процессов, а поверхность ER необходима для других операций, таких как диффузия, осмос и активный транспорт.
• Одна из важнейших функций ER — синтез липидов, таких как холестерин и стероиды.
• Rough ER позволяет модифицировать полипептиды, выходящие из рибосом, для получения вторичных и третичных структур белка.
• ER также синтезирует различные мембранные белки и играет решающую роль в подготовке ядерной оболочки после деления клетки.

Эндосомы

• Эндосомы — это мембранные компартменты внутри клетки, происходящие из сети Гольджи

Структура

• Существуют различные типы эндосом в зависимости от морфологии и времени, необходимого для того, чтобы эндоцитозированные материалы достигли их.
• Ранние эндосомы состоят из трубчато-везикулярной сети, тогда как поздние эндосомы не имеют канальцев, но содержат много плотно упакованных внутрипросветных пузырьков. Рециркулирующие эндосомы обнаруживаются с микротрубочками и в основном состоят из трубчатых структур.

Функции

• Эндосомы позволяют сортировать и доставлять интернализованные материалы с поверхности клетки и транспортировать материалы к Гольджи или лизосомам.

• Аппарат Гольджи — это клеточная органелла, в основном присутствующая в эукариотических клетках, которая отвечает за упаковку макромолекул в везикулы, чтобы они могли быть отправлены к месту их действия.

Структура

• Структура комплекса Гольджи плеоморфна; однако он обычно существует в трех формах: цистерны, пузырьки и канальцы.
• Цистерны, которые являются наименьшей единицей комплекса Гольджи, имеют уплощенную мешковидную структуру, которая собрана в пучки параллельно.
• Трубочки представлены в виде трубчатых и разветвленных структур, которые отходят от цистерн и имеют фенестрированные периферии.
• Везикулы — это сферические тела, которые делятся на три группы: переходные везикулы, секреторные везикулы и везикулы, покрытые клатрином.

Функции

• Комплекс Гольджи имеет важную цель — направлять белки и липиды к месту их назначения и, таким образом, действовать как «дорожная полиция» клетки.
• Они участвуют в экзоцитозе различных продуктов и белков, таких как зимоген, слизь, лактопротеин и части гормона щитовидной железы.
• Комплекс Гольджи участвует в синтезе других клеточных органелл, таких как клеточная мембрана, лизоцимы и другие.
• Они также участвуют в сульфатировании различных молекул.

Промежуточные филаменты

• Третий класс филаментов, составляющих цитоскелет, — это промежуточные филаменты.
• Они обозначаются на промежуточных нитях из-за промежуточного диаметра нитей по сравнению с микрофиламентами и белками миозина.

Структура

• Промежуточные филаменты содержат семейство родственных белков.
• Отдельные нити намотаны друг на друга в спиральную структуру, называемую структурой намотанной спирали.

Функции

• Промежуточные нити вносят вклад в структурную целостность клетки, играя решающую роль в удерживании тканей различных органов, таких как кожа.

Лизоцим

• Лизоцимы представляют собой мембраносвязанные органеллы, которые встречаются в цитоплазме клеток животных.
• Эти органеллы содержат набор гидролитических ферментов, необходимых для разложения различных макромолекул.
• Существует два типа лизоцимов:
  • Первичные лизосомы, содержащие гидролитические ферменты, такие как липазы, амилазы, протеазы и нуклеазы.
  • Вторичный лизоцим, образованный слиянием первичных лизоцимов, содержащих поглощенные молекулы или органеллы.

Структура

• Форма лизоцимов неправильная или плеоморфная; однако чаще всего они имеют сферическую или зернистую структуру.
• Лизоцимы окружены лизосомальной мембраной, которая содержит ферменты внутри лизосомы и защищает цитозоль вместе с остальной частью клетки от вредного действия ферментов.

Функции

• Эти органеллы отвечают за внутриклеточное пищеварение, когда более крупные макромолекулы распадаются на более мелкие молекулы с помощью присутствующих в них ферментов.
• Лизоцимы также выполняют важную функцию автолиза нежелательных органелл в цитоплазме.
• Помимо этого, лизосома участвует в различных клеточных процессах, включая секрецию, восстановление плазматической мембраны, передачу клеточных сигналов и энергетический метаболизм.

• Микрофиламенты — это часть цитоскелета клетки, состоящая из белка актина в виде параллельных полимеров.
• Это самые маленькие филаменты цитоскелета с высокой жесткостью и гибкостью, обеспечивающие прочность и движение клетки.

Структура

• Нити присутствуют либо в сшитых образующих сетках, либо в виде пучков. Цепи белка остаются скрученными друг вокруг друга по спирали.
• Один из полярных концов нити накала положительно заряжен и имеет зазубрины, а другой конец отрицательно заряжен и заострен.

Функции

• Он создает силу для структуры и движения клетки в сочетании с белком миозина.
• Они помогают в делении клеток и участвуют в продуктах различных проекций клеточной поверхности.

• Микротрубочки также являются частью цитоскелета, в отличие от микрофиламентов наличием белка тубулина.

Структура

• Они представляют собой длинные полые трубчатые структуры диаметром около 24 нм.
• Стенка микротрубочек состоит из глобулярных субъединиц, присутствующих в спиральном массиве тубулина a и b.
• Подобно микрофиламентам, концы микротрубочек также имеют определенную полярность: один конец заряжен положительно, а другой — отрицательно.

Функции

• Как часть цитоскелета, они придают клетке форму и движение.
• Микротрубочки способствуют перемещению других клеточных органелл внутри клетки через связывающие белки.

• Микроворсинки — это крошечные, похожие на пальцы структуры, которые выступают на клетках или из них. Они существуют либо сами по себе, либо вместе с ворсинками.

Структура

• Микроворсинки представляют собой пучки выпуклостей, свободно расположенных на поверхности клетки с небольшими клеточными органеллами или без них.
• Они окружены плазматической мембраной, содержащей цитоплазму и микрофиламенты.
• Это пучки актиновых филаментов, связанных фимбрином, виллином и эпсином.

Функции

• Микроворсинки увеличивают площадь поверхности клетки, тем самым усиливая функции абсорбции и секреции.
• Мембрана микроворсинок заполнена ферментами, которые позволяют расщеплять более крупные молекулы на более мелкие, обеспечивая более эффективное поглощение.
• Микроворсинки действуют как якорь в лейкоцитах и ​​в сперматозоидах во время оплодотворения.

• Митохондрии — это клеточные органеллы, связанные с двойной мембраной, отвечающие за снабжение и хранение энергии в клетке.
• Окисление различных субстратов в клетке с высвобождением энергии в форме АТФ (аденозинтрифосфата) является основной целью митохондрий.

