Какво е клетка и нейните функции. Устройството на клетката - лизозоми, рибозоми, клетъчна мембрана, цитоплазма. Какво научихме

клетка- елементарна единица от структурата и жизнената дейност на всички живи организми (с изключение на вирусите, които често се наричат ​​неклетъчни форми на живот), имаща собствен метаболизъм, способна на самостоятелно съществуване, самовъзпроизвеждане и развитие. Всички живи организми, както многоклетъчните животни, растенията и гъбите, се състоят от много клетки, или, като много протозои и бактерии, са едноклетъчни организми. Клонът на биологията, който се занимава с изучаването на структурата и активността на клетките, се нарича цитология. Напоследък също стана обичайно да се говори за клетъчна биология или клетъчна биология.

клетъчна структураВсички клетъчни форми на живот на земята могат да бъдат разделени на две царства въз основа на структурата на съставните им клетки - прокариоти (предядрени) и еукариоти (ядрени). 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. Живото съдържание на клетката - протопластът - е отделено от околната среда чрез плазмената мембрана или плазмалема. Вътре клетката е изпълнена с цитоплазма, която съдържа различни органели и клетъчни включвания, както и генетичен материал под формата на ДНК молекула. Всеки от органелите на клетката изпълнява своя специална функция и всички заедно определят жизнената дейност на клетката като цяло.

прокариотна клетка

прокариоти(от латински pro - преди, до и гръцки κάρῠον - сърцевина, ядка) - организми, които за разлика от еукариотите нямат оформено клетъчно ядро ​​и други вътрешни мембранни органели (с изключение на плоски резервоари при фотосинтезиращи видове, например в цианобактерии). Единствената голяма кръгла (при някои видове - линейна) двуверижна ДНК молекула, която съдържа основната част от генетичния материал на клетката (т.нар. нуклеоид), не образува комплекс с хистонови протеини (т.нар. хроматин). Прокариотите включват бактерии, включително цианобактерии (синьо-зелени водорасли) и археи. Потомците на прокариотните клетки са органелите на еукариотните клетки - митохондрии и пластиди.

еукариотна клетка

еукариоти(еукариоти) (от гръцки ευ - добър, напълно и κάρῠον - ядро, ядка) - организми, които за разлика от прокариотите имат добре оформено клетъчно ядро, ограничено от цитоплазмата от ядрената мембрана. Генетичният материал е затворен в няколко линейни двуверижни ДНК молекули (в зависимост от вида на организмите техният брой на ядро ​​може да варира от две до няколкостотин), прикрепени отвътре към мембраната на клетъчното ядро ​​и формиращи се в обширната повечето (с изключение на динофлагелати) комплекс с хистонови протеини, наречен хроматин. Еукариотните клетки имат система от вътрешни мембрани, които образуват, в допълнение към ядрото, редица други органели (ендоплазмен ретикулум, апарат на Голджи и др.). В допълнение, по-голямата част от тях имат постоянни вътреклетъчни симбионти-прокариоти - митохондрии, а водораслите и растенията също имат пластиди.

клетъчната мембранаКлетъчната мембрана е много важна част от клетката. Той държи заедно всички клетъчни компоненти и разграничава вътрешната и външната среда. В допълнение, модифицираните гънки на клетъчната мембрана образуват много от органелите на клетката. Клетъчната мембрана е двоен слой от молекули (бимолекулен слой или двуслой). По принцип това са молекули на фосфолипиди и други вещества, близки до тях. Липидните молекули имат двойна природа, проявяваща се в начина, по който се държат по отношение на водата. Главите на молекулите са хидрофилни, т.е. имат афинитет към водата и техните въглеводородни опашки са хидрофобни. Следователно, когато се смесят с вода, липидите образуват филм на повърхността си, подобен на маслен филм; в същото време всичките им молекули са ориентирани по един и същи начин: главите на молекулите са във водата, а въглеводородните опашки са над нейната повърхност. В клетъчната мембрана има два такива слоя, като във всеки от тях главите на молекулите са обърнати навън, а опашките са обърнати вътре в мембраната, една към друга, като по този начин не влизат в контакт с водата. Дебелината на тази мембрана е прибл. 7 nm. В допълнение към основните липидни компоненти, той съдържа големи протеинови молекули, които могат да "плуват" в липидния двоен слой и са разположени така, че едната им страна е обърната вътре в клетката, а другата е в контакт с външната среда. Някои протеини са разположени само на външната или само на вътрешната повърхност на мембраната или са само частично потопени в липидния двоен слой.

