От какво се състои човешката клетка: структура и функции. Всичко за клетката Каква е структурата на клетката според

(ядрен). Прокариотните клетки са по-прости по структура, очевидно са възникнали по-рано в процеса на еволюция. Еукариотни клетки - по-сложни, възникнали по-късно. Клетките, които изграждат човешкото тяло, са еукариотни.

Въпреки разнообразието от форми, организацията на клетките на всички живи организми е подчинена на единни структурни принципи.

прокариотна клетка

еукариотна клетка

Структурата на еукариотната клетка

Повърхностен комплекс на животински клетки

Съдържа гликокаликс, плазмалемаи подлежащия кортикален слой на цитоплазмата. Плазмената мембрана се нарича още плазмалема, външната клетъчна мембрана. Това е биологична мембрана с дебелина около 10 нанометра. Осигурява предимно ограничителна функция по отношение на външната за клетката среда. В допълнение, той изпълнява транспортна функция. Клетката не хаби енергия за поддържане на целостта на мембраната си: молекулите се държат по същия принцип, по който молекулите на мазнините се държат заедно - термодинамично е по-изгодно хидрофобните части на молекулите да са разположени в непосредствена близост до взаимно. Гликокаликсът се състои от молекули на олигозахариди, полизахариди, гликопротеини и гликолипиди, "закотвени" в плазмалемата. Гликокаликсът изпълнява рецепторни и маркерни функции. Плазмената мембрана на животинските клетки се състои главно от фосфолипиди и липопротеини, осеяни с протеинови молекули, по-специално повърхностни антигени и рецептори. В кортикалния (съседен на плазмената мембрана) слой на цитоплазмата има специфични елементи на цитоскелета - актинови микрофиламенти, подредени по определен начин. Основната и най-важна функция на кортикалния слой (кора) са псевдоподиалните реакции: изтласкване, прикрепване и намаляване на псевдоподиите. В този случай микрофиламентите се пренареждат, удължават или скъсяват. Формата на клетката (например наличието на микровили) също зависи от структурата на цитоскелета на кортикалния слой.

Структурата на цитоплазмата

Течният компонент на цитоплазмата се нарича още цитозол. Под светлинен микроскоп изглеждаше, че клетката е пълна с нещо като течна плазма или зол, в която "плуват" ядрото и другите органели. Всъщност не е. Вътрешното пространство на еукариотната клетка е строго подредено. Движението на органелите се координира с помощта на специализирани транспортни системи, така наречените микротубули, които служат като вътреклетъчни "пътища" и специални протеини динеини и кинезини, които играят ролята на "двигатели". Отделните протеинови молекули също не дифундират свободно в цялото вътреклетъчно пространство, а се насочват към необходимите компартменти чрез специални сигнали на тяхната повърхност, разпознати от транспортните системи на клетката.

Ендоплазмения ретикулум

В еукариотната клетка има система от мембранни отделения (тръби и резервоари), преминаващи една в друга, която се нарича ендоплазмен ретикулум (или ендоплазмен ретикулум, EPR или EPS). Тази част от ER, към чиито мембрани са прикрепени рибозоми, се нарича гранулиран(или груб) към ендоплазмения ретикулум, протеиновият синтез се осъществява върху неговите мембрани. Тези отделения, които нямат рибозоми по стените си, се класифицират като гладка(или агрануларна) EPR, който участва в синтеза на липиди. Вътрешните пространства на гладката и гранулирана ER не са изолирани, а преминават едно в друго и комуникират с лумена на ядрената мембрана.

апарат на Голджи

Ядро

цитоскелет

Центриоли

Митохондриите

Сравнение на про- и еукариотни клетки

Дълго време най-важната разлика между еукариотите и прокариотите беше наличието на добре оформено ядро ​​и мембранни органели. Въпреки това до 1970-те и 1980-те години стана ясно, че това е само следствие от по-дълбоки различия в организацията на цитоскелета. Известно време се смяташе, че цитоскелетът е характерен само за еукариотите, но в средата на 1990 г. протеини, хомоложни на основните протеини на еукариотния цитоскелет, също са открити в бактерии.

Това е наличието на специфично подреден цитоскелет, който позволява на еукариотите да създадат система от мобилни вътрешни мембранни органели. В допълнение, цитоскелетът позволява ендо- и екзоцитоза (предполага се, че вътреклетъчните симбионти, включително митохондрии и пластиди, се появяват в еукариотните клетки поради ендоцитозата). Друга важна функция на еукариотния цитоскелет е да осигури разделянето на ядрото (митоза и мейоза) и тялото (цитотомия) на еукариотната клетка (разделянето на прокариотните клетки е организирано по-просто). Разликите в структурата на цитоскелета обясняват и други разлики между про- и еукариотите - например постоянството и простотата на формите на прокариотните клетки и значителното разнообразие на формата и способността за промяна на еукариотните, както и относително голям размер на последния. И така, размерът на прокариотните клетки е средно 0,5-5 микрона, размерите на еукариотните клетки - средно от 10 до 50 микрона. Освен това само сред еукариотите се срещат наистина гигантски клетки, като масивни яйца на акули или щрауси (в птиче яйце целият жълтък е едно огромно яйце), неврони на големи бозайници, чиито процеси, подсилени от цитоскелета, могат да достигнат десетки сантиметри дължина.

Анаплазия

Разрушаването на клетъчната структура (например при злокачествени тумори) се нарича анаплазия.

История на откриването на клетките

Първият човек, видял клетки, е английският учен Робърт Хук (познат ни благодарение на закона на Хук). През годината, опитвайки се да разбере защо корковото дърво плува толкова добре, Хук започна да изследва тънки срезове от корк с помощта на микроскоп, който беше подобрил. Той открива, че тапата е разделена на много малки клетки, които му напомнят на монашески килии, и той нарича тези клетки клетки (на английски cell означава „клетка, клетка, клетка“). През годината холандският майстор Антони ван Льовенхук (Anton van Leeuwenhoek, -) с помощта на микроскоп за първи път видя "животни" в капка вода - движещи се живи организми. Така още в началото на 18 век учените знаеха, че при голямо увеличение растенията имат клетъчна структура и видяха някои организми, които по-късно бяха наречени едноклетъчни. Но клетъчната теория за структурата на организмите се формира едва в средата на 19 век, след като се появиха по-мощни микроскопи и бяха разработени методи за фиксиране и оцветяване на клетките. Един от основателите му беше Рудолф Вирхов, но в идеите му имаше редица грешки: например той предположи, че клетките са слабо свързани една с друга и всяка съществува „сама по себе си“. Едва по-късно беше възможно да се докаже целостта на клетъчната система.

