Некоторые фосфолипидные структуры связаны с молекулами холестерина . Последние поддерживают целостность плазматической мембраны, и в более новых исследованиях изучается ее роль в поддержке иммунной системы.

Белковый компонент

Как любой живой организм, клетка не является полностью самодостаточной и, следовательно, потребует питательных веществ из внешней среды, а также для экспорта своих продуктов во внешнюю среду. Контролируемое движение вещества осуществляется с помощью белков , , , каналов, и носителей , , белков , , закрепленных в плазматической мембране, которые избирательно или обычно позволяют определенным частицам входить и выходить из клетки.

Некоторые белковые молекулы помечены цепями гликогена (т. Е. Гликопротеинами) и функционируют как рецепторные каналы , которые инициируют клеточные процессы. Другие белки ограничены либо цитозольным (внутриклеточный белок) , либо внеклеточной поверхностью (внеклеточный белок) мембраны, тогда как другие охватывают всю мембрану (трансмембранные белки) . Это обоснование термина «жидкая мозаика», поскольку он относится к тому факту, что белки, расположенные внутри или на мембране, свободно перемещаются по всему фосфолипидному бислою.

Поглощение материала

В случае веществ, которые не могут ни проходить через мембрану, ни использовать мембранные каналы, плазматическая мембрана обладает способностью поглощать инородный материал в процессе, известном как эндоцитоз . Этот процесс включает распознавание либо чужеродных микроорганизмов, либо нативных веществ рецепторами на клеточной мембране и последующее сворачивание этой области мембраны вокруг намеченной структуры, транспортируемой в цитоплазму.Эндоцитоз можно подразделить на три типа.

Фагоцитоз включает поступление в клетку неспецифических веществ (обычно твердых). Пиноцитоз включает поступление в клетку определенных веществ (обычно внеклеточной жидкости). Эндоцитоз, опосредованный рецепторами включает специфическое поглощение определенных макромолекул, которое контролируется рецепторами клеточной поверхности.

Цитоплазма

Цитоплазма — это полутвердая среда, в которой органеллы находятся во взвешенном состоянии, а питательные вещества растворены во внутренней клеточной среде.Помимо органелл, цитоплазма также содержит микрофиламенты, микротрубочки и секреторные гранулы. Микрофиламенты и микротрубочки являются частью клеточной архитектуры, которая помогает придать клетке ее структуру (цитоскелет) и играет роль в репликации клеток. Они также вносят вклад в формирование ресничек и жгутиков в некоторых клеточных линиях, которым необходима подвижность.

Рибосомы

Для того, чтобы клетки могли расти и размножаться, они должны производить необходимые строительные блоки для достижения этой цели.Кроме того, некоторые клетки, такие как β-клетки поджелудочной железы, вырабатывают гормоны на основе белка, помогающие поддерживать гомеостаз. Этот процесс достигается рибосомами. Рибосомы — это сложные молекулы на основе рибонуклеиновой кислоты (т.е. рибосомно-рибонуклеиновая кислота; р-РНК), которые отвечают за трансляцию кодированных последовательностей информационной РНК (м-РНК) в белки. Они состоят из малой и большой субъединицы , которые координируются друг с другом для трансляции цепи м-РНК. Некоторые рибосомы связаны с мембраной, а другие свободно плавают в цитоплазме.В то время как свободные рибосомы синтезируют белки , которые используются внутри клетки, белки, синтезированные связанными рибосомами, предназначены для экспорта.

Эндоплазматическая сеть

Есть скопления мешочков и пузырьков, которые образуют цистерн (канальцы) в цитоплазме. Эти структуры составляют эндоплазматический ретикулум. Существует два типа эндоплазматического ретикулума: один, который имеет рибосомы, связанные с его поверхностью — грубый эндоплазматический ретикулум (RER) , а другой не имеет рибосом — гладкий эндоплазматический ретикулум (SER) .

Другой отличительной чертой грубого и гладкого эндоплазматического ретикулума является то, что грубый эндоплазматический ретикулум является продолжением ядерной мембраны, в то время как гладкий эндоплазматический ретикулум может быть либо независимым скоплением мешочков, либо продолжением грубого эндоплазматического ретикулума. Как указывалось ранее, шероховатый эндоплазматический ретикулум хранит белок, синтезированный рибосомами на его поверхности. Напротив, гладкая эндоплазматическая сеть синтезирует фосфолипиды, стероиды и липиды, которые впоследствии используются в синтезе гормонов на основе стероидов.

Аппарат Гольджи

Названная в честь итальянского ученого, открывшего ее в 1898 году, Камиллио Гольджи, эта органелла существует в цитоплазме как центр хранения белков, которые будут распространяться в другие места. Аппарат Гольджи (также называемый комплексом Гольджи или телом Гольджи) структурно подразделяется на компоненты цис и транс . Первый представляет собой уплощенные входящие пузырьки из эндоплазматического ретикулума, которые сливаются с образованием цистерн .Транс-аспект структуры — это область, из которой везикулы отходят, чтобы присоединиться к другим везикулам, лизосомам или поверхности клетки (подлежащей экзоцитозу).

Везикулы и лизосомы

Некоторые белки, синтезируемые в клетке, используются клеткой, в то время как другие предназначены для экспорта в другие области тела. Чтобы предотвратить активацию этих продуктов и непреднамеренное взаимодействие с исходной клеткой, они хранятся в мембранных мешочках, называемых везикулами.Есть три основных типа везикул; экзоцитозные, лизосомальные и секреторные везикулы. Экзоцитоз , везикулы содержат белки, которые выводятся из клетки посредством экзоцитоза. Это происходит, когда везикулы сливаются с цитоплазматической мембраной и выталкивают ее содержимое во внеклеточное пространство. Например, высвобождение антител из активированных B-клеток во время гуморального иммунного ответа.

Белки, расположенные в секреторных пузырьках , также предназначены для внеклеточного высвобождения, но требуют стимула; высвобождение нейромедиатора ацетилхолина (ACh) из телодендрий нейронов в синаптическую щель после стимуляции потенциалом действия.

С другой стороны, протеазы — это ферменты, предназначенные для переваривания белка. Это особые белки, которые участвуют в клеточной деградации апоптозом (запрограммированная гибель клеток) или как часть защитного механизма от вторжения патогенов. В любом случае эти ферменты хранятся в лизосомах для последующего высвобождения. Когда есть органелла, клетка или микроорганизм, подлежащие перевариванию, вокруг вещества, подлежащего растворению, образуется везикула, которая впоследствии сливается с лизосомой.Это делается для предотвращения непреднамеренного повреждения других цитоплазматических структур.

Митохондрии

Митохондрии (т. Е. Митохондрии), часто называемые «электростанцией» клетки, представляют собой удлиненную двойную мембранную структуру с многочисленными кристами внутри ее внутренней мембраны. Помимо связанных с мембраной белков АТФ-синтазы, которые способствуют производству АТФ, митохондрии являются единственными органеллами, которые содержат собственный ДНК-материал и, следовательно, способны к репликации.

Наружная мембрана , которая покрывает всю органеллу, снабжена прионными белками, которые позволяют избирательно поглощать размер некоторых веществ. Внутренняя мембрана также содержит специфические белки, такие как АТФ-синтаза (производит АТФ), цитохром С (выполняет окислительно-восстановительные реакции) и транспортные белки (для избирательного поглощения материала митохондриальным матриксом). Составляющие межмембранного пространства (между внутренней и внешней мембранами) очень похожи на таковые в цитоплазме клетки.