Основен функция на клетъчната мембрана Той регулира транспорта на вещества към и извън клетката. Тъй като мембраната е физически подобна на маслото до известна степен, веществата, разтворими в масло или органични разтворители, като етер, лесно преминават през нея. Същото важи и за газове като кислород и въглероден диоксид. В същото време мембраната е практически непропусклива за повечето водоразтворими вещества, по-специално за захари и соли. Благодарение на тези свойства, той е в състояние да поддържа химическа среда вътре в клетката, която се различава от външната. Например в кръвта концентрацията на натриеви йони е висока, а на калиеви йони е ниска, докато във вътреклетъчната течност тези йони присъстват в обратното съотношение. Подобна ситуация е типична за много други химични съединения. Очевидно обаче клетката не може да бъде напълно изолирана от околната среда, тъй като тя трябва да получи необходимите за метаболизма вещества и да се освободи от крайните си продукти. В допълнение, липидният двоен слой не е напълно непропусклив дори за водоразтворими вещества, а за така наречените „слоеве“, проникващи в него. "Каналообразуващите" протеини създават пори или канали, които могат да се отварят и затварят (в зависимост от промяната в конформацията на протеина) и в отворено състояние провеждат определени йони (Na+, K+, Ca2+) по градиента на концентрация. Следователно разликата в концентрациите вътре в клетката и извън нея не може да се поддържа единствено поради ниската пропускливост на мембраната. Всъщност той съдържа протеини, които изпълняват функцията на молекулярна "помпа": те транспортират определени вещества както в клетката, така и извън нея, работейки срещу градиента на концентрация. В резултат на това, когато концентрацията на например аминокиселини е висока вътре в клетката и ниска извън нея, аминокиселините все още могат да се прехвърлят отвън навътре. Такъв трансфер се нарича активен транспорт и за него се изразходва енергията, доставена от метаболизма. Мембранните помпи са много специфични: всяка от тях може да транспортира или само йони на определен метал, или аминокиселина, или захар. Мембранните йонни канали също са специфични. Такава селективна пропускливост е физиологично много важна и липсата й е първото доказателство за клетъчна смърт. Това може лесно да се илюстрира с примера на цвеклото. Ако жив корен от цвекло се потопи в студена вода, той запазва пигмента си; ако цвеклото се вари, тогава клетките умират, стават лесно пропускливи и губят пигмента, който оцветява водата в червено. Големите молекули като протеиновите клетки могат да "поглъщат". Под въздействието на някои протеини, ако те присъстват в течността около клетката, възниква инвагинация в клетъчната мембрана, която след това се затваря, образувайки мехурче - малка вакуола, съдържаща вода и протеинови молекули; след това мембраната около вакуолата се счупва и съдържанието навлиза в клетката. Този процес се нарича пиноцитоза (буквално "пиене на клетки") или ендоцитоза. По-големи частици, като частици храна, могат да бъдат абсорбирани по подобен начин по време на т.нар. фагоцитоза. По правило вакуолата, образувана по време на фагоцитоза, е по-голяма и храната се усвоява от ензимите на лизозомите вътре във вакуолата, докато мембраната около нея се разкъса. Този тип хранене е характерно за протозоите, например за амебите, които ядат бактерии. Способността за фагоцитоза обаче е характерна както за чревните клетки на нисшите животни, така и за фагоцитите - един от видовете бели кръвни клетки (левкоцити) на гръбначните животни. В последния случай смисълът на този процес не е в храненето на самите фагоцити, а в унищожаването на бактерии, вируси и други вредни за тялото чужди вещества. Функциите на вакуолите могат да бъдат различни. Например, протозоите, живеещи в прясна вода, изпитват постоянен осмотичен приток на вода, тъй като концентрацията на соли вътре в клетката е много по-висока, отколкото извън нея. Те са в състояние да отделят вода в специална отделяща (свиваща) вакуола, която периодично изтласква съдържанието й навън. В растителните клетки често има една голяма централна вакуола, която заема почти цялата клетка; цитоплазмата образува само много тънък слой между клетъчната стена и вакуолата. Една от функциите на такава вакуола е натрупването на вода, което позволява на клетката бързо да се увеличи по размер. Тази способност е особено необходима във време, когато растителните тъкани растат и образуват влакнести структури. В тъканите, в местата на плътно свързване на клетките, техните мембрани съдържат множество пори, образувани от протеини, проникващи в мембраната - т.нар. връзки. Порите на съседните клетки са разположени една срещу друга, така че веществата с ниско молекулно тегло могат да се движат от клетка в клетка - тази химическа комуникационна система координира тяхната жизнена дейност. Един пример за такава координация е повече или по-малко синхронното делене на съседни клетки, наблюдавано в много тъкани.