Структура

• Митохондрия содержит две мембраны, причем внешний слой является гладким, а внутренний слой отмечен складчатыми и пальцеобразными структурами, называемыми кристами.
• Внутренняя мембрана митохондрий содержит различные ферменты, коферменты и компоненты множественных циклов, а также поры для транспорта субстратов, АТФ и молекул фосфата.
• Внутри мембран находится матрица, содержащая различные ферменты метаболических процессов, таких как цикл Креба.
• Помимо этих ферментов, митохондрии также являются домом для одно- или двухцепочечной ДНК, называемой мтДНК, которая способна продуцировать 10% белков, присутствующих в митохондриях.

Функции

• Основная функция митохондрий — синтез энергии в форме АТФ, необходимой для правильного функционирования всех клеточных органелл.
• Митохондрии также помогают уравновесить количество ионов Са + в клетке и помогают процессу апоптоза.
• Различные сегменты гормонов и компонентов крови построены в митохондриях.
• Митохондрии в печени обладают способностью выводить токсины из аммиака.

• Ядро — это двойная мембраносвязанная структура, отвечающая за контроль всей клеточной активности, а также за центр генетических материалов и их перенос.
• Это одна из крупных клеточных органелл, занимающая 10% всего пространства клетки.
• Его часто называют «мозгом клетки», поскольку он обеспечивает команды для правильного функционирования других клеточных органелл.
• Ядро четко определяется в случае эукариотической клетки; однако он отсутствует у прокариотических организмов с генетическим материалом, распределенным в цитоплазме.

Структура

• Структурно ядро ​​состоит из ядерной оболочки, хроматина и ядрышка.
• Ядерная оболочка похожа на клеточную мембрану по структуре и составу.В нем есть поры, которые позволяют белкам и РНК перемещаться внутрь и за пределы ядра. Он обеспечивает взаимодействие с другими клеточными органеллами, сохраняя при этом нуклеоплазму и хроматин внутри оболочки.
• Хроматин в ядре содержит РНК или ДНК вместе с ядерными белками в качестве генетического материала, который отвечает за передачу генетической информации от одного поколения к другому. Он присутствует в виде компактной структуры, которая может быть видна как хромосома при сильном увеличении.
• Ядрышко похоже на ядро ​​внутри ядра. Это безмембранная органелла, отвечающая за синтез рРНК и сборку рибосом, необходимых для синтеза белка.

Функции

• Ядро отвечает за хранение, а также передачу генетического материала в форме ДНК или РНК.
• Он помогает в процессе транскрипции путем синтеза молекул мРНК.
• Ядро контролирует активность всех других органелл, облегчая такие процессы, как рост клеток, деление клеток и синтез белков.

• Пероксисомы — это окислительные мембраносвязанные органеллы, обнаруженные в цитоплазме всех эукариот.
• Название аккредитовано в связи с производством и удалением перекиси водорода.

Структура

• Пероксисома состоит из единой мембраны и гранулированного матрикса, разбросанных по цитоплазме.
• Они существуют либо в виде соединенных между собой канальцев, либо в виде отдельных пероксисом.
• Компартменты внутри каждой пероксисомы позволяют создавать оптимальные условия для различных метаболических процессов.
• Они состоят из нескольких типов ферментов, основными группами которых являются уратоксидаза, оксидаза D-аминокислот и каталаза.

Функции

• Пероксисомы участвуют в производстве и удалении перекиси водорода во время биохимических процессов.
• Окисление жирных кислот происходит внутри пероксисом.
• Кроме того, пероксисомы также участвуют в синтезе липидоподобного холестерина и плазмалогенов.

• Плазмодесматы — это крошечные проходы или каналы, которые позволяют передавать материал и общаться между различными клетками.

Структура

• Количество плазмодесм, соединяющих две соседние клетки диаметром 50-60 нм, составляет 103-105.
• Плазмодесма имеет три слоя:
  • Плазматическая мембрана является непрерывной с плазматической мембраной клетки и имеет такой же фосфолипидный бислой.
  • Цитоплазматический рукав, который непрерывен с цитозолем, что позволяет обмениваться материалами между двумя клетками.
  • Десмотубула, которая является частью эндоплазматической сети, которая обеспечивает сеть между двумя клетками и позволяет транспортировать некоторые молекулы.

Рисунок: Схема плазмодесм. Источник: Википедия

Функции

• Плазмодесматы являются основным местом взаимодействия двух клеток. Он позволяет переносить такие молекулы, как белки, РНК и вирусные геномы.

• Пластиды — это структуры с двойной мембраной, присутствующие в растениях и других эукариотах, участвующих в синтезе и хранении пищи.

Структура

• Пластиды обычно имеют овальную или сферическую форму с внешней и внутренней мембранами, между которыми находится межмембранное пространство.
• Внутренняя мембрана окружает матрицу, называемую стромой, которая содержит небольшие структуры, называемые грана.
• Каждая гранула состоит из нескольких мешкообразных тилакоидов, наложенных друг на друга и соединенных пластинками стромы.
• Пластиды содержат ДНК и РНК, что позволяет им синтезировать необходимые белки для различных процессов.

Рисунок: Схема типов пластид. Источник: Википедия

Функции

• Хлоропласты являются центром многих метаболических процессов, включая фотосинтез, поскольку они содержат ферменты и другие необходимые для этого компоненты.
• Они также занимаются хранением продуктов питания, в первую очередь крахмала.

• Рибосомы — это рибонуклеопротеины, содержащие равные части РНК и белков, а также ряд других важных компонентов, необходимых для синтеза белка.
• У прокариот они существуют свободно, в то время как у эукариот они либо свободны, либо прикреплены к эндоплазматическому ретикулуму.

Структура

• Рибонуклеопротеин состоит из двух субъединиц.
• В случае прокариотических клеток это рибосомы 70S с большей субъединицей 50S и меньшей 30S.
• Эукариотические клетки имеют 80S рибосомы с более крупной субъединицей 60S и меньшей субъединицей 40S.
• Рибосомы недолговечны, так как после синтеза белка субъединицы расщепляются и могут либо использоваться повторно, либо оставаться разбитыми.

Функции

• Рибосомы являются местом биологического синтеза белка во всех живых организмах.
• Они размещают аминокислоты в порядке, указанном тРНК, и способствуют синтезу белка.

• Накопительные гранулы представляют собой мембраносвязанные органеллы, также называемые гранулами зимогена, которые хранят запас энергии клетки и другие метаболиты.

Структура

• Эти гранулы окружены липидным бислоем и состоят в основном из фосфора и кислорода.
• Компоненты внутри этих накопительных гранул зависят от их расположения в организме, а некоторые из них даже содержат разрушающие ферменты, которые еще не участвуют в пищеварительной деятельности.