Вижте също

• Сравнение на клетъчната структура на бактерии, растения и животни

Връзки

• Молекулярна биология на клетката 4-то издание 2002 г. - Учебник по молекулярна биология на английски език
• Цитология и генетика (0564-3783) публикува статии на руски, украински и английски език по избор на автора, преведени на английски (0095-4527)

Фондация Уикимедия. 2010 г.

Вижте какво е "Клетка (биология)" в други речници:

БИОЛОГИЯ- БИОЛОГИЯ. Съдържание: I. История на биологията............... 424 Витализъм и машинизъм. Появата на емпиричните науки през 16-18 век Появата и развитието на еволюционната теория. Развитието на физиологията през XIX век. Развитие на клетъчното учение. Резултатите от 19 век... Голяма медицинска енциклопедия

- (cellula, cytus), основната структурна и функционална единица на всички живи организми, елементарна жива система. Може да съществува като a организъм (бактерии, протозои, някои водорасли и гъби) или като част от тъканите на многоклетъчни животни, ... ... Биологичен енциклопедичен речник

Клетките на аеробните спорообразуващи бактерии са пръчковидни и в сравнение с неспорообразуващите бактерии обикновено са с по-големи размери. Вегетативните форми на спороносните бактерии имат по-слабо активно движение, въпреки че ... ... Биологична енциклопедия

Лекция: Клетъчна структура. Връзката на структурата и функциите на частите и органелите на клетката е в основата на нейната цялост

Клетката е сложна многокомпонентна отворена система, което означава, че има постоянна връзка с външната среда чрез обмен на енергия и вещества.

Клетъчни органели

плазмената мембрана - Това е двоен слой от фосфолипиди, пропити с протеинови молекули. Външният слой съдържа гликолипиди и гликопротеини. Пропусклив селективно за течности. Функции - защитни, както и комуникация и взаимодействие на клетките помежду си.

Ядро.Функционално - съхранява ДНК. Ограничен от двойна пореста мембрана, свързана чрез EPS с външната мембрана на клетката. Вътре в ядрото има ядрен сок и са разположени хромозоми.

Цитоплазма.Това е гелообразно полутечно вътрешно съдържание на клетката. Функционално - осигурява връзката на органелите помежду си, е среда за тяхното съществуване.

Ядро. Това са части от рибозоми, събрани заедно. Закръглено, много малко тяло, разположено близо до ядрото. Функцията е синтез на рРНК.

Митохондриите. органела с двойна мембрана. Вътрешната мембрана е събрана в гънки, наречени кристи, те съдържат ензими, участващи в реакциите на окислително фосфорилиране, тоест синтеза на АТФ, което е основната функция.

Рибозоми.Състои се от по-големи и по-малки субединици, нямат мембрани. Функционално - участват в сглобяването на протеинови молекули.

Ендоплазмен ретикулум (EPS). Едномембранна структура в целия обем на цитоплазмата, състояща се от кухини със сложна геометрия. Рибозомите са разположени върху гранулирания ER, докато ензимите за синтеза на мазнини са разположени върху гладкия ER.

Апарат на Голджи. Това са сплескани цистернообразни кухини на мембранната структура. От тях могат да се отделят мехурчета с вещества, необходими за метаболизма. Функции - натрупване, трансформация, сортиране на липиди и протеини, образуване на лизозоми.

Клетъчен център. Това е областта на цитоплазмата, която съдържа центриоли - микротубули. Тяхната функция е правилното разпределение на генетичния материал по време на митозата, образуването на митотичното вретено.

Лизозоми.Едномембранни везикули с ензими, участващи в смилането на макромолекулите. Функционално - разтварят големи молекули, разрушават старите структури в клетката.

Клетъчна стена. Това е плътна обвивка от целулоза, изпълнява скелетна функция в растенията.

Пластиди. мембранни органели. Има 3 вида - хлоропласти, където протича фотосинтезата, хромопласти, съдържащи багрила, и левкопласти, които са складове за нишесте.

Вакуоли. Мехурчета, които в растителните клетки могат да заемат до 90% от обема на клетката и съдържат хранителни вещества. При животните - храносмилателни вакуоли, сложна структура, малки размери. Те са отговорни и за отделянето на ненужни вещества във външната среда.

Микрофиламенти (микротубули). Протеинови немембранни структури, отговорни за движението на органелите и цитоплазмата вътре в клетката, появата на флагели.

Компонентите на клетката са взаимосвързани пространствено, химически и физически и са в постоянно взаимодействие помежду си.

Почти всички живи организми се основават на най-простата единица - клетката. Можете да намерите снимка на тази малка биосистема, както и отговори на най-интересните въпроси в тази статия. Каква е структурата и размера на клетката? Какви функции изпълнява в тялото?

Клетката е...

Учените не знаят точното време на появата на първите живи клетки на нашата планета. В Австралия са намерени техни останки на 3,5 милиарда години. Въпреки това не беше възможно да се определи точно тяхната биогенност.

Клетката е най-простата единица в структурата на почти всички живи организми. Единствените изключения са вирусите и вироидите, които са неклетъчни форми на живот.

Клетката е структура, която може да съществува автономно и да се самовъзпроизвежда. Размерите му могат да бъдат различни - от 0,1 до 100 микрона или повече. Заслужава обаче да се отбележи, че неоплодените пернати яйца също могат да се считат за клетки. Така най-голямата клетка на Земята може да се счита за щраусово яйце. В диаметър може да достигне 15 сантиметра.

Науката, която изучава характеристиките на живота и структурата на клетката на тялото, се нарича цитология (или клетъчна биология).

Откриване и изследване на клетката

Робърт Хук е английски учен, който е познат на всички ни от училищния курс по физика (именно той откри закона за деформацията на еластичните тела, който беше кръстен на него). Освен това той за пръв път видя живи клетки, изследвайки части от корково дърво през своя микроскоп. Те му напомняли на пчелна пита, затова ги нарекъл cell, което на английски означава „клетка“.