Цитоплазма

В цитоплазмата има вътрешни мембрани, подобни на външните и образуващи органели от различен тип. Тези мембрани могат да се разглеждат като гънки на външната мембрана; понякога вътрешните мембрани образуват интегрално цяло с външната, но често вътрешната гънка е заплетена и контактът с външната мембрана е прекъснат. Въпреки това, дори и да се поддържа контакт, вътрешната и външната мембрана не винаги са химически идентични. По-специално, съставът на мембранните протеини в различните клетъчни органели се различава.

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 ядрото и другите органели „плуват“. 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, преминаващи едно в друго (тръби и резервоари), която се нарича ендоплазмен ретикулум (или ендоплазмен ретикулум, EPR или EPS). Тази част от EPR, към чиито мембрани са прикрепени рибозоми, се нарича гранулиран (или груб) ендоплазмен ретикулум и синтезът на протеини се извършва върху неговите мембрани. Компартментите, по чиито стени няма рибозоми, се наричат ​​гладък (или агрануларен) ER, който участва в липидния синтез. Вътрешните пространства на гладката и гранулирана ER не са изолирани, а преминават едно в друго и комуникират с лумена на ядрената обвивка.

апарат на Голджи

Апаратът на Голджи е куп от плоски мембранни цистерни, донякъде разширени по-близо до краищата. В резервоарите на апарата на Голджи узряват някои протеини, синтезирани върху мембраните на гранулирания ER и предназначени за секреция или образуване на лизозоми. Апаратът на Голджи е асиметричен - резервоарите, разположени по-близо до клетъчното ядро ​​(цис-Голджи), съдържат най-малко зрели протеини, към тези резервоари са непрекъснато прикрепени мембранни везикули - везикули, пъпкуващи от ендоплазмения ретикулум. Очевидно с помощта на същите везикули се осъществява по-нататъшното движение на зреещите протеини от един резервоар в друг. В крайна сметка везикулите, съдържащи напълно зрели протеини, изпъпват от противоположния край на органела (транс-Голджи).

Ядро

Ядрото е заобиколено от двойна мембрана. Много тясно (около 40 nm) пространство между две мембрани се нарича перинуклеарно. Мембраните на ядрото преминават в мембраните на ендоплазмения ретикулум, а перинуклеарното пространство се отваря в ретикуларното. Обикновено ядрената мембрана има много тесни пори. Очевидно през тях се пренасят големи молекули, като информационна РНК, която се синтезира върху ДНК и след това навлиза в цитоплазмата. Основната част от генетичния материал се намира в хромозомите на клетъчното ядро. Хромозомите се състоят от дълги вериги от двойноверижна ДНК, към които са прикрепени основни (т.е. алкални) протеини. Понякога хромозомите имат няколко идентични вериги на ДНК, разположени една до друга - такива хромозоми се наричат ​​политени (мултифиламентни). Броят на хромозомите при различните видове не е еднакъв. Диплоидните клетки на човешкото тяло съдържат 46 хромозоми или 23 двойки. В неделяща се клетка хромозомите са прикрепени в една или повече точки към ядрената мембрана. В нормално неспирално състояние хромозомите са толкова тънки, че не се виждат под светлинен микроскоп. В определени локуси (участъци) на една или повече хромозоми се образува плътно тяло, присъстващо в ядрата на повечето клетки - т.нар. ядро. В ядрото се синтезира и натрупва РНК, която се използва за изграждане на рибозоми, както и някои други видове РНК.

Лизозоми

Лизозомите са малки везикули, заобиколени от единична мембрана. Те се размножават от апарата на Голджи и вероятно от ендоплазмения ретикулум. Лизозомите съдържат различни ензими, които разграждат големи молекули, по-специално протеини. Поради разрушителното си действие, тези ензими са сякаш "заключени" в лизозомите и се освобождават само при необходимост. И така, по време на вътреклетъчното храносмилане ензимите се освобождават от лизозомите в храносмилателните вакуоли. Лизозомите също са необходими за разрушаването на клетките; например, по време на трансформацията на попова лъжица във възрастна жаба, освобождаването на лизозомни ензими осигурява унищожаването на клетките на опашката. В този случай това е нормално и полезно за организма, но понякога подобно разрушаване на клетките е патологично. Например, когато азбестовият прах се вдишва, той може да навлезе в клетките на белите дробове и след това лизозомите се разкъсват, клетките се разрушават и се развива белодробно заболяване.