Рисунок: Схема хранения гранул. Источник изображения: Slide Player

Функции

• Многие прокариоты и эукариоты хранят питательные вещества и запасы в форме гранул в цитоплазме.
• Гранулы серы характерны для прокариот, которые используют сероводород в качестве источника энергии.

• Вакуоли — это мембранные структуры, различающиеся по размеру в клетках разных организмов.

Структура

• Вакуоль окружена мембраной, называемой тонопластом, которая включает жидкость, содержащую неорганические материалы, такие как вода, и органические материалы, такие как питательные вещества и даже ферменты.
• Они образуются путем слияния различных пузырьков, поэтому вакуоли очень похожи на пузырьки по структуре.

Функции

• Вакуоли действуют как хранилище питательных веществ, а также отходов, чтобы защитить клетку от токсичности.
• Они выполняют важную функцию гомеостаза, поскольку они обеспечивают баланс pH клетки за счет притока и оттока ионов H + в цитоплазму.
• Вакуоли содержат ферменты, которые играют важную роль в различных метаболических процессах.

• Везикулы — это структуры, присутствующие внутри клетки, которые либо образуются естественным образом во время таких процессов, как экзоцитоз, эндоцитоз или транспорт материалов по клетке, либо они могут образовываться искусственно, которые называются липосомами.
• Существуют различные типы везикул, такие как вакуоли, секреторные и транспортные везикулы, в зависимости от их функции.

Структура

• Везикула — это структура, содержащая жидкость или цитозоль, которая заключена в липидный бислой.
• Внешний слой, окружающий жидкость, называется ламеллярной фазой, которая похожа на плазматическую мембрану. Один конец липидного бислоя гидрофобен, тогда как другой конец гидрофильный.

Рисунок: липосома (слева) и дендримерсома.Синие части их молекул гидрофильны, зеленые части гидрофобны. Кредит: Изображение любезно предоставлено Пенсильванским университетом

Функции

• Пузырьки облегчают хранение и транспортировку материалов внутри и вне камеры. Он даже позволяет обмениваться молекулами между двумя клетками.
• Поскольку везикулы заключены внутри липидного бислоя, везикулы также участвуют в метаболизме и хранении ферментов.
• Позволяют временно хранить пищу, а также контролировать плавучесть клетки.

Ссылки

Источники в Интернете

• <1% - http://medcell.med.yale.edu/lectures/cell_morphology_motility.php
• <1% - http://www.nslc.wustl.edu/ курсы / Bio101 / cruz / Organelles / Organelle.htm
• <1% - https://answers.yahoo.com/question/index?qid=200001730AA018uq
• <1% - https://answers.yahoo.com/ вопрос / указатель? qid = 20120615173711AAoWwX9
• <1% - https://biologydictionary.net/plasma-membrane/
• <1% - https: // biologyeducare.com / ribosome /
• <1% - https://biologyfunfacts.weebly.com/cell-organelles.html
• <1% - https://biologywise.com/cell-wall-function
• <1% - https://biologywise.com/centriole-function
• <1% - https://biologywise.com/chloroplast-structure-function
• <1% - https://brainly.com/question/2497961
• < 1% - https://brainly.com/question/3623256
• <1% - https://bscb.org/learning-resources/softcell-e-learning/endoplasmic-reticulum-rough-and-smooth/
• <1% - https: // byjus.com / biology / microtubules /
• <1% - https://chemdictionary.org/plant-cell/
• <1% - https://jcs.biologies.org/content/joces/125/15/3511. full.pdf
• <1% - https://microbenotes.com/microfilaments-structure-and-functions/
• <1% - https://microbenotes.com/vesicles-structure-types-and-functions/
• <1% - https://opentextbc.ca/biology/chapter/3-3-eukaryotic-cells/
• <1% - https://prezi.com/x0r85wvddwip/functions-of-the-cytoskeleton/
• <1% - https: // pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acscentsci.7b00338
• <1% - https://quizlet.com/112854935/chapter-2-cells-flash-cards/
• <1% - https: // quizlet .com / 1613
• / 46-47-bio-flash-cards /
• <1% - https://quizlet.com/18800826/anatomy-physiology-chapter-3-flash-cards/
• <1% - https : //quizlet.com/203137089/cell-biology-chapter-15-beyond-the-cell-flash-cards/
• <1% - https://quizlet.com/36204445/ch-4-cell-structure -flash-cards /
• <1% - https: // quizlet.com / gb / 370608720 / a-level-biology-all-year-12-themes-flash-cards /
• <1% - https://sciencing.com/list-cell-organelles-functions-5340983.html
• <1% - https://sciencing.com/structure-function-mrna-6136407.html
• <1% - https://sites.google.com/site/bs14cellbiology/mitochondria/peroxisomes
• <1% - https://wikimili.com/en/Endosome
• <1% - https://www.answers.com/Q/What_4_types_of_organisms_have_a_cell_wall
• <1% - https: // www.diffen.com/difference/Cilia_vs_Flagella
• <1% - https://www.differencebetween.com/difference-between-grana-and-vs-stroma/
• <1% - https://www.hindawi.com / journals / bmri / 2014/598986/
• <1% - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22361/
• <1% - https://www.ncbi.nlm.nih .gov / books / NBK9834 /
• <1% - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9953/
• <1% - https://www.ncbi.nlm.nih.gov / pmc / article / PMC3867511 /
• <1% - https: // www.news-medical.net/life-sciences/What-is-the-Actin-Cytoskeleton.aspx
• <1% - https://www.quora.com/What-are-cilia-and-flagella-How-do -эти-структуры-приобретают-движение-Какие-некоторые-примеры-реснитчатых-и-флагеллированных-клеток-у людей
• <1% - https://www.researchgate.net/publication/26821329_Interaction_of_lipid_bodies_with_other_cell_organelles_in_the_maturing_poul
• <1% - https://www.researchgate.net/publication/309603167_Mechanisms_and_functions_of_lysosome_position
• <1% - https: // www.sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and-molecular-biology/outer-mitochondrial-membrane
• <1% - https://www.sciencedirect.com/topics/neuroscience/atp-synthase
• <1% - https://www.shmoop.com/photosynthesis/light-independent-reactions.html
• <1% - https://www.slideshare.net/rajpalchoudharyjat/cell-wall-structure-and-function
• <1 % - https://www.oughttco.com/cell-wall-373613
• <1% - https://www.oughttco.com/chloroplast-373614
• <1% - https: // www.thinkco.com/cytoskeleton-anatomy-373358
• <1% - https://www.oughttco.com/organelles-meaning-373368
• <1% - https://www.oughttco.com/the-cell- ядро-373362
• <1% - https://www.wisegeek.com/what-is-the-function-of-cytoplasm.htm

Клетка Органеллы — структура и функции с диаграммой

Категории Клеточная биология Теги Животная клетка Органеллы, Клеточные Органеллы, Клеточные Органеллы, Органеллы, Органеллы Растительных КлетокПочта навигация

Анатомия животных клеток — Зачарованное обучение

Клетка — это основная единица жизни.Все организмы состоят из клеток (или, в некоторых случаях, из одной клетки). Большинство ячеек очень маленькие; на самом деле, большинство из них невидимы без использования микроскопа. Клетки покрыты клеточной мембраной и бывают разных форм. Содержимое клетки называется протоплазмой.