Клетъчната структура на растенията е потвърдена по-късно (в края на 17 век) от много изследователи. Но клетъчната теория е разширена до животинските организми едва в началото на 19 век. Приблизително по същото време учените сериозно се интересуват от съдържанието (структурата) на клетките.

Мощните светлинни микроскопи позволяват детайлно изследване на клетката и нейната структура. Те все още остават основният инструмент в изследването на тези системи. А появата на електронните микроскопи през миналия век направи възможно биолозите да изучават ултраструктурата на клетките. Сред методите за тяхното изследване могат да се разграничат биохимични, аналитични и препаративни. Можете също така да разберете как изглежда жива клетка - снимката е дадена в статията.

Химическа структура на клетката

Клетката съдържа много различни вещества:

• органогени;
• макроелементи;
• микро- и ултрамикроелементи;
• вода.

Около 98% от химичния състав на клетката са така наречените органогени (въглерод, кислород, водород и азот), други 2% са макроелементи (магнезий, желязо, калций и други). Микро- и ултрамикроелементи (цинк, манган, уран, йод и др.) - не повече от 0,01% от цялата клетка.

Прокариоти и еукариоти: основните разлики

Въз основа на характеристиките на клетъчната структура всички живи организми на Земята са разделени на две царства:

• прокариотите са по-примитивни организми, които са еволюирали;
• еукариоти - организми, чието клетъчно ядро ​​е напълно оформено (човешкото тяло също принадлежи към еукариотите).

Основните разлики между еукариотните клетки и прокариотите:

• по-големи размери (10-100 микрона);
• метод на делене (мейоза или митоза);
• рибозомен тип (80S-рибозоми);
• вид флагела (в клетките на еукариотните организми камшичетата се състоят от микротубули, които са заобиколени от мембрана).

еукариотна клетъчна структура

Структурата на еукариотната клетка включва следните органели:

• ядро;
• цитоплазма;
• апарат на Голджи;
• лизозоми;
• центриоли;
• митохондриите;
• рибозоми;
• везикули.

Ядрото е основният структурен елемент на еукариотната клетка. Именно в него се съхранява цялата генетична информация за даден организъм (в ДНК молекули).

Цитоплазмата е специално вещество, което съдържа ядрото и всички други органели. Благодарение на специална мрежа от микротубули, той осигурява движението на веществата в клетката.

Апаратът на Голджи е система от плоски резервоари, в които протеините непрекъснато узряват.

Лизозомите са малки тела с единична мембрана, чиято основна функция е да разграждат отделните клетъчни органели.

Рибозомите са универсални ултрамикроскопични органели, чиято цел е синтезът на протеини.

Митохондриите са вид "леки" клетки, както и основен източник на енергия.

Основни функции на клетката

Клетката на живия организъм е предназначена да изпълнява няколко важни функции, които осигуряват жизнената дейност на този организъм.

Най-важната функция на клетката е метаболизмът. И така, тя е тази, която разгражда сложните вещества, превръщайки ги в прости, а също така синтезира по-сложни съединения.

В допълнение, всички клетки са в състояние да реагират на външни стимули (температура, светлина и т.н.). Повечето от тях също имат способността да се регенерират (самовъзстановяват) чрез делене.

Нервните клетки също могат да реагират на външни стимули чрез образуване на биоелектрични импулси.

Всички горепосочени функции на клетката осигуряват жизнената дейност на тялото.

Заключение

И така, клетката е най-малката елементарна жива система, която е основна единица в структурата на всеки организъм (животно, растение, бактерия). В структурата му се разграничават ядрото и цитоплазмата, която съдържа всички органели (клетъчни структури). Всеки от тях изпълнява своите специфични функции.

Размерът на клетката варира в широки граници - от 0,1 до 100 микрометра. Характеристиките на структурата и жизнената активност на клетките се изучават от специална наука - цитология.

клеткае най-малката и основна структурна единица на живите организми, способна на самообновяване, саморегулация и самовъзпроизвеждане.

Типични размери на клетката:бактериални клетки - от 0,1 до 15 микрона, клетки на други организми - от 1 до 100 микрона, понякога достигащи 1-10 mm; яйца на големи птици - до 10-20 cm, процеси на нервни клетки - до 1 m.

клетъчна формамного разнообразни: има сферични клетки (коки), верига (стрептококи), удължен (пръчици или бацили), извита (вибриони), усукана (спирила), многостранен, с моторни камшичета и др.

Видове клетки: прокариотни(без ядрени) и еукариотни (с формализирано ядро).

еукариотниклетките се подразделят допълнително на клетки животни, растения и гъби.

Структурна организация на еукариотната клетка

Протопласте цялото живо съдържание на клетката. Протопластът на всички еукариотни клетки се състои от цитоплазма (с всички органели) и ядро.

Цитоплазма- това е вътрешното съдържание на клетката, с изключение на ядрото, състоящо се от хиалоплазма, органели, потопени в нея и (в някои видове клетки) вътреклетъчни включвания (резервни хранителни вещества и / или крайни продукти на метаболизма).

Хиалоплазма- основната плазма, матрицата на цитоплазмата, основното вещество, което е вътрешната среда на клетката и е вискозен безцветен колоиден разтвор (съдържание на вода до 85%) от различни вещества: протеини (10%), захари, органични и неорганични киселини, аминокиселини, полизахариди, РНК, липиди, минерални соли и др.

■ Хиалоплазмата е среда за вътреклетъчни обменни реакции и връзка между клетъчните органели; той е способен на обратими преходи от зол към гел, съставът му определя буферните и осмотичните свойства на клетката. Цитоплазмата съдържа цитоскелет, състоящ се от микротубули и протеинови нишки, способни да се свиват.

■ Цитоскелетът определя формата на клетката и участва във вътрешноклетъчното движение на органелите и отделните вещества. Ядрото е най-голямата органела на еукариотна клетка, съдържаща хромозоми, които съхраняват цялата наследствена информация (вижте по-долу за повече подробности).