цитоскелет

Елементите на цитоскелета включват протеинови фибриларни структури, разположени в цитоплазмата на клетката: микротубули, актин и междинни нишки. Микротубулите участват в транспорта на органелите, влизат в състава на флагелата, а митотичното вретено е изградено от микротубули. Актиновите нишки са от съществено значение за поддържане на формата на клетката, псевдоподиални реакции. Ролята на междинните нишки също изглежда е да поддържат структурата на клетката. Протеините на цитоскелета съставляват няколко десетки процента от масата на клетъчния протеин.

Центриоли

Центриолите са цилиндрични протеинови структури, разположени близо до ядрото на животинските клетки (растенията нямат центриоли). Центриолът е цилиндър, чиято странична повърхност е оформена от девет комплекта микротубули. Броят на микротубулите в комплект може да варира за различните организми от 1 до 3. Около центриолите е така нареченият център на организация на цитоскелета, областта, в която са групирани отрицателните краища на микротубулите на клетката. Преди да се раздели, клетката съдържа две центриоли, разположени под прав ъгъл една спрямо друга. По време на митозата те се отклоняват към различни краища на клетката, образувайки полюсите на вретеното на делене. След цитокинеза всяка дъщерна клетка получава един центриол, който се удвоява за следващото делене. Удвояването на центриолите става не чрез разделяне, а чрез синтеза на нова структура, перпендикулярна на съществуващата. Центриолите изглеждат хомоложни на базалните тела на камшичетата и ресничките.

Митохондриите

Митохондриите са специални клетъчни органели, чиято основна функция е синтезът на АТФ, универсален енергиен носител. Дишането (абсорбция на кислород и освобождаване на въглероден диоксид) също се осъществява благодарение на ензимните системи на митохондриите. Вътрешният лумен на митохондриите, наречен матрица, е отделен от цитоплазмата с две мембрани, външна и вътрешна, между които има интермембранно пространство. Вътрешната мембрана на митохондриите образува гънки, така наречените кристи. Матрицата съдържа различни ензими, участващи в дишането и синтеза на АТФ. Водородният потенциал на вътрешната митохондриална мембрана е от централно значение за синтеза на АТФ. Митохондриите имат собствен ДНК геном и прокариотни рибозоми, което със сигурност показва симбиотичния произход на тези органели. Не всички митохондриални протеини са кодирани в митохондриална ДНК, повечето от гените на митохондриалните протеини са разположени в ядрения геном и съответните им продукти се синтезират в цитоплазмата и след това се транспортират до митохондриите. Митохондриалните геноми варират по размер: например човешкият митохондриален геном съдържа само 13 гена. Най-голям брой митохондриални гени (97) от изследваните организми се намират в протозоите Reclinomonas americana.

Химическият състав на клетката

Обикновено 70-80% от клетъчната маса е вода, в която са разтворени различни соли и нискомолекулни органични съединения. Най-характерните компоненти на клетката са протеините и нуклеиновите киселини. Някои протеини са структурни компоненти на клетката, други са ензими, т.е. катализатори, които определят скоростта и посоката на химичните реакции, протичащи в клетките. Нуклеиновите киселини служат като носители на наследствена информация, която се реализира в процеса на вътреклетъчния протеинов синтез. Клетките често съдържат известно количество резервни вещества, които служат като хранителен резерв. Растителните клетки съхраняват основно нишестето, полимерната форма на въглехидратите. В клетките на черния дроб и мускулите се съхранява друг въглехидратен полимер, гликоген. Мазнините също са сред обичайните храни, въпреки че някои мазнини изпълняват различна функция, а именно те служат като най-важните структурни компоненти. Протеините в клетките (с изключение на семенните клетки) обикновено не се съхраняват. Не е възможно да се опише типичният състав на една клетка, главно защото има големи разлики в количеството съхранявана храна и вода. Чернодробните клетки съдържат например 70% вода, 17% протеини, 5% мазнини, 2% въглехидрати и 0,1% нуклеинови киселини; останалите 6% са соли и органични съединения с ниско молекулно тегло, по-специално аминокиселини. Растителните клетки обикновено съдържат по-малко протеини, значително повече въглехидрати и малко повече вода; изключение правят клетките, които са в състояние на покой. Една почиваща клетка на пшенично зърно, която е източник на хранителни вещества за ембриона, съдържа ок. 12% протеин (основно съхранен протеин), 2% мазнини и 72% въглехидрати. Количеството вода достига нормално ниво (70-80%) само в началото на покълването на зърното.