Клеточная мембрана

Тонкий слой белка и жира, окружающий клетку. Клеточная мембрана полупроницаема, что позволяет одним веществам проникать в клетку и блокировать другие.

Центросома (Центр организации микротрубочек)

Небольшое тело, расположенное рядом с ядром — оно имеет плотный центр и расходящиеся канальцы.В центросомах образуются микротрубочки. Во время деления клетки (митоза) центросома делится, и две части перемещаются на противоположные стороны делящейся клетки. Центриоль — плотный центр центросомы.

Цитоплазма

Желеобразный материал вне ядра клетки, в котором расположены органеллы.

Тело Гольджи (Аппарат Гольджи / Комплекс Гольджи)

Уплощенная, слоистая, мешковидная органелла, которая выглядит как стопка блинов и расположена рядом с ядром.Он производит мембраны, окружающие лизосомы. Тело Гольджи упаковывает белки и углеводы в мембраносвязанные везикулы для «экспорта» из клетки.

Лизосома (клеточные везикулы)

Круглые органеллы, окруженные мембраной и содержащие пищеварительные ферменты. Здесь происходит переваривание питательных веществ клетки.

Митохондрия

Органеллы сферической или палочковидной формы с двойной мембраной. Внутренняя мембрана многократно вздувается, образуя серию выступов (называемых кристами).Митохондрия преобразует энергию, запасенную в глюкозе, в АТФ (аденозинтрифосфат) для клетки.

Ядерная мембрана

Мембрана, окружающая ядро.

Ядро

Органелла в ядре — это место, где производится рибосомная РНК. Некоторые клетки имеют более одного ядрышка.

Ядро

Сферическое тело, содержащее множество органелл, включая ядрышко. Ядро контролирует многие функции клетки (контролируя синтез белка) и содержит ДНК (в хромосомах).Ядро окружено ядерной мембраной.

Рибосома

Маленькие органеллы, состоящие из богатых РНК цитоплазматических гранул, которые являются участками синтеза белка.

Грубый эндоплазматический ретикулум (Rough ER)

Обширная система взаимосвязанных, перепончатых, складчатых и извитых мешков, которые расположены в цитоплазме клетки (ER непрерывно с внешней ядерной мембраной). Грубый ER покрыт рибосомами, которые придают ему грубый вид. Грубый ER транспортирует материалы через клетку и производит белки в мешочках, называемых цистернами (которые отправляются в тело Гольджи или вставляются в клеточную мембрану).

Гладкая эндоплазматическая сеть (Smooth ER)

Обширная система взаимосвязанных, перепончатых, складчатых и извитых трубок, расположенных в цитоплазме клетки (ER является непрерывным с внешней ядерной мембраной). Пространство внутри ER называется просветом ER. Smooth ER транспортирует материалы через ячейку. Он содержит ферменты, вырабатывает и переваривает липиды (жиры) и мембранные белки; гладкие отростки ER отделяются от грубого ER, перемещая новообразованные белки и липиды в тело Гольджи, лизосомы и мембраны.

Vacuole

Заполненные жидкостью, окруженные мембраной полости внутри ячейки. Вакуоль заполняется перевариваемой пищей и отходами, выходящими из клетки.

Структура эукариот | BioNinja

Навык:

• Рисование ультраструктуры эукариотических клеток на основе электронных микрофотографий

Animal Cell (щелкните, чтобы пометить)

Основные характеристики:

• Ядро — показано как двойная мембранная структура с порами
• Митохондрии — двойная мембрана с внутренней, свернутой в кристы; не больше половины ядра по размеру
• Аппарат Гольджи — показан как серия замкнутых мешочков (цистерн) с пузырьками, ведущими к и от
• Эндоплазматический ретикулум — взаимосвязанные мембраны показаны как голые (гладкие ER) и шипованные ( грубый ER)
• Рибосомы — помечены как 80S
• Цитозоль — внутренняя жидкость обозначена как цитозоль ( «цитоплазма» — это все внутреннее содержимое за вычетом ядра)

60 Растительная клетка 908 нажмите, чтобы поставить метку)

Основные характеристики:

• Вакуоль — большая и занимающая большую часть центрального пространства (окружена тонопластом)
• Хлоропласты — двойная мембрана с внутренними стопками мембранных дисков (присутствует только в фотосинтетической ткани)
• Клетка стена — изготовлена ​​из целлюлозы; толще клеточной мембраны
• Форма — кирпичная форма с закругленными углами

Чертеж ячейки Заполните таблицу структуры и функций, затем пометьте все части внутри ячейки.50 баллов. 31 баллов = Структуры / Функции 19 баллов. = Точная ячейка.

Презентация на тему: «Рисунок ячейки. Заполните таблицу структуры и функций, затем пометьте все части внутри ячейки. 50 точек. 31 точек = Структуры / Функции 19 точек. = Точная ячейка» — стенограмма презентации:

1 Чертеж ячейки Заполните таблицу структуры и функций, затем пометьте все части внутри ячейки.50 баллов. 31 баллов = Структуры / Функции 19 баллов. = Точный рисунок ячейки, цветной и маркированный

2 ЛАБОРАТОРИЯ ЧЕРТЕЖЕЙ КЛЕТОК ЖИВОТНЫХ
Закончите клетку, нарисовав недостающую органеллу. Используйте свою книгу, чтобы нарисовать и обозначить все органеллы, перечисленные на обратной стороне листа (№ 1-21). Затем используйте цветные карандаши или маркеры, чтобы НЕОБХОДИМО раскрасить свою ячейку! После завершения рисунка: определите роль каждой органеллы клетки в пространстве на спине.Подсчет баллов: правильные функции на спине (31 балл), полный и аккуратный рисунок (все органеллы отмечены и окрашены) (19 баллов). 14 7 17 8 6 16 5 Доп. Кредит 9 15 12 1. 18 ЖИВОТНАЯ КЛЕТКА Содержит: 2 3 4 типа 10 11

3 ЧЕРТЕЖ ЖИВОТНОЙ КЛЕТКИ

4 Структура Функция: Напишите, что эта структура делает в ячейке. Имя: 1.Цитоскелет / цитоплазма Содержит 2. 3. 4. 5. Ядро 6. 7. 8. 9. Типы рибосом 10. 11. 12. Везикулы, лизосомы 13. Эндоплазматический ретикулум 14. 15. 16. Аппарат Гольджи 17. Митохондрии 18. (Плазма ) Мембранные ЧАСТИ РАСТЕНИЯ, маркированные исключительно на КЛЕТКАХ РАСТЕНИЙ 19. Хлоропласт 20. Центральная вакуоль 21. ОСОБЕННОСТИ БАКТЕРИЙ клеточной стенки, маркированные исключительно на КЛЕТКАХ БАКТЕРИЙ 22. 23. 24. 25.