Структурни компоненти на еукариотната клетка:

■ плазмалема (плазмена мембрана),
■ клетъчна стена (само в растителни и гъбични клетки),
■ биологични (елементарни) мембрани,
■ ядро,
■ ендоплазмен ретикулум (ендоплазмен ретикулум),
■ митохондрии,
■ Комплекс Голджи,
■ хлоропласти (само в растителни клетки),
■ лизозоми, s
■ рибозоми,
■ клетъчен център,
■ вакуоли (само в растителни и гъбични клетки),
■ микротубули,
■ реснички, флагели.

Структурните диаграми на животински и растителни клетки са дадени по-долу:

Биологични (елементарни) мембраниса активни молекулни комплекси, които разделят вътреклетъчните органели и клетки. Всички мембрани имат подобна структура.

Структура и състав на мембраните:дебелина 6-10 nm; се състои главно от протеини и фосфолипиди.

■Фосфолипидиобразуват двоен (бимолекулен) слой, в който молекулите им са обърнати с хидрофилните си (водоразтворими) краища навън, а хидрофобните (водонеразтворими) краища - навътре в мембраната.

■ протеинови молекулиразположени върху двете повърхности на липидния бислой периферни протеини), проникват и в двата слоя липидни молекули ( интегралнапротеини, повечето от които са ензими) или само един от техните слоеве (полуинтегрални протеини).

Свойства на мембраната: пластичност, асиметрия(съставът на външния и вътрешния слой както на липидите, така и на протеините е различен), полярност (външният слой е положително зареден, вътрешният е отрицателен), способност за самозатваряне, селективна пропускливост (в този случай хидрофобните вещества преминават през двойния липиден слой, а хидрофилните вещества преминават през порите в интегралните протеини).

Функции на мембраната:бариера (отделя съдържанието на органоида или клетката от околната среда), структурна (осигурява определена форма, размер и стабилност на органоида или клетката), транспортна (осигурява транспортирането на вещества в и извън органоида или клетката), каталитична (осигурява биохимични процеси в близост до мембраната), регулаторен ( участва в регулирането на метаболизма и енергията между органоида или клетката и външната среда), участва в преобразуването на енергията и поддържането на трансмембранния електрически потенциал.

Плазмена мембрана (плазмалема)

плазмената мембрана, или плазмалема, е биологична мембрана или комплекс от биологични мембрани, плътно прилежащи една към друга, покриващи клетката отвън.

Структурата, свойствата и функциите на плазмалемата са основно същите като тези на елементарните биологични мембрани.

❖ Характеристики на сградата:

■ външната повърхност на плазмалемата съдържа гликокаликс - полизахариден слой от гликолипоидни и гликопротеинови молекули, които служат като рецептори за "разпознаване" на определени химикали; в животинските клетки може да бъде покрит със слуз или хитин, а в растителните клетки - с целулозни или пектинови вещества;

■ Плазмалема обикновено образува израстъци, инвагинации, гънки, микровили и др., които увеличават повърхността на клетката.

■ Допълнителни функции:рецептор (участва в "разпознаването" на веществата и във възприемането на сигнали от околната среда и предаването им на клетката), осигурявайки комуникация между клетките в тъканите на многоклетъчен организъм, участвайки в изграждането на специални клетъчни структури (камшичета, реснички и др.).

Клетъчна стена (черупка)

клетъчна стена- Това е твърда структура, разположена извън плазмалемата и представляваща външната обвивка на клетката. Той присъства в прокариотни клетки и клетки на гъби и растения.

❖Състав на клетъчната стена:целулоза в растителните клетки и хитин в гъбичните клетки (структурни компоненти), протеини, пектини (които участват в образуването на плочи, които държат стените на две съседни клетки заедно), лигнин (който свързва целулозните влакна в много здрава рамка), суберин (отлага се върху черупката отвътре и я прави практически непропусклива за вода и разтвори) и др. Външната повърхност на клетъчната стена на епидермалните клетки на растенията съдържа голямо количество калциев карбонат и силициев диоксид (минерализация) и е покрита с хидрофобни вещества, восъци и кутикули (слой кутинова субстанция, пронизан от целулоза и пектини).

❖ Функции на клетъчната стена:служи като външна рамка, поддържа клетъчния тургор, изпълнява защитни и транспортни функции.

клетъчни органели

Органели (или органели)- Това са постоянни високоспециализирани вътреклетъчни структури, които имат определена структура и изпълняват съответните функции.

❖ С уговорка органелите се делят на:
■ органели с общо предназначение (митохондрии, комплекс на Голджи, ендоплазмен ретикулум, рибозоми, центриоли, лизозоми, пластиди) и
■ органели със специално предназначение (миофибрили, флагели, реснички, вакуоли).
❖ Чрез наличието на мембрана органелите се делят на:
■ двумембранни (митохондрии, пластиди, клетъчно ядро),
■ единична мембрана (ендоплазмен ретикулум, комплекс на Голджи, лизозоми, вакуоли) и
■ немембранни (рибозоми, клетъчен център).
Вътрешното съдържание на мембранните органели винаги се различава от заобикалящата ги хиалоплазма.

Митохондриите- двумембранни органели на еукариотни клетки, които извършват окислението на органични вещества до крайни продукти с освобождаване на енергия, съхранявана в молекулите на АТФ.

■ Структура:пръчковидни, сферични и нишковидни форми, дебелина 0,5-1 микрона, дължина 2-7 микрона; двумембранна, външната мембрана е гладка и има висока пропускливост, вътрешната мембрана образува гънки - кристи, върху които има сферични тела - АТФ-соми. В пространството между мембраните се натрупват водородни йони 11, участващи в дишането на кислород.

■ Вътрешно съдържание (матрица):рибозоми, кръгова ДНК, РНК, аминокиселини, протеини, ензими от цикъла на Кребс, ензими за тъканно дишане (разположени на кристи).

■ Функции:окисление на веществата до CO 2 и H 2 O; синтез на АТФ и специфични протеини; образуването на нови митохондрии в резултат на делене на две.

пластиди(наличен само в растителни клетки и автотрофни протисти).

■ Видове пластиди: хлоропласти (зелен) левкопласти (безцветна кръгла форма), хромопласти (жълто или оранжево); пластидите могат да се променят от един вид в друг.

■Структурата на хлоропластите:те са двумембранни, имат заоблена или овална форма, дължина 4-12 микрона, дебелина 1-4 микрона. Външната мембрана е гладка, вътрешната има тилакоиди - гънки, които образуват затворени дисковидни издатини, между които има строма (виж отдолу). Във висшите растения тилакоидите са подредени (като колона от монети) зърна които са свързани помежду си ламели (единични мембрани).