Методи за изследване на клетката

светлинен микроскоп.

При изучаването на формата и структурата на клетката първият инструмент е светлинният микроскоп. Разделителната способност е ограничена до размери, сравними с дължината на вълната на светлината (0,4-0,7 микрона за видима светлина). Въпреки това, много елементи от клетъчната структура са много по-малки по размер. Друга трудност е, че повечето клетъчни компоненти са прозрачни и индексът им на пречупване е почти същият като този на водата. За подобряване на видимостта често се използват багрила, които имат различен афинитет към различните клетъчни компоненти. Оцветяването се използва и за изследване на химията на клетката. Например, някои багрила се свързват предимно с нуклеинови киселини и по този начин разкриват локализацията си в клетката. Малка част от багрилата - те се наричат ​​интравитални - могат да се използват за оцветяване на живи клетки, но обикновено клетките трябва да бъдат предварително фиксирани (с помощта на вещества, които коагулират протеина) и едва тогава могат да бъдат оцветени. Преди тестването клетките или парчетата тъкан обикновено се поставят в парафин или пластмаса и след това се нарязват на много тънки срезове с помощта на микротом. Този метод се използва широко в клиничните лаборатории за откриване на туморни клетки. В допълнение към конвенционалната светлинна микроскопия са разработени и други оптични методи за изследване на клетките: флуоресцентна микроскопия, фазово-контрастна микроскопия, спектроскопия и рентгенов дифракционен анализ.

Електронен микроскоп.

Електронният микроскоп има резолюция от прибл. 1-2 nm. Това е достатъчно за изследване на големи протеинови молекули. Обикновено е необходимо предметът да се оцвети и контрастира с метални соли или метали. Поради тази причина, а също и защото обектите се изследват във вакуум, само мъртвите клетки могат да бъдат изследвани с електронен микроскоп.

Ако към средата се добави радиоактивен изотоп, абсорбиран от клетките по време на метаболизма, тогава неговата вътреклетъчна локализация може да бъде открита с помощта на авторадиография. При този метод тънки срезове от клетки се поставят върху филм. Филмът потъмнява под онези места, където има радиоактивни изотопи.

центрофугиране.

За биохимично изследване на клетъчните компоненти клетките трябва да бъдат унищожени – механично, химично или чрез ултразвук. Освободените компоненти се суспендират в течността и могат да бъдат изолирани и пречистени чрез центрофугиране (най-често в градиент на плътност). Обикновено такива пречистени компоненти запазват висока биохимична активност.

клетъчни култури.

Някои тъкани могат да бъдат разделени на отделни клетки по такъв начин, че клетките да останат живи и често да могат да се възпроизвеждат. Този факт окончателно потвърждава идеята за клетката като единица на живота. Гъбата, примитивен многоклетъчен организъм, може да бъде разделена на клетки чрез триене през сито. След известно време тези клетки се рекомбинират и образуват гъба. Животинските ембрионални тъкани могат да бъдат накарани да се дисоциират с помощта на ензими или други средства, които отслабват връзките между клетките. Американският ембриолог Р. Харисън (1879-1959) е първият, който показва, че ембрионалните и дори някои зрели клетки могат да растат и да се размножават извън тялото в подходяща среда. Тази техника, наречена клетъчна култура, е усъвършенствана от френския биолог А. Карел (1873-1959). Растителните клетки също могат да се отглеждат в култура, но в сравнение с животинските клетки, те образуват по-големи клъстери и са по-силно свързани една с друга, така че по време на растежа на културата се образува тъкан, а не отделни клетки. В клетъчната култура цяло възрастно растение, като например морков, може да бъде отгледано от една клетка.

Микрохирургия.