5 Структура Функция: Напишите, что эта структура делает в ячейке.Название: 1. Цитоскелет / цитоплазма Содержит 2. 3. 4. 5. Ядро 6. 7. 8. 9. Типы рибосом 10. 11. 12. Везикулы Лизосомы 13. Эндоплазматический ретикулум 14. 15. 16. Аппарат Гольджи 17. 18 ЧАСТИ РАСТЕНИЯ, маркированные исключительно на КЛЕТКАХ РАСТЕНИЙ 19. 20. 21. ХАРАКТЕРИСТИКИ БАКТЕРИЙ Маркированы исключительно на КЛЕТКАХ РАСТЕНИЙ 22. 23. 24. 25.

6 ЭУКАРИОТНАЯ ЖИВОТНАЯ КЛЕТКА
6 14. 7 5. 9. 8 Мембрана Типы 10 11 16 E.C. 12 Везикула 1. 15. Содержит: 2 3 4 Содержит: Микрофиламенты Микротрубочки Промежуточные волокна 17. 18.

7 ЭВКАРИОТИЧЕСКАЯ РАСТИТЕЛЬНАЯ КЛЕТКА 6 15 5 7 13 8 14 Типы 10 11 9 16 20 Содержит: 2
E.C. 9 16 20 Содержит: 2 3 4 1 17 12 18 19 21

8 БАКТЕРИАЛЬНАЯ КЛЕТКА. PROKARYOTE * Перекрестно с растительной / животной клеткой
25 21 18 * 1 * 9 * 22 23 24 6 * БАКТЕРИАЛЬНАЯ КЛЕТКА.PROKARYOTE * Перекрестный с растительной / животной клеткой

9 ЭУКАРИОТИЧЕСКАЯ КЛЕТОКА ЖИВОТНЫХ
6 14. 7 5. 9. 8 Типы мембран 10 11 16 E.C. 12 Везикула 1. 15. Содержит: 2 3 4 Содержит: Микрофиламенты Микротрубочки Промежуточные волокна 17. 18.

10 8 5. 6 мембрана 7

11 ЕВКАРИОТИЧЕСКАЯ РАСТИТЕЛЬНАЯ КЛЕТКА 6 15 5 7 13 8 14 Типы 10 11 9 16 20 Содержит: 2
E.C. 9 16 20 Содержит: 2 3 4 1 17 12 18 19 21

12 БАКТЕРИАЛЬНАЯ КЛЕТКА. PROKARYOTE * Перекрестно с растительной / животной клеткой
25 21 18 * 1 * 9 * 22 23 24 6 * БАКТЕРИАЛЬНАЯ КЛЕТКА. PROKARYOTE * Перекрестный с растительной / животной клеткой