Матрица — это место, в котором происходит цикл лимонной кислоты (цикл Кребса — процесс образования АТФ). Количество митохондрий, обнаруженных в конкретной клетке, зависит от ее функции. Например, сердечные миоциты содержат больше митохондрий, чем эпителиальные клетки кожи, потому что им требуется больше АТФ, чтобы сделать их устойчивыми к усталости.

Ядро

Это самая большая структура в ячейке. Он ограничен ядерной оболочкой и содержит ядрышко, матрицу и, что наиболее важно, наследственный генетический материал, известный как дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) .Внутри каждой клетки находится примерно два метра микроскопического генетического материала. Этот огромный объем ДНК может удерживаться в клетке, плотно наматывая его вокруг гистонов (белковый каркас), которые впоследствии укладываются в стопку хромосом . Однако ДНК существует только в виде хромосом на активных стадиях клеточного деления. Когда клетка находится в фазе роста, ДНК принимает форму либо эухроматина , либо гетерохроматина .ДНК, которая принимает эухроматическую форму, обычно чаще транскрибируется и экспрессируется клеткой.

Внутри ядра находится уникальная область, известная как ядрышко . Это область, где находится ДНК, кодирующая рибосомную РНК (или тандемные повторы). Основная функция состоит в том, чтобы производить и ассимилировать р-РНК, которая будет экспортироваться в цитоплазму для трансляции м-РНК.

Ядерная оболочка

Существует еще одна избирательно проницаемая мембрана, которая отделяет цитоплазму ядра клетки от ядерного матрикса.Эта структура известна как ядерная оболочка; подобно плазматической мембране, он также состоит из липидного бислоя . Это двухслойная структура, которая окружает ядрышко и хроматин внутри ядерного матрикса. Ядерная оболочка является продолжением шероховатой эндоплазматической сети.

Теперь вы закончили изучать структуру ячейки. Используйте наши диаграммы и тесты для ячеек , чтобы закрепить свои знания!

В некоторых областях оболочки внутренний и внешний слои сливаются, образуя отверстия, известные как ядерные поры .Ядерные поры не только позволяют нуклеотидам и другим материалам проникать в ядро, но также позволяют м-РНК покидать ядро ​​для трансляции в цитоплазме.

Различия между животными и растительными клетками

В заключение следует отметить, что клетки животных — не единственный существующий эукариотический тип клеток. Клетки растений также являются эукариотическими и имеют компоненты, аналогичные компонентам клеток животных. Однако есть некоторые существенные отличия.В то время как клетки животных имеют более неправильную форму, клетки растений часто имеют фиксированную прямоугольную форму . Этой фиксированной форме способствует жесткая клеточная стенка на основе целлюлозы, которая окружает плазматическую мембрану растительной клетки; который также отсутствует в клетках животных.

Помимо митохондрий для производства АТФ, растительные клетки также содержат хлоропластов . Эти структуры позволяют растениям использовать ультрафиолетовую энергию в процессе фотосинтеза для производства собственной пищи.Наконец, хотя большое количество клеток животных может быть снабжено ресничками, эти структуры часто отсутствуют в большинстве типов клеток растений.

Клиническое значение

Гибель клеток

Клетки существуют по всему телу и работают синергетически, чтобы выполнять свои функции. Эти клетки претерпевают митотические (и мейотические) трансформации гонад, чтобы поддерживать клеточную популяцию. Когда клетка подвергается воздействию стрессового стимула, она обычно пытается адаптироваться к этой среде до тех пор, пока стимул не будет устранен.Как только клетка не получает смягчающих повреждений, она обычно восстанавливается и возвращается в нормальное состояние. Однако, если клетка существенно повреждена и повреждение становится необратимым, клетка может подвергнуться запрограммированной гибели клетки — процессу, известному как апоптоз. Апоптоз — это естественный контролируемый клеточно-опосредованный процесс, при котором поврежденная или изношенная клетка подвергается аутофагоцитозу. Существует еще одна форма незапланированной гибели клеток, которая может привести к большему повреждению соседних клеток, известная как клеточный некроз .Здесь смерть клетки следует за внешним агентом (например, травмой, инфекциями или токсинами), который инициирует преждевременную смерть клетки.

В некоторых случаях генетический материал может кодировать мутацию в результате воздействия вредного стимула, наследования ошибочного кодирования или просто из-за ошибки репликации, которая «отключает» важные хозяйственные функции клетки. . Это одно из явлений, наблюдаемых в злокачественных клетках . Есть несколько отличительных черт раковых клеток, в том числе способность этих клеток распространяться на отдаленные участки и расти на (метастаз) , инициировать ангиогенез (создание новых кровеносных сосудов для улучшения их кровоснабжения) и, что более важно, клетки «Бессмертный» .В то время как клетки (хотя и трудно) могут быть убиты несколькими фармакологическими, радиологическими и иммунологическими агентами, врожденная апоптотическая конфигурация клеточной линии подавляется. Хотя эти клетки обладают несколькими качествами, которые могут инициировать апоптоз в нормальной клеточной линии, эти клетки будут расти и воспроизводиться с неконтролируемой скоростью, потому что они каким-то образом способны избежать запрограммированной гибели клеток.

Изменения сотовой связи

Есть некоторые термины, которые конкретно связаны с изменениями на клеточном уровне, которые являются обычным явлением в области медицины.Таким образом, их следует ценить, чтобы следить за обсуждениями патологических процессов:

• Гиперплазия означает увеличение размера органа в результате увеличения количества клеток в нем. Например, при доброкачественной гиперплазии предстательной железы количество клеток простаты увеличивается, что приводит к увеличению общего размера железы. Однако общий размер ячеек остается прежним.

• Гипертрофия , с другой стороны, относится к увеличению размера органа после увеличения размера составляющих его клеток.Подумайте о процессе гипертрофии левого желудочка, когда сердечные миоциты увеличиваются в размере после хронического увеличения общего периферического сопротивления. Однако, в отличие от гиперплазии, количество клеток обычно остается неизменным.

• Метаплазия — это обратимый процесс, при котором один тип зрелых клеток заменяется другим типом зрелых клеток. Хороший пример этого можно найти в дистальном отделе пищевода у пациентов с хроническим желудочно-пищеводным заболеванием (т.е. Пищевод Барретта). В этом случае хроническое воздействие на эпителий плоскоклеточного типа разъедающих желудочных кислот способствует клеточному превращению в клетки столбчатого типа, которые являются более устойчивыми. Когда стимул будет удален, клеточная линия вернется в свое предыдущее состояние. Это не считается прямым родственником злокачественных поражений.

• Дисплазия говорит о пролиферации незрелых клеточных линий и снижении распространенности зрелой клеточной линии, резидентной в этом анатомическом месте.Это наблюдается при цервикальной интраэпителиальной неоплазии, когда аномальная клеточная линия еще не вторглась в базальную мембрану. Это считается предвестником злокачественных новообразований.