■ Състав на хлоропластите:в мембраните на тилакоидите и гран - зърна от хлорофил и други пигменти; вътрешно съдържание (строма): протеини, липиди, рибозоми, кръгова ДНК, РНК, ензими, участващи във фиксирането на CO 2, резервни вещества.

■Функции на пластидите:фотосинтеза (хлоропласти, съдържащи се в зелените органи на растенията), синтез на специфични протеини и натрупване на резервни хранителни вещества: нишесте, протеини, мазнини (левкопласти), придаващи цвят на растителните тъкани, за да привлекат насекоми опрашители и разпространители на плодове и семена (хромопласти).

Ендоплазмения ретикулум (EPS), или ендоплазменретикулум, открит във всички еукариотни клетки.

■Структура:е система от свързани помежду си тубули, тубули, цистерни и кухини с различни форми и размери, чиито стени са образувани от елементарни (единични) биологични мембрани. Има два вида EPS: гранулиран (или грапав), съдържащ рибозоми на повърхността на канали и кухини, и агрануларен (или гладък), несъдържащ рибозоми.

■Функции:разделяне на цитоплазмата на клетката на отделения, които предотвратяват смесването на протичащите в тях химични процеси; грубият ER натрупва, изолира за узряване и транспортира протеини, синтезирани от рибозоми на повърхността му, синтезира клетъчни мембрани; гладък EPSсинтезира и транспортира липиди, сложни въглехидрати и стероидни хормони, премахва токсичните вещества от клетката.

Комплекс (или апарат) на Голджи - мембранна органела на еукариотна клетка, разположена в близост до клетъчното ядро, която представлява система от резервоари и везикули и участва в натрупването, съхранението и транспортирането на вещества, изграждането на клетъчната мембрана и образуването на лизозоми.

■Структура:Комплексът е диктиозома, купчина ограничени от мембрана плоски дисковидни торбички (цистерни), от които пъпчат везикулите, и система от мембранни тубули, свързващи комплекса с канали и кухини на гладката ER.

■Функции:образуването на лизозоми, вакуоли, плазмалема и клетъчната стена на растителна клетка (след нейното делене), секрецията на редица сложни органични вещества (пектинови вещества, целулоза и др. в растенията; гликопротеини, гликолипиди, колаген, млечни протеини , жлъчка, редица хормони и др. при животни); натрупване и дехидратация на липиди, транспортирани по ER (от гладката ER), пречистване и натрупване на протеини (от гранулирани ER и свободни рибозоми на цитоплазмата) и въглехидрати и отстраняване на вещества от клетката.

Зрелите цистерни от диктиозоми се отделят от везикули (вакуоли на Голджи), изпълнен със секрет, който след това или се използва от самата клетка, или се изважда от нея.

❖ Лизозоми- клетъчни органели, които осигуряват разграждането на сложни молекули на органични вещества; се образуват от везикули, които се отделят от комплекса на Голджи или гладкия ER и присъстват във всички еукариотни клетки.

■ Структура и състав:лизозомите са малки едномембранни заоблени везикули с диаметър 0,2-2 микрона; пълни с хидролитични (храносмилателни) ензими (~40), способни да разграждат протеини (до аминокиселини), липиди (до глицерол и висши карбоксилни киселини), полизахариди (до монозахариди) и нуклеинови киселини (до нуклеотиди).

Сливайки се с ендоцитни везикули, лизозомите образуват храносмилателна вакуола (или вторична лизозома), където се разграждат сложни органични вещества; получените мономери навлизат в цитоплазмата на клетката през мембраната на вторичната лизозома, докато неразградените (нехидролизируеми) вещества остават във вторичната лизозома и след това, като правило, се екскретират извън клетката.

■ Функции: хетерофагия- разделяне на чужди вещества, влезли в клетката чрез ендоцитоза, аутофагия - разрушаване на ненужни за клетката структури; автолиза - самоунищожение на клетката, което възниква в резултат на освобождаване на съдържанието на лизозомите по време на клетъчна смърт или прераждане.

❖ Вакуоли- големи везикули или кухини в цитоплазмата, образувани в клетките на растения, гъби и много протистии ограничена от елементарна мембрана – тонопласт.

■ Вакуоли протистиподразделят се на храносмилателни и контрактилни (имащи снопове от еластични влакна в мембраните и служещи за осмотична регулация на водния баланс на клетката).

■Вакуоли растителни клеткиизпълнен с клетъчен сок – воден разтвор на различни органични и неорганични вещества. Те също могат да съдържат отровни и танини и крайни продукти от жизнената дейност на клетките.

■ Вакуолите на растителните клетки могат да се слеят в централна вакуола, която заема до 70-90% от обема на клетката и може да бъде проникната от нишки на цитоплазмата.

Функции:натрупване и изолиране на резервни вещества и вещества, предназначени за екскреция; поддържане на тургорно налягане; осигуряване на растеж на клетките поради разтягане; регулиране на водния баланс на клетката.

♦Рибозома- клетъчни органели, присъстващи във всички клетки (в количество от няколко десетки хиляди), разположени върху мембраните на гранулирания EPS, в митохондриите, хлоропластите, цитоплазмата и външната ядрена мембрана и извършващи протеинова биосинтеза; Рибозомните субединици се образуват в ядрото.

■ Структура и състав:рибозоми - най-малките (15-35 nm) немембранни гранули с кръгла и гъбеста форма; имат два активни центъра (аминоацил и пептидил); се състоят от две неравни субединици - голяма (под формата на полусфера с три издатини и канал), която съдържа три РНК молекули и протеин, и малка (съдържаща една РНК молекула и протеин); субединиците са свързани с Mg+ йон.

■ Функция:синтез на протеини от аминокиселини.

❖ Клетъчен център- органела на повечето животински клетки, някои гъби, водорасли, мъхове и папрати, разположена (в интерфаза) в центъра на клетката близо до ядрото и служеща като център за започване на сглобяването микротубули .