13

14 ЭУКАРИОТНАЯ ЖИВОТНАЯ КЛЕТКА
Ядерная мембранная ДНК

Молекулярные выражения Биология клетки: структура растительной клетки

Структура растительной клетки Растения уникальны среди эукариот, организмов, клетки которых имеют заключенные в мембраны ядра и органеллы, потому что они могут производить себе пищу.Хлорофилл, придающий растениям зеленый цвет, позволяет им использовать солнечный свет для преобразования воды и углекислого газа в сахара и углеводы — химические вещества, которые клетки используют в качестве топлива. Подобно грибам, другому царству эукариот, растительные клетки сохранили защитную структуру клеточной стенки своих прокариотических предков. Основная растительная клетка имеет сходный мотив конструкции с типичной эукариотической клеткой, но не имеет центриолей, лизосом, промежуточных волокон, ресничек или жгутиков, как клетка животных.Однако у растительных клеток есть ряд других специализированных структур, включая жесткую клеточную стенку, центральную вакуоль, плазмодесматы и хлоропласты. Хотя растения (и их типичные клетки) неподвижны, некоторые виды производят гаметы, которые действительно демонстрируют жгутики и, следовательно, могут двигаться. Растения можно разделить на два основных типа: сосудистые и несосудистые. Сосудистые растения считаются более развитыми, чем несосудистые, потому что они развили специализированные ткани, а именно ксилему , которая участвует в структурной поддержке и проводимости воды, и флоэма , которая участвует в проводимости пищи.Следовательно, они также обладают корнями, стеблями и листьями, представляющими более высокую форму организации, которая обычно отсутствует у растений, лишенных сосудистой ткани. Несосудистые растения, входящие в подразделение Bryophyta , обычно имеют высоту не более дюйма или двух, потому что у них нет адекватной поддержки, которая обеспечивается сосудистыми тканями для других растений, для роста. Они также больше зависят от окружающей среды, чтобы поддерживать необходимое количество влаги, и, следовательно, имеют тенденцию населять влажные, тенистые места. По оценкам, сегодня в мире насчитывается не менее 260 000 видов растений. Они варьируются по размеру и сложности от небольших несосудистых мхов до гигантских секвойи, крупнейших живых организмов, достигающих в высоту 330 футов (100 метров). Лишь небольшой процент этих видов напрямую используется людьми в пищу, жилье, волокно и лекарства. Тем не менее, растения являются основой экосистемы и пищевой сети Земли, и без них сложные формы жизни животных (например, люди) никогда бы не смогли развиться.Действительно, все живые организмы прямо или косвенно зависят от энергии, производимой фотосинтезом, и побочный продукт этого процесса, кислород, необходим животным. Растения также уменьшают количество углекислого газа, присутствующего в атмосфере, препятствуют эрозии почвы и влияют на уровень и качество воды. Жизненные циклы растений включают чередующиеся поколения диплоидных форм , которые содержат парные наборы хромосом в их клеточных ядрах, и гаплоидных форм , которые обладают только одним набором.Обычно эти две формы растений очень непохожи по внешнему виду. У высших растений диплоидное поколение, представители которого известны как спорофитов из-за их способности продуцировать споры, обычно является доминирующим и более узнаваемым, чем поколение гаплоидных гаметофитов . Однако у мохообразных форма гаметофита является доминирующей и физиологически необходимой для формы спорофита. Животные должны потреблять белок для получения азота, но растения способны использовать неорганические формы элемента и, следовательно, не нуждаются во внешнем источнике белка.Однако растениям обычно требуется значительное количество воды, которая необходима для процесса фотосинтеза, для поддержания структуры клеток и облегчения роста, а также в качестве средства доставки питательных веществ в клетки растений. Количество питательных веществ, необходимых растениям, значительно различается, но девять элементов обычно считаются необходимыми в относительно больших количествах. Называемые макроэлементами , эти питательные вещества включают кальций, углерод, водород, магний, азот, кислород, фосфор, калий и серу.Также было идентифицировано семь микроэлементов , которые необходимы растениям в меньших количествах: бор, хлор, медь, железо, марганец, молибден и цинк. Считается, что растения произошли от зеленых водорослей, они существуют с начала палеозойской эры , более 500 миллионов лет назад. Самые ранние ископаемые свидетельства наземных растений относятся к периоду ордовика г. г. (от 505 до 438 миллионов лет назад). К году каменноугольного периода года, примерно 355 миллионов лет назад, большая часть Земли была покрыта лесами из примитивных сосудистых растений, таких как ликоподы (чешуя) и голосеменные (сосны, гинкго). Покрытосеменные , цветковые растения, не развивались до конца мелового периода года, примерно 65 миллионов лет назад, как раз тогда, когда динозавры вымерли. Клеточная стенка — Как и их прокариотические предки, у растительных клеток есть жесткая стенка, окружающая плазматическую мембрану. Однако это гораздо более сложная структура, которая выполняет множество функций, от защиты клетки до регулирования жизненного цикла растительного организма. Хлоропласты — Наиболее важной характеристикой растений является их способность к фотосинтезу, по сути, для производства собственной пищи путем преобразования энергии света в химическую энергию. Этот процесс осуществляется в специализированных органеллах, называемых хлоропластами. Эндоплазматическая сеть — Эндоплазматическая сеть представляет собой сеть мешочков, которые производят, обрабатывают и транспортируют химические соединения для использования внутри и вне клетки.Он связан с двухслойной ядерной оболочкой, обеспечивая трубопровод между ядром и цитоплазмой. У растений эндоплазматический ретикулум также соединяется между клетками через плазмодесмы. Аппарат Гольджи — Аппарат Гольджи — это отдел распределения и отгрузки химических продуктов ячейки. Он модифицирует белки и жиры, встроенные в эндоплазматический ретикулум, и подготавливает их к экспорту за пределы клетки. Микрофиламенты — Микрофиламенты представляют собой твердые стержни, состоящие из глобулярных белков, называемых актином.Эти филаменты в первую очередь структурны по функциям и являются важным компонентом цитоскелета. Микротрубочки — Эти прямые полые цилиндры встречаются по всей цитоплазме всех эукариотических клеток (у прокариот их нет) и выполняют множество функций, от транспорта до структурной поддержки. Митохондрии — Митохондрии представляют собой органеллы продолговатой формы, обнаруженные в цитоплазме всех эукариотических клеток.В клетках растений они расщепляют молекулы углеводов и сахара, чтобы обеспечить энергию, особенно когда свет недоступен для хлоропластов для производства энергии. Ядро — Ядро — это узкоспециализированная органелла, которая служит центром обработки информации и административным центром клетки. Эта органелла выполняет две основные функции: она хранит наследственный материал клетки, или ДНК, и координирует деятельность клетки, включая рост, промежуточный метаболизм, синтез белка и воспроизводство (деление клетки). Пероксисомы — Микротела — это разнообразная группа органелл, которые находятся в цитоплазме, имеют примерно сферическую форму и связаны одной мембраной. Существует несколько типов микротел, но пероксисомы являются наиболее распространенными. Plasmodesmata — Plasmodesmata — это маленькие трубочки, которые соединяют клетки растений друг с другом, обеспечивая живые мосты между клетками. Плазменная мембрана — Все живые клетки имеют плазматическую мембрану, которая закрывает их содержимое.У прокариот и растений мембрана — это внутренний защитный слой, окруженный жесткой клеточной стенкой. Эти мембраны также регулируют прохождение молекул внутрь и из клеток. Рибосомы — Все живые клетки содержат рибосомы, крошечные органеллы, состоящие примерно из 60 процентов РНК и 40 процентов белка. У эукариот рибосомы состоят из четырех цепей РНК. У прокариот они состоят из трех цепей РНК. Vacuole — Каждая клетка растения имеет большую одиночную вакуоль, которая накапливает соединения, помогает в росте растений и играет важную структурную роль для растения. Организация тканей листа — Тело растения делится на несколько органов: корни, стебли и листья. Листья являются основными фотосинтетическими органами растений, служащими ключевыми участками, где энергия света преобразуется в химическую энергию. Подобно другим органам растения, лист состоит из трех основных тканевых систем, включая кожных , сосудистых и наземных тканевых систем. Эти три мотива непрерывны во всем растении, но их свойства значительно различаются в зависимости от типа органа, в котором они расположены.В этом разделе обсуждаются все три тканевые системы. ВЕРНУТЬСЯ В СТРУКТУРУ ЯЧЕЙКИ ДОМОЙ Вопросы или комментарии? Отправить нам письмо. © 1995-2019, автор — Майкл В. Дэвидсон и Государственный университет Флориды. Все права защищены. Никакие изображения, графика, программное обеспечение, сценарии или апплеты не могут быть воспроизведены или использованы каким-либо образом без разрешения правообладателей. Использование этого веб-сайта означает, что вы соглашаетесь со всеми юридическими положениями и условиями, изложенными владельцами. Этот веб-сайт поддерживается нашим Команда разработчиков графики и веб-программирования в сотрудничестве с оптической микроскопией в Национальной лаборатории сильного магнитного поля . Последнее изменение: пятница, 13 ноября 2015 г., 13:18 Счетчик доступа с 1 октября 2000 г .: 5381114 Микроскопы предоставлены:

Структура растительной клетки (со схемой)

В этой статье мы обсудим структуру растительной клетки, которая покрыта клеточной стенкой.Это также поможет вам нарисовать структуру и схему растительной клетки.

1. Растительная клетка (рис. 291) представляет собой более или менее многогранную структуру, ограниченную снаружи жесткой ограничивающей мембраной, называемой клеточной стенкой.

2. Внутри находится протопласт. Содержимое каждой живой клетки известно под названием протопласт.

3. Клеточная стенка не живая, пока жив протопласт.

4. Мембрана, связывающая протоплазму клетки, известна как плазматическая мембрана или клеточная мембрана.Он состоит из липидов и белков. Он содержится во всех растениях и животных. У растений плазматическая мембрана покрыта клеточной стенкой. В клетках животных клеточная стенка отсутствует.