Источники

Артикул:

• Ерощенко, Виктор П. и Мариано С. Х. ди Фьоре: Атлас гистологии с функциональными корреляциями Дифьоре. 10-е изд. Филадельфия: Wolters Kluwer Health / Lippincott Williams & Wilkins, 2008. Печать.
• Эрнандес-Верден, Даниэль: «Ядрышко: от структуры к динамике». Гистохимия и клеточная биология 125.1-2 (2005): 127-137. Интернет. 3 октября 2016 г.
• Кумар, Винай и др.: Роббинс и Котран Патологическая основа болезни. 9 изд. Филадельфия, Пенсильвания: Elsevier Saunders, 2015. Печать.
• Лоу, С. В .: «Апоптоз при раке». Канцерогенез 21.3 (2000): 485-495. Интернет. 5 октября 2016 г.
• Макэвой, Майкл.: «Мутации генов PEMT: холин и фосфолипиды — метаболическое исцеление». Метаболическое исцеление. N.p., 2015. Web. 3 октября 2016 г.
• Миронов А.А. и Маргит Павелка .: Аппарат Гольджи. Вена: Springer, 2008. Печать.
• «Молекулярные выражения клеточной биологии: клеточное ядро» . Micro.magnet.fsu.edu. N.p., 2015. Web. 3 октября 2016 г.
• «Строения и функции микротрубочек» . Ruf.rice.edu. N.p., 2016. Web.3 октября 2016 г.

Иллюстраторы:

Эукариотическая клетка: структура и органеллы: хотите узнать об этом больше?

Наши увлекательные видео, интерактивные викторины, подробные статьи и HD-атлас помогут вам быстрее достичь лучших результатов.

С чем вы предпочитаете учиться?

«Я бы честно сказал, что Kenhub сократил мое учебное время вдвое». — Подробнее. Ким Бенгочеа, Университет Реджиса, Денвер

Организация типов клеток (Раздел 1, Глава 8) Нейронауки в Интернете: Электронный учебник для нейронаук | Кафедра нейробиологии и анатомии

8.1 Введение в нейроны и глиальные клетки

По оценкам, нервная система человека состоит примерно из 360 миллиардов неневральных глиальных клеток и 90 миллиардов нервных клеток. Кроме того, существуют сотни различных типов нейронов, основанных только на морфологии. Часто похожие нейроны обладают совершенно разными свойствами.Например, они используют разные нейротрансмиттеры и реагируют на них. В этом разделе рассматриваются клеточные компоненты нервной ткани. Студенты должны уметь описывать нейроны и глию, их морфологические компоненты, видимые в световой и электронный микроскоп, а также некоторые из фундаментальных функциональных ролей, которые эти типы клеток играют в нервной системе.

8.2 Модель Neuron

Изучив модель нейрона выше, узнайте больше о функциях каждой структуры, нажав на список ниже.

1. Cell Soma
2. Дендрит
3. Начальный сегмент и аксонный холм
4. Аксон
5. Нервные окончания
6. Нервно-мышечное соединение

8.3 Клеточная сома

Область нейрона, содержащая ядро, известна как тело клетки , сома или перикарион (рис. 8.2). Тело клетки — это метаболический центр нейрона.

Внутренняя часть сомы состоит из цитоплазмы, геля внутри микротрабекулярной решетки, образованной микротрубочками и связанных с ними белков, которые составляют цитоскелет .

Энергетический метаболизм и синтез макромолекул, используемых клеткой для поддержания своей структуры и выполнения своей функции, являются основными видами деятельности нейрональной сомы.Как описано в главе 6, он также действует как рецептивная область для синаптических входов от других клеток. В цитоплазму нейронов встроены органеллы, общие для других клеток, ядро ​​ , ядрышко , эндоплазматическая сеть , аппарат Гольджи , митохондрии , рибосомы , лизосомы и , эндосомы Пероксисомы . Многие из этих клеточных включений отвечают за экспрессию генетической информации, контролирующей синтез клеточных белков, участвующих в производстве энергии, росте и замене материалов, потерянных в результате истирания.

8.4 Дендриты

Мембрана нейрона действует как рецептивная поверхность на всем протяжении; однако специфические входные данные (так называемые афференты) от других клеток принимаются в основном на поверхности тела клетки и на поверхности специализированных отростков, известных как дендриты. Дендритные отростки могут широко разветвляться и часто покрыты выступами, известными как дендритных шипов . Шипы обеспечивают огромное увеличение площади поверхности, доступной для синаптических контактов.Дендритные отростки и шипы нейронов по существу представляют собой расширения цитоплазмы, содержащие большинство органелл, обнаруженных в теле клетки. Дендриты содержат многочисленные упорядоченные массивы микротрубочек и меньше нейрофиламентов (см. Ниже). Белки, связанные с микротрубочками (MAP) в дендрите, имеют более высокий молекулярный вес, чем белки, обнаруженные в аксоне. Примером является MAP2. Кроме того, микротрубочки в дендритах имеют свои положительные концы по направлению к соме клетки. Митохондрии часто расположены продольно. Шероховатый эндоплазматический ретикулум и рибосомы присутствуют в больших, но не в маленьких дендритах. Форма и протяженность «дендритного дерева» отдельного нейрона указывают на количество и разнообразие информации, полученной и обработанной этим нейроном. Дендритные шипы часто содержат микрофиламентов , которые представляют собой цитоскелетный элемент , ответственный за изменения формы шипов, наблюдаемые в некоторых примерах синаптической пластичности.

Информация принимается дендритом через массив рецепторов на поверхности дендрита, которые реагируют на передатчики, высвобождаемые из окончаний аксонов других нейронов. Дендриты могут состоять из одного ответвления от сомы или разветвленной сети, способной принимать входные данные от тысяч других клеток.Например, средний мотонейрон спинного мозга с дендритным деревом среднего размера получает 10 000 контактов, из которых 2 000 находятся на соме и 8 000 — на дендритах.

8.5 Начальный сегмент и аксонный холм

Конусообразная область тела клетки, где берет начало аксон, называется аксоном бугорком .Эта область свободна от рибосом, и большинства других клеточных органелл, за исключением цитоскелетных элементов и органелл, которые транспортируются вниз по аксону. Нейрофиламенты в бугорке аксона собираются вместе в пучки. Область между бугорком аксона и началом миелиновой оболочки известна как начальный сегмент . Во многих случаях эта область является анатомическим местом инициации потенциала действия.Область под аксолеммой в этой области имеет материал, который темнеет при просмотре с помощью ЭМ. Эта область показана на рисунке 8.4. На самом дальнем конце аксона и его коллатералах есть небольшие ответвления, кончики которых представляют собой пуговичные цитоплазматические увеличения, называемые концевыми бутонами или нервными окончаниями .

8,6 Аксон

Другой тип процесса в идеализированном нейроне — аксон. Каждый нейрон имеет только один аксон, и он обычно более прямой и гладкий, чем дендритные профили. Аксоны также содержат пучки микротрубочек и нейрофиламентов и разбросанных митохондрий .Большинство MAP в аксоне имеют более низкий молекулярный вес, чем в дендрите. Преобладающим MAP в аксонах является tau . Микрофиламенты внутри аксона обычно связаны с областью, прилегающей к плазмалемме, и часто являются наиболее плотными в узлах Ranvier . За пределами начальных сегментов аксоплазма лишена грубого эндоплазматического ретикулума и свободных рибосом. Ветви аксонов известны как axon collaterales . Сам аксон часто окружен мембранным материалом, называемым миелиновой оболочкой, образованным глиальными клетками.Миелиновая оболочка действует для изоляции плазмалеммы аксона таким образом, что требует более быстрого распространения деполяризации плазмалеммы и увеличивает скорость проведения нервного импульса (см. Главу 3).