■ Структура:Клетъчният център се състои от две центриоли и центросфера. Всеки центриол (фиг. 1.12) има формата на цилиндър с дължина 0,3-0,5 микрона и диаметър 0,15 микрона, чиито стени са образувани от девет триплета микротубули, а средата е изпълнена с хомогенна субстанция. Центриолите са разположени перпендикулярно един на друг и са заобиколени от плътен слой цитоплазма с радиално разминаващи се микротубули, образуващи лъчиста центросфера. По време на клетъчното делене центриолите се отклоняват към полюсите.

■ Основни функции: образуване на полюси на клетъчно делене и ахроматични нишки на делителното вретено (или митотично вретено), което осигурява равномерно разпределение на генетичния материал между дъщерните клетки; в интерфазата насочва движението на органелите в цитоплазмата.

Цитоцилни клетки е система микрофиламенти и микротубули , проникващи в цитоплазмата на клетката, свързани с външната цитоплазмена мембрана и ядрената мембрана и поддържащи формата на клетката.

■микропламък- тънки, способни да свиват нишки с дебелина 5-10 nm и състоящи се от протеини ( актин, миозин и т.н.). Те се намират в цитоплазмата на всички клетки и псевдоподите на подвижните клетки.

Функции:микропламъците осигуряват двигателната активност на хиалоплазмата, участват пряко в промяната на формата на клетката по време на разпространението и амебоидното движение на протистните клетки и участват в образуването на стесняване по време на деленето на животински клетки; един от основните елементи на цитоскелета на клетката.

■ микротубули- тънки кухи цилиндри (25 nm в диаметър), състоящи се от тубулинови протеинови молекули, подредени в спирални или прави редове в цитоплазмата на еукариотните клетки.

Функции:микротубулите образуват вретенообразни влакна, са част от центриоли, реснички, флагели, участват във вътреклетъчния транспорт; един от основните елементи на цитоскелета на клетката.

Органели на движението — камшичета и реснички , присъстват в много клетки, но са по-чести в едноклетъчните организми.

■ реснички- множество цитоплазмени къси (5-20 микрона дълги) израстъци на повърхността на плазмалемата. Те присъстват на повърхността на различни видове животински и някои растителни клетки.

■ Камшичета- единични цитоплазмени израстъци на клетъчната повърхност на много протисти, зооспори и сперматозоиди; ~10 пъти по-дълъг от ресничките; служат за транспортиране.

■ Структура:ресничките и камшичетата (фиг. 1.14) се състоят от тях микротубулиподредени в система 9 × 2 + 2 (девет двойни микротубули - дублети образуват стена, две единични микротубули са разположени в средата). Дублетите могат да се плъзгат един спрямо друг, което води до огъване на ресничките или флагела. В основата на флагелата и ресничките има базални тела, идентични по структура с центриолите.

■ Функции: ресничките и камшичетата осигуряват движението на самите клетки или на заобикалящата ги течност и суспендираните в нея частици.

Включвания

Включвания- непостоянни (временно съществуващи) компоненти на цитоплазмата на клетката, чието съдържание варира в зависимост от функционалното състояние на клетката. Има трофични, секреторни и екскреторни включвания.

■ Трофични включвания- това са запаси от хранителни вещества (мазнини, нишестени и протеинови зърна, гликоген).

■ Секреторни включвания- Това са отпадните продукти на жлезите с вътрешна и външна секреция (хормони, ензими).

■ екскреторни включванияса метаболитни продукти в клетката, които трябва да бъдат отстранени от клетката.

ядро и хромозоми

Ядро- най-големият органел е съществен компонент на всички еукариотни клетки (с изключение на ситовидните тръбни клетки от флоема на висшите растения и зрелите еритроцити на бозайници). Повечето клетки имат едно ядро, но има двуядрени и многоядрени клетки. Има две състояния на ядрото: интерфазно и делящо се

Интерфазно ядровключва ядрена обвивка(отделяне на вътрешното съдържание на ядрото от цитоплазмата), ядрен матрикс (кариоплазма), хроматин и нуклеоли. Формата и размерите на ядрото зависят от вида на организма, вида, възрастта и функционалното състояние на клетката. Има високо съдържание на ДНК (15-30%) и РНК (12%).

■ Функции на ядрото:съхраняване и предаване на наследствена информация под формата на непроменена структура на ДНК; регулиране (чрез системата за протеинов синтез) на всички процеси на жизнената дейност на клетките.

❖ ядрена обвивка(или кариолема) се състои от външна и вътрешна биологични мембрани, между които е перинуклеарно пространство. На вътрешната мембрана има протеинова пластина, която придава форма на ядрото. Външната мембрана е свързана с ER и носи рибозоми. Мембраната е пронизана от ядрени пори, през които се осъществява обменът на вещества между ядрото и цитоплазмата. Броят на порите не е постоянен и зависи от размера на ядрото и неговата функционална активност.

■ Функции на ядрената обвивка:разделя ядрото от цитоплазмата на клетката, регулира транспорта на вещества от ядрото към цитоплазмата (РНК, рибозомни субединици) и от цитоплазмата към ядрото (протеини, мазнини, въглехидрати, АТФ, вода, йони).

❖ Хромозома- най-важният органел на ядрото, съдържащ една ДНК молекула в комбинация със специфични протеини, хистони и някои други вещества, повечето от които са разположени на повърхността на хромозомата.

В зависимост от фазата на жизнения цикъл на клетката, хромозомите могат да бъдат включени две държави — деспирализирани и спирализирани.

» В деспирализирано състояние хромозомите са в периода интерфаза клетъчен цикъл, образувайки невидими в оптичен микроскоп нишки, които формират основата хроматин .

■ В процеса настъпва спирализация, придружена от скъсяване и уплътняване (с 100-500 пъти) на ДНК вериги клетъчно делене ; докато хромозомите придобиват компактна форма. и стават видими в оптичен микроскоп.

Хроматин- един от компонентите на ядрената материя през интерфазния период, който се основава на ненавити хромозоми под формата на мрежа от дълги тънки нишки на ДНК молекули в комбинация с хистони и други вещества (РНК, ДНК полимераза, липиди, минерали и др.); добре оцветени с багрила, използвани в хистологичната практика.

■ В хроматина участъци от молекулата на ДНК се увиват около хистони, образувайки нуклеозоми (приличат на мъниста).