5. Основное вещество протоплазма неоднородна.

6. В протоплазму встроено довольно крупное сферическое тело — ядро ​​(мн. Ядра).

7. Протоплазма, окружающая ядро ​​клетки, обычно называется цитоплазмой.

8. Есть и другие меньшие тела в форме дисков, встроенные в протоплазму, называемые пластидами.

9. Исследования под электронным микроскопом показали, что цитоплазма содержит ряд других гораздо более мелких включений, которые трудно различить под световым микроскопом. К ним относятся митохондрии (поют, митохондрии) или хондриосомы, эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи и рибосомы, которые обычно встречаются в группах, называемых полисомами.

10. Цитоплазма имеет систему канальцев от плазматической мембраны снаружи до ядра внутри.

11.В очень молодых условиях просвет или полость клетки заполнена протоплазмой. Но по мере созревания клетки соответствующее количество протоплазмы не синтезируется, чтобы идти в ногу с увеличением ее объема, и поэтому появляются вакуоли (пространства в протоплазме).

12. Вакуоли заполнены водянистой жидкостью, которая представляет собой раствор различных неорганических веществ, поглощаемых растением извне, и органических веществ, синтезируемых растениями.

Клеточная стенка: определение, структура и функции (со схемой)

Клеточная стенка — это дополнительный слой защиты поверх клеточной мембраны.Вы можете найти клеточные стенки как у прокариот, так и у эукариот, и чаще всего они встречаются у растений, водорослей, грибов и бактерий.

Однако животные и простейшие не имеют такого строения. Стенки клеток, как правило, представляют собой жесткие структуры, которые помогают поддерживать форму клетки.

Какова функция клеточной стенки?

Клеточная стенка выполняет несколько функций, включая поддержание структуры и формы клетки. Стенка жесткая, поэтому защищает ячейку и ее содержимое.

Например, клеточная стенка может препятствовать проникновению патогенов, таких как вирусы растений. В дополнение к механической опоре стенка действует как каркас, который может предотвратить слишком быстрое расширение или рост клетки. Белки, волокна целлюлозы, полисахариды и другие структурные компоненты помогают стенке сохранять форму клетки.

Клеточная стенка также играет важную роль в транспорте. Так как стенка представляет собой полупроницаемую мембрану , она позволяет проходить определенным веществам, например, белкам.Это позволяет стенке регулировать диффузию в клетке и контролировать то, что входит или выходит.

Кроме того, полупроницаемая мембрана помогает общаться между клетками, позволяя сигнальным молекулам проходить через поры.

Из чего состоит клеточная стенка растений?

Стенка растительной клетки состоит в основном из углеводов, таких как пектины, целлюлоза и гемицеллюлоза. Он также содержит структурные белки в меньших количествах и некоторые минералы, такие как кремний. Все эти компоненты являются жизненно важными частями клеточной стенки.

Целлюлоза представляет собой сложный углевод и состоит из тысяч мономеров глюкозы , которые образуют длинные цепи. Эти цепи объединяются и образуют микрофибриллы целлюлозы , которые имеют диаметр в несколько нанометров. Микрофибриллы помогают контролировать рост клетки, ограничивая или разрешая ее разрастание.

Давление тургора

Одной из основных причин наличия стенки в растительной клетке является то, что она может выдерживать тургорное давление , и именно здесь целлюлоза играет решающую роль.Тургорное давление — это сила, создаваемая внутренним выталкиванием клетки. Микрофибриллы целлюлозы образуют матрицу с белками, гемицеллюлозами и пектинами, обеспечивая прочный каркас, способный противостоять тургорному давлению.

И гемицеллюлозы, и пектины представляют собой разветвленные полисахариды. Гемицеллюлозы имеют водородные связи, соединяющие их с микрофибриллами целлюлозы, в то время как пектины захватывают молекулы воды, образуя гель. Гемицеллюлозы увеличивают прочность матрицы, а пектины помогают предотвратить сжатие.

Белки в клеточной стенке

Белки в клеточной стенке выполняют разные функции. Некоторые из них обеспечивают структурную поддержку. Другие представляют собой ферменты, которые представляют собой тип белка, который может ускорять химические реакции.

Ферменты помогают формированию и нормальным модификациям, которые происходят для поддержания клеточной стенки растения. Они также участвуют в созревании плодов и изменении цвета листьев.

Если вы когда-либо делали собственное варенье или желе, то вы видели в действии те же типы пектинов , обнаруженные в стенках клеток.Пектин — это ингредиент, который добавляют в густые фруктовые соки. Они часто используют пектины, которые естественным образом содержатся в яблоках или ягодах, для приготовления джемов или желе.

••• Sciencing

Структура клеточной стенки растений

Стенки растительных клеток представляют собой трехслойные структуры с средними пластинками , первичной клеточной стенкой и вторичной клеточной стенкой . Средняя пластинка — это самый внешний слой, который помогает соединяться между клетками, удерживая при этом соседние клетки вместе (другими словами, она находится между клеточными стенками двух клеток и удерживает их вместе; вот почему она называется средней пластинкой, хотя это самый внешний слой).

Средняя пластинка действует как клей или цемент для растительных клеток, поскольку содержит пектины. Во время деления клетки первой образуется средняя пластинка.

Первичная клеточная стенка

Первичная клеточная стенка развивается по мере роста клетки, поэтому она обычно тонкая и гибкая. Он образуется между средней пластинкой и плазматической мембраной .

Состоит из микрофибрилл целлюлозы с гемицеллюлозами и пектинами. Этот слой позволяет клетке расти с течением времени, но не слишком ограничивает рост клетки.

Вторичная клеточная стенка

Вторичная клеточная стенка толще и жестче, поэтому обеспечивает большую защиту растений. Он существует между первичной клеточной стенкой и плазматической мембраной. Часто первичная клеточная стенка фактически помогает создать эту вторичную стенку после того, как клетка завершает рост.

Вторичные клеточные стенки состоят из целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина . Лигнин — это полимер ароматического спирта, который обеспечивает дополнительную поддержку растения.Он помогает защитить растение от нападений насекомых или болезнетворных микроорганизмов. Лигнин также помогает переносить воду в клетках.

Разница между первичными и вторичными клеточными стенками у растений

Когда вы сравниваете состав и толщину первичных и вторичных клеточных стенок у растений, легко увидеть различия.

Во-первых, первичные стенки содержат равное количество целлюлозы, пектинов и гемицеллюлоз. Однако вторичные клеточные стенки не содержат пектина и содержат больше целлюлозы.Во-вторых, микрофибриллы целлюлозы в стенках первичных клеток выглядят случайными, но они организованы во вторичные стенки.