8,7 Нервное окончание

Часть плазматической мембраны нервного окончания, которая специализируется на формировании функциональных контактов с другими клетками, — это синапс .

Когда нейроны взаимодействуют с мышечными волокнами, область функционального контакта называется нервно-мышечным соединением или двигателем замыкательной пластиной (глава 4).Согласно классическому определению синапса, когда нерв , , , заканчивающийся синапсом на дендрите или соме второго нейрона, называется либо аксодендритом , либо аксосоматическим синапсом соответственно (Глава 7). Однако почти все возможные комбинации пре- и постсинаптических элементов были обнаружены в центральной нервной системе. Эти различные типы синапсов обозначаются сочетанием названия структуры пресинаптического элемента с названием постсинаптической структуры.Например, когда передача информации происходит от аксона к аксону или от одного терминала к другому, задействованный синапс называется аксоаксоническим синапсом .

8.8 Клеточные элементы в типичном нервном окончании

Области функциональных контактов между нейронами (синапсами) имеют отличные морфологические характеристики. Хотя размер и форма бутонов отдельных нейронов сильно различаются, синапсы можно идентифицировать по наличию следующего:

1. A пресинаптический комплемент мембраносвязанных синаптических везикул существует.Это сферические пузырьки в нервных окончаниях возбуждения, показанные на рис. 8.6. В тормозных нейронах синаптические пузырьки часто уплощены, как показано на рис. 8.7.
2. Нервное окончание часто имеет скопления плотного материала в цитоплазме, непосредственно прилегающих к мембране на пре- и постсинаптической стороне соединения (они известны как пресинаптическая плотность или постсинаптическая плотность, соответственно). Этот плотный материал на пресинаптической стороне является считается местом прикрепления пузырьков.Плотный материал на постсинаптической стороне является местом, где преобладают рецепторные белки и каналы.
3. Присутствует много митохондрий , особенно в нервном окончании; и
4. Имеется отчетливая синаптическая щель или межклеточное пространство примерно 20-40 нм.
5. Присутствует эндоплазматический ретикулум , который регулирует уровень Ca ²⁺ .
6. Эндосомная мембрана , которая участвует в рециркуляции синаптических пузырьков.

8.9 Варианты конструкции

Существует множество разновидностей «модельного» нейрона, описанного выше. Важная модификация, которая происходит особенно в рецепторных нейронах, включает обозначение нейронного отростка как дендрита или как аксона. Классически аксон был идентифицирован как миелинизированный или немиелинизированный процесс, который передает сигналы от тела клетки. Классический вид дендрита представляет собой немиелинизированную трубку цитоплазмы, которая несет информацию к телу клетки.Однако это различие не распространяется на ВСЕ нейроны. Некоторые клетки имеют миелинизированный отросток, который передает сигналы телу клетки. Следовательно, морфологически «дендрит» и «аксон» могут быть неразличимы. Ни положение тела клетки, ни наличие или отсутствие миелина не всегда являются полезным критерием для понимания ориентации нейрона. Область инициирования импульса является более надежным ориентиром для понимания функционального фокуса клетки.Эта область аналогична начальному участку модельного нейрона, рассмотренному выше. Обычно волокно или отросток, который содержит начальный сегмент или триггерную зону, называют аксоном. Обратите внимание, как показано на рисунке 8.8, зона срабатывания не обязательно должна быть непосредственно рядом с телом ячейки.

8.10 Именование нейронов

Для классификации и наименования нейронов разработано множество соглашений. Один из старейших, разработанный Гольджи в конце 1800-х годов, основан на сложности дендритного дерева нейрона. Благодаря этому подходу клетки классифицируются на униполярные, биполярные и мультиполярные нейроны, как показано на рис. 8.8. Униполярные клетки имеют только один клеточный отросток и в основном встречаются у беспозвоночных. Однако сенсорные нейроны позвоночных — еще одна форма этого типа клеток.Поскольку эти клетки начинают свое развитие как биполярные нейроны, а затем становятся униполярными по мере созревания, их называют псевдо-униполярными клетками . Биполярные клетки присутствуют в сетчатке и обонятельной луковице . Мультиполярные клетки составляют остальные типы нейронов и, следовательно, являются наиболее многочисленным типом. Они были далее подразделены на подкатегории клеток Гольджи типа II , которые представляют собой небольшие нейроны, обычно интернейроны, и клеток Гольджи типа I , которые являются большими мультиполярными нейронами.

также названы по их форме (например, пирамидных клеток , показанных на рисунке 8.9) или по имени человека, который их первым описал (например, клетки Пуркинье , показанные на рисунке 8.10). Совсем недавно клетки были названы в соответствии с их функцией или содержащимся в них нейротрансмиттером (например, группы норадреналиновых клеток ЦНС, описанные в главе 12). Это описание возможно благодаря разработке гистохимических и иммуноцитохимических методов для специфической идентификации нейромедиатора типа , используемого нейронами.

8.11 Органелл

Многие термины, используемые в этом разделе, определены ниже.

Аксолемма — это плазмалемма аксона.

Эндоплазматический ретикулум — это лабиринт, ограниченный мембраной участок в цитоплазме, где синтезируются липиды и образуются мембраносвязанные белки. В некоторых областях нейрона ER лишен рибосом и называется гладким ER. Гладкий ER участвует в буферизации Ca ²⁺ и в биосинтезе и рециклинге синаптических пузырьков, как будет обсуждаться в главе 10.

Эндосома — это мембранно-ограниченная органелла, которая переносит материалы, попавшие в организм в результате эндоцитоза, и передает их лизосомам и пероксисомам для деградации. Он также функционирует в нервном окончании, перерабатывая синаптические пузырьки.

Аппарат Гольджи представляет собой набор уложенных друг на друга органелл с гладкой поверхностью, связанных с мембраной, в которых модифицируются и сортируются белки и липиды, образующиеся в эндоплазматическом ретикулуме.

Лизосомы содержат ферменты, которые переваривают соединения, образующиеся внутри или вне клеток.Они участвуют в превращении белков в аминокислоты и гликогена в глюкозу, основное питательное вещество нейронов. Их ферменты действуют при кислом pH. Как будет описано ниже, они также служат везикулами для обратного транспорта от окончаний аксонов к соме. Многие лизосомы разлагаются до гранул липофусцина, которые накапливаются по мере старения организма и рассматриваются как отходы нейронов. Лизосомы образуются в результате отпочкования аппарата Гольджи. Они имеют различные формы и размеры, связанные с мембраной, от 250 до 700 нм в диаметре.

Микрофиламенты — это филаменты диаметром 7 нм, расположенные в виде парной спирали из двух нитей глобулярного актина. Микрофиламенты особенно заметны в синаптических окончаниях, в дендритных шипах и в ассоциации с аксолеммой.