хроматид- това е структурен елемент на хромозомата, който е нишка от ДНК молекула в комплекс с протеини, хистони и други вещества, многократно нагънати като суперспирала и опаковани под формата на пръчковидно тяло.

■ По време на спирализиране и опаковане отделните участъци от ДНК се напасват по правилен начин, така че редуващи се напречни ленти се образуват върху хроматидите.

❖ Структурата на хромозомата (фиг. 1.16). В спирализирано състояние хромозомата е пръчковидна структура с размер около 0,2–20 µm, състояща се от две хроматиди и разделена на две рамена чрез първично стесняване, наречено центромер. Хромозомите могат да имат вторично стесняване, което разделя регион, наречен сателит. Някои хромозоми имат регион ( нуклеоларен организатор ), който кодира структурата на рибозомната РНК (rRNA).

Типове хромозомив зависимост от формата им: равнораменни , несъответствие (Центромерата е изместена от средата на хромозомата) пръчковидна (центромерът е близо до края на хромозомата).

След анафазата на митозата и анафазата на мейозата II, хромозомите се състоят от един хромитид, а след репликация на ДНК (удвояване) на синтетичния (S) етап на интерфазата, те се състоят от две сестрински хромитиди, свързани помежду си в областта на центромера. По време на клетъчното делене микротубулите на вретено се прикрепят към центромера.

❖ Функции на хромозомите:
■ съдържат генетичен материал - ДНК молекули;
■ извършване ДНК синтез (с удвояване на хромозомите в S-периода на клетъчния цикъл) и i-RNA;
■ регулират протеиновия синтез;
■ контрол на клетъчната активност.

хомоложни хромозоми- хромозоми, принадлежащи към една и съща двойка, идентични по форма, размер, местоположение на центромерите, носещи едни и същи гени и определящи развитието на едни и същи черти. Хомоложните хромозоми могат да се различават по алелите на гените, които съдържат, и да обменят региони по време на мейоза (кросингоувър).

автозомихромозомите в клетките на двудомни организми, еднакви при мъжките и женските от един и същи вид (това са всички хромозоми на клетка с изключение на половите хромозоми).

полови хромозоми(или хетерохромозоми ) са хромозоми, които носят гени, които определят пола на живия организъм.

диплоиден набор(обозначено с 2p) - хромозомен набор соматични клетки, в които има всяка хромозома неговата сдвоена хомоложна хромозома . Организмът получава една от хромозомите на диплоидния набор от бащата, другата от майката.

■ Диплоиден комплект човек се състои от 46 хромозоми (от които 22 двойки хомоложни хромозоми и две полови хромозоми: жените имат две X хромозоми, мъжете имат по една X и една Y хромозома).

хаплоиден набор(обозначено с 1l) - единичен хромозомен набор сексуален клетки ( гамети ), в които хромозомите нямат сдвоени хомоложни хромозоми . Хаплоидният набор се формира по време на образуването на гамети в резултат на мейоза, когато само една от всяка двойка хомоложни хромозоми влиза в гаметата.

Кариотип- това е набор от постоянни количествени и качествени морфологични характеристики, характерни за хромозомите на соматичните клетки на организми от даден вид (техния брой, размер и форма), чрез които диплоиден набор от хромозоми може да бъде уникално идентифициран.

ядро- заоблени, силно уплътнени, неограничени

мембранно тяло с размер 1-2 микрона. Ядрото съдържа едно или повече нуклеоли. Ядрото се образува около нуклеоларните организатори на няколко хромозоми, привлечени една от друга. По време на ядреното делене нуклеолите се разрушават и се образуват отново в края на деленето.

■ Състав: протеин 70-80%, РНК 10-15%, ДНК 2-10%.
■ Функции: синтез на r-RNA и t-RNA; сглобяване на рибозомни субединици.

Кариоплазма (или нуклеоплазма, кариолимфа, ядрен сок ) е безструктурна маса, която запълва пространството между структурите на ядрото, в което са потопени хроматин, нуклеоли и различни вътрешноядрени гранули. Съдържа вода, нуклеотиди, аминокиселини, АТФ, РНК и ензимни протеини.

Функции:осигурява взаимовръзки на ядрени структури; участва в транспорта на вещества от ядрото към цитоплазмата и от цитоплазмата към ядрото; регулира синтеза на ДНК по време на репликация, синтеза на i-RNA по време на транскрипция.

Сравнителна характеристика на еукариотните клетки

Характеристики на структурата на прокариотните и еукариотните клетки

Транспорт на вещества

Транспорт на вещества- това е процесът на пренасяне на необходимите вещества в цялото тяло, в клетките, вътре в клетката и вътре в клетката, както и отстраняване на отпадъчните вещества от клетката и тялото.

Вътреклетъчният транспорт на веществата се осигурява от хиалоплазмата и (в еукариотните клетки) ендоплазмения ретикулум (ER), комплекса на Голджи и микротубулите. Транспортирането на вещества ще бъде описано по-късно на този сайт.

Методи за транспортиране на вещества през биологични мембрани:

■ пасивен транспорт (осмоза, дифузия, пасивна дифузия),
■ активен транспорт,
■ ендоцитоза,
■ екзоцитоза.

Пасивен транспортне изисква енергия и се случва по градиента концентрация, плътност или електрохимичен потенциал.

Осмоза- това е проникването на вода (или друг разтворител) през полупропусклива мембрана от по-малко концентриран разтвор към по-концентриран.

дифузия- проникване вещества през мембраната по градиента концентрация (от зона с по-висока концентрация на вещество към област с по-ниска концентрация).

дифузиявода и йони се извършва с участието на интегрални мембранни протеини с пори (канали), дифузията на мастноразтворими вещества се извършва с участието на липидната фаза на мембраната.

Улеснена дифузияпрез мембраната става с помощта на специални мембранни носители протеини, вижте снимката.

активен транспортизисква изразходване на енергия, освободена по време на разграждането на АТФ, и служи за транспортиране на вещества (йони, монозахариди, аминокиселини, нуклеотиди) срещу градиент тяхната концентрация или електрохимичен потенциал. Осъществява се от специализирани протеини-носители пермиази имащи йонни канали и образуващи йонни помпи .