Хотя ученые открыли многие аспекты функционирования клеточных стенок растений, некоторые области все еще нуждаются в дополнительных исследованиях.

Например, они все еще узнают больше о фактических генах, участвующих в биосинтезе клеточной стенки. По оценкам исследователей, в этом процессе принимают участие около 2000 генов. Еще одна важная область исследования — это то, как генная регуляция работает в клетках растений и как она влияет на стенки.

Структура клеточных стенок грибов и водорослей

Как и растения, клеточные стенки грибов состоят из углеводов. Однако, хотя у грибов есть клетки с хитином, и другими углеводами, у них нет целлюлозы, как у растений.

Их клеточные стенки также содержат:

• Ферменты
• Глюканы
• Пигменты
• Воски
• Другие вещества

Важно отметить, что не все грибы имеют клеточные стенки, но многие из них имеют.У грибов клеточная стенка находится за пределами плазматической мембраны. Хитин составляет большую часть клеточной стенки, и это тот же материал, который дает насекомым их прочный экзоскелет.

Клеточные стенки грибов

В общем, грибы с клеточными стенками имеют три слоя : хитин, глюканы и белки.

Как самый внутренний слой, хитин волокнистый и состоит из полисахаридов. Это помогает сделать стенки клеток грибов жесткими и прочными. Далее идет слой глюканов, которые представляют собой полимеры глюкозы, сшивающиеся с хитином.Глюканы также помогают грибам поддерживать жесткость клеточной стенки.

Наконец, есть слой белков, называемых маннопротеинами или маннанами , которые имеют высокий уровень маннозного сахара . В клеточной стенке также есть ферменты и структурные белки.

Различные компоненты клеточной стенки грибов могут служить разным целям. Например, ферменты могут помочь в переваривании органических материалов, в то время как другие белки могут помочь в адгезии в окружающей среде.

Клеточные стенки водорослей

Клеточные стенки водорослей состоят из полисахаридов, таких как целлюлоза, или гликопротеинов. У некоторых водорослей в клеточных стенках есть как полисахариды, так и гликопротеины. Кроме того, клеточные стенки водорослей содержат маннаны, ксиланы, альгиновую кислоту и сульфированные полисахариды. Клеточные стенки у разных типов водорослей могут сильно различаться.

Маннаны — это белки, которые образуют микрофибриллы в некоторых зеленых и красных водорослях. Ксиланы представляют собой сложные полисахариды и иногда заменяют целлюлозу в водорослях.Альгиновая кислота — еще один тип полисахарида, который часто встречается в бурых водорослях. Однако большинство водорослей содержат сульфированные полисахариды.

Диатомовые водоросли — это водоросли, обитающие в воде и почве. Они уникальны тем, что их клеточные стенки сделаны из кремнезема. Исследователи все еще изучают, как диатомовых водорослей формируют свои клеточные стенки и какие белки составляют этот процесс.

Тем не менее, они определили, что диатомовые водоросли образуют свои богатые минералами стенки внутри и перемещают их за пределы клетки.Этот процесс, называемый экзоцитозом , сложен и включает несколько белков.

Стенки бактериальных клеток

Стенки бактериальных клеток содержат пептидогликаны. Пептидогликан или муреин — это уникальная молекула, которая состоит из сахаров и аминокислот в сетчатом слое, и помогает клетке сохранять свою форму и структуру.

Клеточная стенка у бактерий существует вне плазматической мембраны. Стена не только помогает сконфигурировать форму ячейки, но также помогает предотвратить разрыв ячейки и разлив всего ее содержимого.

Грамположительные и грамотрицательные бактерии

В общем, вы можете разделить бактерии на грамположительные и грамотрицательные категории, и каждый тип имеет немного отличающуюся клеточную стенку. Грамположительные бактерии могут окрашиваться в синий или фиолетовый цвет во время теста на окрашивание по Граму, в котором красители вступают в реакцию с пептидогликанами в клеточной стенке.

С другой стороны, грамотрицательные бактерии не могут быть окрашены в синий или фиолетовый цвет с помощью этого типа теста. Сегодня микробиологи все еще используют окраску по Граму для определения типа бактерий.Важно отметить, что как грамположительные, так и грамотрицательные бактерии имеют пептидогликаны, но дополнительная внешняя мембрана предотвращает окрашивание грамотрицательных бактерий.

Грамположительные бактерии имеют толстые клеточные стенки, состоящие из слоев пептидогликанов. У грамположительных бактерий одна плазматическая мембрана окружена этой клеточной стенкой. Однако грамотрицательные бактерии имеют тонкие клеточные стенки пептидогликанов, которых недостаточно для их защиты.

Вот почему грамотрицательные бактерии имеют дополнительный слой из липополисахаридов (ЛПС), которые служат в качестве эндотоксина .Грамотрицательные бактерии имеют внутреннюю и внешнюю плазматическую мембрану, а тонкие клеточные стенки находятся между мембранами.

Антибиотики и бактерии

Различия между человеческими и бактериальными клетками позволяют использовать антибиотиков в вашем организме, не убивая все ваши клетки. Поскольку у людей нет клеточных стенок, лекарства, такие как антибиотики, могут воздействовать на клеточные стенки бактерий. Состав клеточной стенки играет роль в том, как действуют некоторые антибиотики.

Например, пенициллин, распространенный бета-лактамный антибиотик, может влиять на фермент, который образует связи между цепями пептидогликана в бактериях.Это помогает разрушить защитную клеточную стенку и остановить рост бактерий. К сожалению, антибиотики убивают как полезные, так и вредные бактерии в организме.

Другая группа антибиотиков, называемых гликопептидами, нацелена на синтез клеточных стенок, останавливая образование пептидогликанов. Примеры гликопептидных антибиотиков включают ванкомицин и тейкопланин.

Устойчивость к антибиотикам

Устойчивость к антибиотикам возникает, когда бактерии меняются, что снижает эффективность лекарств.Поскольку устойчивые бактерии выживают, они могут воспроизводиться и размножаться. Бактерии становятся устойчивыми к антибиотикам разными способами.

Например, они могут изменять свои клеточные стенки. Они могут вывести антибиотик из своих клеток или поделиться генетической информацией, включая устойчивость к лекарствам.

Одним из способов устойчивости некоторых бактерий к бета-лактамным антибиотикам, таким как пенициллин, является выработка фермента, называемого бета-лактамазой. Фермент атакует бета-лактамное кольцо, которое является основным компонентом препарата и состоит из углерода, водорода, азота и кислорода.Однако производители лекарств пытаются предотвратить эту резистентность, добавляя ингибиторы бета-лактамаз.

No related posts.