Микротрубочки представляют собой трубчатые структуры диаметром от 20 до 25 нм, которые образуют рыхлые пучки вокруг ядра и воронки в основании аксональных и дендритных отростков, где они образуют параллельные массивы, распределенные в продольном направлении. Они состоят из димеров α- и β-субъединиц тубулина и содержат ассоциированные белки, известные как белки, ассоциированные с микротрубочками (MAPS).MAPS регулируют полимеризацию субъединиц тубулина с образованием микротрубочек. Димеры α- и β-субъединиц тубулина полимеризуются с образованием прото-филаментов, расположенных в виде спирали, так что 13 димерных субъединиц составляют каждый полный оборот α-спирали. Кроме того, микротрубочки не являются непрерывными, и каждая микротрубочка состоит из множества единиц размером 100 нм. Микротрубочки участвуют в аксоплазматическом транспорте (см. Ниже).

Митохондрии распространены повсеместно по цитоплазме всей нервной клетки и особенно многочисленны при пресинаптических специализациях.

Нейрофиламенты — это тип промежуточных волокон, обнаруженных в нервных клетках. Нейрофиламенты участвуют в поддержании формы и механической прочности нейрона. Хотя нейрональные нейрофиламенты классифицируются как промежуточные филаменты, их состав в нейронах отличается от состава других клеток. Они состоят из трех субъединиц, которые образуют трубочку диаметром 10 нм. Это нейрофиламент окрашивается тяжелым металлом, что позволяет визуализировать форму нейронов.Нейрофиламенты образуют рыхлые пучки вокруг ядра клетки и других органелл и воронки в основании аксональных и дендритных отростков, где они образуют параллельные массивы, распределенные в продольном направлении. Нейрофиламентов больше, чем микротрубочек в аксонах, тогда как микротрубочек больше, чем нейрофиламентов в дендритах. Именно нейрофиламенты модифицируются при болезни Альцгеймера с образованием нейрофибриллярных клубков.

Ядрышко находится в центре ядер всех нейронов.Это заметное, глубоко окрашенное сферическое включение размером около одной трети ядра. Ядрышко синтезирует рибосомную РНК, которая играет важную роль в синтезе белка.

Ядро нейрона большое и круглое, обычно расположено в центре. В некоторых клетках в ядре видны массы глубоко окрашивающего хроматина. Ядерная мембрана нейронов похожа на мембрану других клеток — это двойная мембрана, перемежающаяся порами (ядерными порами), которые участвуют в ядерно-цитоплазматических взаимодействиях.Ядро нейронов имеет сферическую форму и имеет диаметр от 3 до 18 микрометров в зависимости от размера нейрона. Нейроны с длинными аксонами имеют более крупное тело и ядро ​​клетки. Как и в других клетках, основным компонентом ядра является дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), вещество хромосом и генов.

Пероксисомы — это небольшие мембраносвязанные органеллы, которые используют молекулярный кислород для окисления органических молекул. Они содержат некоторые ферменты, которые либо производят, либо разлагают перекись водорода.

Плазмалемма нейрона представляется в электронном микроскопе как типичная двухслойная клеточная мембрана толщиной примерно 10 нм.

Постсинаптическая плотность — это темный материал постсинаптической клетки, прилегающей к синапсу. Рецепторы, ионные каналы и другие сигнальные молекулы, вероятно, связаны с этим материалом.

Пресинаптическая плотность — это область темного окрашиваемого материала пресинаптической мембраны, где, как предполагается, синаптические везикулы состыковываются перед слиянием с пресинаптической мембраной.

Рибосомы — это частицы, состоящие из рибосомальной РНК и рибосомного белка, которые связываются с мРНК и катализируют синтез белков. Когда рибосомы прикреплены к внешним мембранам ER, органелла называется грубым ER. Грубый ER в пластинках с вкраплениями рибосом виден в световой микроскоп как вещество Ниссля. В световых микроскопических препаратах внешний вид вещества Ниссля варьирует в разных типах нейронов. Он может иметь вид густо окрашенных овоидов, тонкодисперсных частиц или скоплений гранул.

Синапс — это соединение, которое позволяет сигналам проходить от нервной клетки к другой клетке или от одной нервной клетки к мышечной клетке. Синаптическая щель — это промежуток между мембраной пре- и постсинаптической клетки. В химическом синапсе сигнал переносится диффузионным нейромедиатором. Щель между пресинаптической клеткой и постсинаптическими клетками имеет ширину от 20 до 40 нм и может казаться прозрачной или полосатой. Недавние исследования показали, что расщелина сама по себе не является пустым пространством, а заполнена углеводосодержащим материалом.

Синаптические пузырьки — это небольшие сферические органеллы в цитоплазме нейронов, которые содержат нейромедиатор и различные белки, необходимые для секреции нейромедиатора. Везикулы, содержащие тормозной нейромедиатор, часто бывают плоскими или эллиптическими, тогда как везикулы, содержащие возбуждающий нейромедиатор, обычно более сферические.

8.12 Глиальные клетки и функции

Самыми многочисленными клеточными составляющими центральной нервной системы являются ненейрональные, нейроглиальные («нервный клей») клетки, которые занимают пространство между нейронами. Было подсчитано, что существует примерно 360 миллиардов глиальных клеток, которые составляют 80-90% клеток ЦНС. В этом разделе будут рассмотрены общие классификации нейроглиальных клеток и описаны некоторые общие свойства, которые отличают нейроглию от нейронов.

Нейроглия отличается от нейронов в нескольких общих чертах тем, что они

1. не образуют синапсов,
2. имеют по существу только один тип процесса,
3. сохраняют способность делить, а
4. менее возбудимы, чем нейроны.
   

Нейроглии классифицируются по размеру и форме их ядра и отличаются от нейронов на световом микроскопическом уровне. Щелочные (основные) красители используются для выявления морфологии ядра.Кроме того, используются несколько металлических красителей, показывающих форму клетки и архитектуру цитоплазмы. Характеристики ядер, включая размер, форму, интенсивность окрашивания и распределение хроматина, используются для различения типов клеток в патологическом материале. Также используются характеристики тела клетки, включая размер, форму, расположение, структуру ветвления и плотность отростков.

Нейроглия делится на две основные категории в зависимости от размера: макроглия , и микроглия.Макроглия имеет эктодермальное происхождение и состоит из астроцитов , олигодендроцитов и эпендимальных клеток . Клетки Microglia , вероятно, мезодермального происхождения. Сравнение различных типов нейроглии показано на рисунке 8.11.

8,13 Макроглии

Оба типа астроцитов поддерживают работу нейронов в непосредственной близости от них.Они обеспечивают физический барьер между клетками, поддерживают ионное и pH-равновесие внеклеточного пространства вокруг нейронов и постоянно изменяют химическую среду соседних клеток. Как показано на рис. 8.14, астроциты образуют сплошную выстилку вокруг внешней поверхности ЦНС ( глиальных лимитанов, ) и кровеносных сосудов ( периваскулярных стоп, ). Во время развития они образуют каркас, по которому нервные клетки мигрируют, чтобы достичь своей зрелой структуры. Во время травмы астроциты пролиферируют и фагоцитируют мертвых клеток.Это часто приводит к образованию глиального рубца .

В дополнение к этим общим функциям, астроциты также действуют более специализированными способами, облегчая функцию нейронов. Они метаболизируют нейротрансмиттеры, удаляя их из синаптической щели. Например, глутамат аминокислоты поглощается астроцитами и инактивируется путем преобразования в глутамин. Затем глутамин транспортируется в нейрон для повторного синтеза в глутамат (см. Главу 13). Более свежие данные указывают на то, что астроциты могут резко изменять размер как часть физиологической регуляции нейрональной среды.Эти функции будут обсуждаться в следующих разделах.