Ендоцитоза- улавяне и обгръщане от клетъчната мембрана на макромолекули (протеини, нуклеинови киселини и др.) И микроскопични твърди хранителни частици ( фагоцитоза ) или капчици течност с разтворени в нея вещества ( пиноцитоза ) и ги затваря в мембранна вакуола, която се изтегля „в клетката. След това вакуолата се слива с лизозомата, чиито ензими разграждат уловените молекули до мономери.

Екзоцитозае обратният процес на ендоцитозата. Чрез екзоцитоза клетката отстранява вътреклетъчните продукти или неразградените остатъци, затворени във вакуоли или везикули.

В многоклетъчния организъм съдържанието на клетката е отделено от външната среда и съседните клетки чрез плазмена мембрана или плазмалема. Цялото съдържание на клетката, с изключение на ядрото, се нарича цитоплазма. Той включва вискозна течност - цитозол (или хиалоплазма), мембранни и немембранни компоненти. Мембранните компоненти на клетката включват ядро, митохондрии, пластиди, ендоплазмен ретикулум, апарат на Голджи, лизозоми, вакуоли на растителни клетки. Немембранните компоненти включват хромозоми, рибозоми, клетъчен център и центриоли, органели на движение (реснички и флагели). Клетъчната мембрана (плазмалема) се състои от липиди и протеини. Липидите в мембраната образуват двоен слой (киселина), а протеините проникват в цялата й дебелина или са разположени по външната или вътрешната повърхност на мембраната. Въглехидратите са прикрепени към някои протеини, разположени на външната повърхност. Протеините и въглехидратите на повърхността на мембраните в различните клетки не са еднакви и са своеобразни индикатори за вида на клетката. Благодарение на това клетките, принадлежащи към един и същи тип, се държат заедно, за да образуват тъкани. В допълнение, протеиновите молекули осигуряват селективен транспорт на захари, аминокиселини, нуклеотиди и други вещества към и извън клетката. По този начин клетъчната мембрана функционира като селективно пропусклива бариера, която регулира обмена между клетката и околната среда.

Ядрото е най-големият органел на клетката, затворен в обвивка от две мембрани, проникнати от множество пори. Чрез тях се осъществява активен обмен на вещества между ядрото и цитоплазмата. Кухината на ядрото е изпълнена с ядрен сок.

Съдържа ядрото (едно или повече), хромозоми, ДНК, РНК, протеини, въглехидрати, липиди. Ядрото се образува от определени участъци от хромозомите; в него се образуват рибозоми. Хромозомите се виждат само в делящите се клетки. В интерфазното (неделящо се) ядро ​​те присъстват под формата на тънки дълги нишки от хроматин (връзки между ДНК и протеини). Ядрото, поради наличието в него на хромозоми, съдържащи наследствена информация, изпълнява функциите на център, който контролира цялата жизнена дейност и развитие на клетката.

Ендоплазменият ретикулум (ER) е сложна система от канали и кухини, състоящи се от мембрани, проникващи в цялата цитоплазма и образуващи едно цяло с външната клетъчна мембрана и ядрената обвивка. EPS бива два вида - гранулиран (грапав) и гладък. На мембраните на гранулираната мрежа има много рибозоми, на мембраните на гладката мрежа те не са. Основната функция на EPS е участието в синтеза, натрупването и транспортирането на основните органични вещества, произвеждани от клетката. Протеинът се синтезира чрез гранулиран, а въглехидратите и мазнините - чрез гладък ER.

Рибозомите са много малки органели, състоящи се от две субчастици. Те са съставени от протеини и РНК. Основната функция на рибозомите е протеиновият синтез.

Митохондриите са външно ограничени от външна мембрана, която има основно същата структура като плазмената мембрана. Под външната мембрана се намира вътрешната мембрана, която образува множество гънки - кристи. Кристите съдържат дихателни ензими. Рибозомите, ДНК, РНК са разположени във вътрешната кухина на митохондриите. Нови митохондрии се образуват, когато старите се делят. Основната функция на митохондриите е синтезът на АТФ. Те синтезират малко количество ДНК и РНК протеини.

Хлоропластите са органели, открити само в растителните клетки. По своята структура те са подобни на митохондриите. От повърхността всеки хлоропласт е ограничен от две мембрани – външна и вътрешна. Вътре хлоропластът е изпълнен с желатинова строма. В стромата има специални мембранни черупки (две мембрани) - grana, свързани помежду си и с вътрешния мемопан на хлоропласта. В мембраните на гран-на-орофил. Благодарение на хлорофила енергията на слънчевата светлина се превръща в химическата енергия на АТФ. Енергията на АТФ се използва в хлоропластите за синтезиране на въглехидрати.

Апаратът на Голджи се състои от 3-8 подредени, сплескани и леко извити кухини с форма на диск. Той изпълнява различни функции в клетката: участва в транспорта на продуктите на биосинтезата до клетъчната повърхност и в отстраняването им от клетката, в образуването на лизозоми, в изграждането на клетъчната мембрана.

Лизозомите са прости сферични мембранни торбички (единична мембрана), пълни с храносмилателни ензими, които разграждат въглехидрати, мазнини, протеини, нуклеинови киселини. Тяхната основна функция е да усвояват хранителните частици и да премахват мъртвите органели.

Клетъчният център участва в клетъчното делене и се намира близо до ядрото. Центриолът е част от клетъчния център на животинските и нисшите растителни клетки. Центриол - сдвоена формация, съдържа две удължени гранули, състоящи се от микротубули и центриоли, разположени перпендикулярно един на друг

Органелите на движението - камшичета и реснички - са клетъчни израстъци и имат еднаква структура при животни и растения. Движението на многоклетъчните животни се осигурява от мускулни контракции. Основната структурна единица на мускулната клетка са миофибриолите - тънки нишки, разположени в снопове по мускулните влакна.

Голямата централна вакуола се намира в растителните клетки и представлява торбичка, образувана от единична мембрана. (По-малки вакуоли, например храносмилателни и контрактилни, се намират както в растителните, така и в животинските клетки.) Вакуолата съдържа клетъчен сок - концентриран разтвор на различни вещества (минерални соли, захари, киселини, пигменти, ензими), които се съхраняват тук.

Клетъчните включвания - въглехидрати, мазнини и протеини - са непостоянни компоненти на клетката. Те се синтезират периодично, натрупват се в цитоплазмата като резервни вещества и се използват в жизнения процес на организма.