8,16 Олигодендроглии

Олигодендроциты также расположены как в сером, так и в белом веществе. Это преобладающий тип клеток в белом веществе, где они часто располагаются в виде рядов клеток между группами нейрональных отростков. Они называются межпучковыми , , , олигодендроглиями, и участвуют в образовании и поддержании миелина, окружающего нейрональные отростки поблизости.В сером веществе олигодендроглии обычно располагаются около нейронов и, следовательно, известны как перинейрональные сателлитные клетки . Клеточные тела олигодендроглии часто располагаются вблизи капилляров, но у них отсутствуют определенные периваскулярные концевые ножки, характерные для астроцитов.

Отростки олигодендроцитов меньше и более тонкие, чем астроциты, а форма тела клетки от многоугольной до сферической. Ядро олигодендроцита меньше ядра астроцита, эксцентрично расположено в теле клетки, содержит сгустки хроматина и может окрашиваться щелочными красителями.Цитоплазма олигодендроцитов имеет тенденцию быть темнее, чем у астроцитов с серебряными пятнами, и не содержит глиальных фибрилл (хотя они действительно содержат микротрубочек ).

Роль олигодендроглии в центральной нервной системе, особенно межпучковых олигодендроцитов , заключается в образовании и поддержании миелина. Миелин — это оболочка из мембранного материала, описанная доктором Бирном, которая обертывает аксон нейрона, как показано на рисунке 8.15 для облегчения проведения потенциала действия посредством скачкообразной проводимости. Миелин состоит из концентрических слоев мембран, уплотненных друг относительно друга с внутренним (то есть против нервного волокна) и внешним воротником цитоплазмы. Как показано на рис. 8.15, один олигодендроцит способствует миелинизации нескольких соседних нервных отростков. Более того, более одного олигодендроцита вносят вклад в миелинизацию одного междоузлия аксона.Пластинки миелиновых мембран являются результатом спирального обертывания аксона цитоплазматическими отростками межпучковой олигодендроглии. Кроме того, олигодендроцит, образующий конкретный миелин , , , междоузлия, (то есть миелин между двумя узлами), редко можно увидеть непосредственно рядом с обернутым миелином отростком. Это связано с тем, что тонкие цитоплазматические мостики соединяют область тела клетки олигодендроцита с внешней оболочкой миелина. Важно отметить, что область аксона, обнаженная в узле Ранвье , не голая.Это может быть место ветвления аксона, место синаптических контактов или оно может быть покрыто различными глиальными отростками. Аксон в узловой области обычно содержит скопления органелл, особенно митохондрий .

В периферической нервной системе (ПНС) шванновских клеток ответственны за образование миелина. Эти клетки миелинизируют аксоны иначе, чем межпучковые олигодендроглии. Как показано на рис. 8.16, они мигрируют вокруг аксона, закладывая мембрану, покрывающую аксон, выдавливая цитоплазму шванновской клетки.Кроме того, каждое междоузлия аксона ПНС представляет собой одну шванновскую клетку. Кроме того, немиелинизированные аксоны в ПНС также окружены мембранами, образованными шванновскими клетками.

8,17 Эпендима

Эпендимальные клетки происходят из зародышевого эпителия ранней выстилки, выстилающего просвет нервной трубки и, таким образом, также являются эктодермальными производными (наряду с нейронами, астроцитами и олигодендроцитами). Эпендимные клетки выстилают желудочков, головного мозга и центральный канал спинного мозга спинного мозга . Они расположены в виде однослойного столбчатого эпителия и имеют многие гистологические характеристики простого эпителия, которые варьируются от плоского до кубовидного в зависимости от их расположения.Эпендима, образующая слизистую оболочку желудочка, не соединяется с базальной пластиной , а опирается непосредственно на нижележащую нервную ткань. Как показано на рис. 8.17, поверхность, обращенная к желудочку, содержит множество микроворсинок и ресничек . Эти реснички перемещают спинномозговой жидкости ( CSF ) в желудочков . Боковые границы эпендимных клеток относительно прямые и образуют стыки с соседними клетками.

Эпендимные клетки видоизменяются в различных областях желудочков в слои кубовидного эпителия, которые действительно лежат на базальной мембране (образованной выростом мягкой мозговой оболочки) над богатым слоем сосудистой сети и соединительной ткани. Это сосудистая оболочка plexus , изученная в лаборатории, которая отвечает за секрецию, поглощение и транспортировку веществ в спинномозговую жидкость и из нее.

8,18 Микроглия

Микроглия, в отличие от других типов глиальных клеток, происходит из эмбриональной мезодермы .Они присутствуют во всей центральной нервной системе, но обычно незаметны в зрелой нормальной ткани и их трудно идентифицировать с помощью светового или электронного микроскопа. Их больше в сером веществе, и они могут поражать до 5-10% нейроглии в коре головного мозга.

По общему виду микроглия похожа на олигодендроциты, хотя они меньше и имеют волнообразные отростки с шиповидными выступами. Ядра микроглии имеют удлиненную или треугольную форму и глубоко окрашиваются щелочными красителями.

После повреждения нервной ткани микроглии размножаются и мигрируют к месту повреждения, где они очищают клеточный дебрис путем фагоцитоза . Реагирующие микроглии имеют набухшую форму с укороченными отростками и их трудно отличить от фагоцитов с периферии или мигрирующих периваскулярных клеток . Подсчитано, что по крайней мере одна треть фагоцитов, появляющихся в области поражения, имеет происхождение из ЦНС.

Проверьте свои знания

Какие из следующих типов клеток пролиферируют в ЦНС в ответ на повреждение? (Примечание: существует более одного правильного ответа.)

А. Нейроны

Б. Микроглия

C. Волокнистые астроциты

D. Протоплазматические астроциты

E. Макрофаги

Какие из следующих типов клеток пролиферируют в ЦНС в ответ на повреждение? (Примечание: существует более одного правильного ответа.)

A. Нейроны. Этот ответ НЕПРАВИЛЬНЫЙ.

Хотя в настоящее время это спорно, преобладающие данные указывают на то, что нейроны не подвергаются клеточному делению, когда они созревают во время развития организма.

Б. Микроглия

C. Волокнистые астроциты

D. Протоплазматические астроциты

E. Макрофаги

Какие из следующих типов клеток пролиферируют в ЦНС в ответ на повреждение? (Примечание: существует более одного правильного ответа.)

А. Нейроны

B. Microglia Ответ ПРАВИЛЬНЫЙ!

Микроглия как делится, так и мигрирует в области клеточного повреждения в центральной нервной системе в ответ на повреждение.

C. Волокнистые астроциты

D. Протоплазматические астроциты

E. Макрофаги

Какие из следующих типов клеток пролиферируют в ЦНС в ответ на повреждение? (Примечание: существует более одного правильного ответа.)

А. Нейроны

Б. Микроглия

C. Волокнистые астроциты. Ответ ПРАВИЛЬНЫЙ!

Как фиброзные, так и протоплазматические астроциты подвергаются клеточному делению в ответ на повреждение.

D. Протоплазматические астроциты

E. Макрофаги

Какие из следующих типов клеток пролиферируют в ЦНС в ответ на повреждение? (Примечание: существует более одного правильного ответа.)

А. Нейроны

Б. Микроглия

C. Волокнистые астроциты

D. Протоплазматические астроциты. Ответ ПРАВИЛЬНЫЙ!

Как фиброзные, так и протоплазматические астроциты подвергаются клеточному делению в ответ на повреждение.

E. Макрофаги

Какие из следующих типов клеток пролиферируют в ЦНС в ответ на повреждение? (Примечание: существует более одного правильного ответа.)

А. Нейроны

Б. Микроглия

C. Волокнистые астроциты

D. Протоплазматические астроциты

E. Макрофаги. Ответ ПРАВИЛЬНЫЙ!

Макрофаги появляются в ЦНС после травмы и работают вместе с глиальными клетками ЦНС, фагоцитируя остатки ЦНС.

Какой из следующих типов клеток отвечает за поддержание pH внеклеточного пространства ЦНС? (Примечание: существует более одного правильного ответа.)

А. Микроглия

Б. Волокнистые астроциты

С.Протоплазматические астроциты

D. Эпендимные клетки

E. Макрофаги

Какой из следующих типов клеток отвечает за поддержание pH внеклеточного пространства ЦНС? (Примечание: существует более одного правильного ответа.)

A. Microglia. Этот ответ НЕПРАВИЛЬНЫЙ.

Б. Волокнистые астроциты

C. Протоплазматические астроциты

Д.Эпендимные клетки

E. Макрофаги

Какой из следующих типов клеток отвечает за поддержание pH внеклеточного пространства ЦНС? (Примечание: существует более одного правильного ответа.)

А. Микроглия

B. Волокнистые астроциты. Ответ ПРАВИЛЬНЫЙ!

C. Протоплазматические астроциты

D. Эпендимные клетки

E.Макрофаги

Какой из следующих типов клеток отвечает за поддержание pH внеклеточного пространства ЦНС? (Примечание: существует более одного правильного ответа.)

А. Микроглия

Б. Волокнистые астроциты

C. Протоплазматические астроциты. Ответ ПРАВИЛЬНЫЙ!

D. Эпендимные клетки

E. Макрофаги

Какой из следующих типов клеток отвечает за поддержание pH внеклеточного пространства ЦНС? (Примечание: существует более одного правильного ответа.)

А. Микроглия

Б. Волокнистые астроциты

C. Протоплазматические астроциты

D. Эпендимные клетки. Этот ответ НЕПРАВИЛЬНЫЙ.

E. Макрофаги

Какой из следующих типов клеток отвечает за поддержание pH внеклеточного пространства ЦНС? (Примечание: существует более одного правильного ответа.)

А.Микроглия

Б. Волокнистые астроциты

C. Протоплазматические астроциты

D. Эпендимные клетки

E. Макрофаги. Этот ответ НЕПРАВИЛЬНЫЙ.

Сводная таблица прокариотических и эукариотических клеток и их функций — Принципы биологии

Компоненты и функции прокариотических и эукариотических клеток

Таблица 1 Компоненты прокариотических и эукариотических клеток и их соответствующие функции.

Если не указано иное, изображения на этой странице лицензированы OpenStax в соответствии с CC-BY 4.0.

Текст адаптирован из: OpenStax, Концепции биологии.OpenStax CNX. 18 мая 2016 г. http://cnx.org/contents/[email protected]

Лаборатория 2 — структура и функции клеток — Научная лаборатория — BIOL 2031 — Человек

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Каковы функциональные требования жизни? Функциональные требования к жизни следующие:

   • Механизм
   • Отзывчивость
   • Дыхание / обмен веществ
   • Репродукция
   • Экскреция

2. Используя таблицу 1, определите основные сходства и различия между прокариотическими и эукариотические клетки.

     а. Отличия:
      o Прокариоты лишены мембраносвязанного ядра и мембраносвязанного
         органеллы.
      o У эукариот есть определенное ядро ​​и мембраносвязанные органеллы.
      o Прокариоты более простые, а эукариоты более сложные.
      o У эукариот больше органелл
   б. Сходства
      o оба имеют похожую структуру.
         o ДНК / генетический материал
         o цитоплазма
         o клеточная мембрана
         o Рибосомы  

3. Где находится ДНК в прокариотической клетке? Где он находится в эукариотической клетке? o В прокариотической клетке ДНК находится в цитоплазме

   .

     область нуклеоида (поскольку ядра нет)  

   o В эукариотической клетке большая часть ДНК находится в ядре

4. Сравните и сопоставьте роль секреторных пузырьков, лизосомы и пероксисомы.Роли секреторных пузырьков, лизосомы и пероксисомы имеют сходство и различия. o Все они представляют собой мембраносвязанные органеллы меньшего размера. o Их основная функция и содержание различаются. o Лизосомы имеют решающее значение для внутриклеточного пищеварения; содержимое выпущено в вакуоль для уничтожения и переваривания бактерий o Основная функция пероксисом — защита клетки от водорода. перекись, которую он создает, расщепляя его на воду и кислород o Секреторные везикулы упаковывают секрецию клеток в теле Гольджи, а затем транспортируется на поверхность клетки для выпуска

5. Определите три структуры, которые обеспечивают поддержку и защиту в эукариотической клетке.а. Три структуры, обеспечивающие поддержку и защиту эукариотической клетки

     это:
      я. Клеточная мембрана  

   ii. Клеточная стенка (вне клеточной мембраны) iii. Микротрубочки (в цитоскелете)

ЭКСПЕРИМЕНТ 1: СТРУКТУРА И ФУНКЦИЯ КЛЕТКИ

Вопросы после лабораторных работ

1. Определите A и B на изображении ниже на слайде.

Кончик корня лука, 1000x.

A: ____ A указывает на хромосомы __

B: ____ B указывает на темный кружок, который представляет собой ядро ​​ клеток _____

2. Какие компоненты эукариотической клетки были видны на кончике корня лука? Который компонентов не было? Как вы думаете, почему некоторые компоненты были более заметными, чем другие?

а.В эукариотической клетке видимые компоненты включают: Клеточная стенка, цитоплазма, ядро ​​и хромосомы б. В эукариотической клетке невидимые компоненты включают: Митохондрии, тельца Гольджи и рибосомы c. Некоторые компоненты были более заметны, чем другие, потому что они были темнее, чем другие части. Некоторые компоненты были полупрозрачными и не были видны в микроскоп

ЭКСПЕРИМЕНТ 2: ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗМЕРА КЛЕТКИ 6565

Таблицы данных

Таблица 2: Результаты эксперимента с соотношением площади поверхности к объему

Размеры блока Площадь поверхности (см 2 ) Объем (см 3 ) Время полного изменения цвета, необходимое для расстояния диффузии

1 см × 1 см × 1 см 6 см 2 1 см 3 полного изменения цвета не произошло 0.42см

1 см × 2 см × 2 см 16 см 2 4 см 3 без полного цвета Произошло изменение

0,4 см

1 см × 1 см × 6 см 26 см 2 6 см 3

нет полного цвета произошло изменение 0,4 см

Пост-лабораторные вопросы

1. Как площадь поверхности влияет на диффузию из блока? А как насчет объема? Какие о соотношении площади поверхности к объему?

   • Чем больше площадь поверхности, тем больше времени требуется для диффузии.Том также имел положительная корреляция относительно времени распространения.
   • По мере увеличения объема в кубах процент диффузии уменьшался
   • По мере уменьшения площади поверхности до объема время, необходимое для диффузии повысился. Когда объем увеличивается быстрее, чем площадь поверхности, скорость диффузия уменьшается, потому что площадь поверхности для входа меньше.

2. Какой фактор больше всего повлиял на диффузию из блока? Фактором, оказавшим наибольшее влияние на диффузию, был максимальный размер блока.В время, отведенное для диффузии, меньший блок имел наибольший процент диффузии тогда как самый большой блок имел наименьший процент диффузии.

3. Как этот эксперимент демонстрирует необходимость сохранения клеток меньшего размера? Эксперимент демонстрирует необходимость сохранения клеток меньшего размера, потому что это представляет концепцию большего блока с большей площадью поверхности и большего размера, принимая дольше рассеиваться. Если бы наши клетки стали слишком большими, и площадь поверхности не могла бы больше эффективно поддерживают объем клетки, поэтому клетка делится, чтобы сохранить меньший размер.

4. Определите площадь поверхности, объем и отношение площади поверхности к объему для трех блоки ниже. Затем укажите, какой блок будет наиболее идеальной клеточной морфологией. Почему?

• Первый блок o Площадь поверхности = 13,5 см 2 o Объем 3,375 см 3 o SA: V 4
• Второй блок o Площадь поверхности = 12,5 см 2 o Объем 1,5 см 3 o SA: V 8.
• Третий блок o Площадь поверхности = 32 см 2 o Объем 12см 3 o SA: V 2.
• Второй блок был бы наиболее идеальной клеточной морфологией, потому что он имеет самое высокое отношение площади поверхности к объему.

Строение и функции — Рыбы

Внешняя анатомия рыб

Анатомия — это исследование структур организма. Рыбы бывают самых разных форм, многие из которых имеют особые модификации. Форма, размер и структура частей тела позволяют разным рыбам жить в разных средах или в разных частях одной среды. Внешняя анатомия рыбы может многое рассказать о том, где и как она живет.

При описании основной анатомии организма полезно иметь некоторые общие термины, которые помогут сориентироваться.Точно так же, как карта использует север, юг, восток или запад для определения местоположения, слова ориентации полезны при описании анатомии. Таблица 4.3 определяет общие анатомические термины, а рис. 4.18 показывает их ориентацию на трех разных животных.

Ученые измеряют и описывают внешние особенности рыб для определения видов, оценки возраста и здоровья, а также изучения строения и функций. Для этого ученые работают с самыми разными видами рыб. Они могут использовать свежую рыбу, или они могут использовать фотографии, научные рисунки или другие подробные изображения — даже окаменелости рыб.

Один из способов задокументировать подробности о рыбе — gyotaku . Gyotaku (произносится как gee yo TAH koo ) — традиционный японский метод печати, при котором используется рыба целиком. Этот метод позволяет получить точное изображение рыбы (рис. 4.19).

Гётаку — относительно новый вид искусства, который развился в Японии, вероятно, в начале-середине девятнадцатого века. Gyotaku означает «протирание рыбы».’ Gyotaku ценится как с научной, так и с художественной точки зрения. Деталь, запечатленная в gyotaku , особенно в исторических гравюрах, является важным источником информации для ученых, которые хотят знать размер и внешние особенности рыб в прошлом. Цвет и художественное оформление гравюр gyotaku , выполненных опытными художниками, также делают их ценными произведениями искусства. Самый старый из известных гравюр gyotaku , сделанный в 1862 году, принадлежит Музею Хомма в Сакате, Япония.

Деятельность

Используйте свои навыки наблюдения и исследования, чтобы исследовать форму и функции рыб, экспериментируя со способами создания отпечатков рыб гётаку.

Форма тела

Окуни — самый распространенный вид костистых рыб. В результате люди часто используют слова , похожие на окуня, , чтобы описать общую форму рыбы. (Рис. 4.21 A). Веретенообразный — это научный термин, используемый для описания обтекаемого торпедообразного тела окуня. Compressiform означает сплющенный с боков (рис. 4.21 B). Депрессивная форма означает уплощение в дорсо-вентральном направлении (рис. 4.21 C). Угловидный означает угревидный (рис. 4.21 D). См. Таблицу 4.4 для дополнительных описаний форм тела рыб.

Таблица 4.4. Форма и функции рыбы: форма тела

Изображения Байрона Иноуэ

Плавники рыбные

Первые анатомические структуры, которые многие люди определяют на рыбах, — это плавники.Фактически, «придатки, если они есть, как плавники» — это часть одного из научных определений рыбы. У большинства рыб есть два вида плавников: срединный и парный.

Срединные плавники — это отдельные плавники, которые проходят по средней линии тела. Спинной плавник — это срединный плавник, расположенный на спинной стороне рыбы. Анальный и хвостовой плавники также являются срединными плавниками. Парные плавники расположены попарно, как руки и ноги человека. Брюшной и грудной плавники являются парными. (Таблица 4.5).

Таблица 4.5. Форма и функции рыбы: особенности спинного плавника

Изображения Байрона Иноуэ

Среднее ребро

Срединные плавники, как спинной, анальный и хвостовой плавники, могут функционировать как киль лодки и способствовать стабилизации (рис. 4.22 A). Срединные плавники могут также служить другим целям, например, для защиты у льва (рис. 4.22 B).

Хвостовой (хвостовой) плавник

Хвостовой плавник обычно известен как хвостовой плавник (Таблица 4.6). Это основной придаток, используемый для передвижения многих рыб. Хвостовой плавник также является средним плавником (рис. 4.22 A).

Хвостовой стебель — основание хвостового плавника. Стебель означает стебель, а на хвостовом стебле находятся сильные плавательные мышцы хвоста. Вместе хвостовой плавник действует как «пропеллер» для рыбы, а хвостовой стебель действует как двигатель.

Таблица 4.6. Форма и функции рыбы: особенности хвостового плавника

Изображения Байрона Иноуэ

Парные ребра

У рыб есть два набора парных плавников: грудные и тазовые (рис.4.25). Грудные плавники расположены вертикально и расположены по бокам рыбы, обычно сразу за жаберной крышкой (таблица 4.7). Грудные плавники похожи на человеческие руки, которые находятся рядом с грудными мышцами. Многие рыбы, такие как рифовые рыбы, такие как губаны (рис. 4.25 B), используют свои грудные плавники для передвижения.

Таблица 4.7. Форма и функции рыбы: особенности грудного плавника

Изображения Байрона Иноуэ

Тазовые плавники располагаются горизонтально на брюшной стороне рыбы, за грудными плавниками (Таблица 4.8). Тазовые плавники похожи на ноги. Точно так же, как человеческие ноги, тазовые плавники связаны с тазом рыбы.

Таблица 4.8. Форма и функции рыбы: особенности тазового плавника

Уникальные и специализированные ласты

Парные плавники чаще всего используются для маневрирования, как и весла на весельной лодке.Однако и грудные, и брюшные плавники также могут быть узкоспециализированными, как у летучих рыб (рис. 4.26 A). Уникальные комбинации других плавников также могут помочь рыбам стать еще более специализированными, например грудные и анальные плавники коробчатой ​​рыбы (рис. 4.26 B; см. Таблицу 4.9).

Таблица 4.9 . Форма и функции рыбы: комбинации плавников