С помощта на микроманипулатор отделни части от клетката могат да бъдат премахнати, добавени или модифицирани по някакъв начин. Една голяма клетка от амеба може да бъде разделена на три основни компонента - клетъчна мембрана, цитоплазма и ядро, след което тези компоненти могат да бъдат сглобени отново и да се получи жива клетка. По този начин могат да се получат изкуствени клетки, състоящи се от компоненти на различни видове амеби. Като се има предвид, че е възможно някои клетъчни компоненти да се синтезират изкуствено, експериментите върху сглобяването на изкуствени клетки може да са първата стъпка към създаването на нови форми на живот в лабораторията. Тъй като всеки организъм се развива от една клетка, методът за получаване на изкуствени клетки по принцип позволява изграждането на организми от даден тип, ако в същото време се използват компоненти, които са малко по-различни от тези, които се намират в съществуващите клетки. В действителност обаче не е необходим пълен синтез на всички клетъчни компоненти. Структурата на повечето, ако не и на всички, компоненти на клетката се определя от нуклеиновите киселини. По този начин проблемът за създаване на нови организми се свежда до синтеза на нови видове нуклеинови киселини и тяхното заместване на естествени нуклеинови киселини в определени клетки.

клетъчно сливане.

Друг вид изкуствени клетки могат да бъдат получени чрез сливане на клетки от един и същи или различни видове. За да се постигне сливане, клетките са изложени на вирусни ензими; в този случай външните повърхности на две клетки се слепват и мембраната между тях се срутва и се образува клетка, в която два комплекта хромозоми са затворени в едно ядро. Можете да обедините клетки от различни типове или на различни етапи на делене. С помощта на този метод беше възможно да се получат хибридни клетки на мишка и пиле, човек и мишка, човек и жаба. Такива клетки са хибридни само първоначално и след многобройни клетъчни деления те губят повечето от хромозомите от един или друг тип. Крайният продукт става, например, по същество клетка на мишка, където човешките гени отсъстват или присъстват само в малки количества. От особен интерес е сливането на нормални и злокачествени клетки. В някои случаи хибридите стават злокачествени, в други не; и двете свойства могат да се появят както като доминиращи, така и като рецесивни. Този резултат не е неочакван, тъй като злокачественото заболяване може да бъде причинено от различни фактори и има сложен механизъм.

Учените позиционират животинската клетка като основната част от тялото на представител на животинското царство - както едноклетъчно, така и многоклетъчно.

Те са еукариотни, с истинско ядро ​​и специализирани структури – органели, които изпълняват диференцирани функции.

Растенията, гъбите и протистите имат еукариотни клетки; бактериите и археите имат по-прости прокариотни клетки.

Структурата на животинската клетка е различна от тази на растителната. Животинската клетка няма стени или хлоропласти (органели, които действат).

Рисунка на животинска клетка с надписи

Клетката се състои от много специализирани органели, които изпълняват различни функции.

Най-често той съдържа повечето, понякога всички съществуващи видове органели.

Основни органели и органели на животинска клетка

Органелите и органоидите са "органите", отговорни за функционирането на микроорганизма.

Ядро

Ядрото е източникът на дезоксирибонуклеиновата киселина (ДНК), генетичният материал. ДНК е източникът на създаване на протеини, които контролират състоянието на организма. В ядрото нишките на ДНК се увиват плътно около високоспециализирани протеини (хистони), за да образуват хромозоми.

Ядрото избира гени, като контролира активността и функцията на тъканната единица. В зависимост от вида на клетката, тя съдържа различен набор от гени. ДНК се намира в нуклеоидната област на ядрото, където се образуват рибозомите. Ядрото е заобиколено от ядрена мембрана (кариолема), двоен липиден бислой, който го отделя от другите компоненти.

Ядрото регулира растежа и деленето на клетките. Когато в ядрото се образуват хромозоми, които се дублират в процеса на възпроизвеждане, образувайки две дъщерни единици. Органелите, наречени центрозоми, помагат за организирането на ДНК по време на деленето. Ядрото обикновено е представено в единствено число.

Рибозоми

Рибозомите са мястото на протеиновия синтез. Те се намират във всички тъканни единици, в растения и животни. В ядрото ДНК последователността, която кодира определен протеин, се копира в свободна информационна РНК (тРНК) верига.

Веригата иРНК се придвижва до рибозомата чрез информационна РНК (тРНК) и нейната последователност се използва за определяне на подреждането на аминокиселините във веригата, която изгражда протеина. В животинската тъкан рибозомите са разположени свободно в цитоплазмата или са прикрепени към мембраните на ендоплазмения ретикулум.

Ендоплазмения ретикулум

Ендоплазменият ретикулум (ER) е мрежа от мембранни торбички (цистерни), простиращи се от външната ядрена мембрана. Той модифицира и транспортира протеини, създадени от рибозоми.

Има два вида ендоплазмен ретикулум:

• гранулиран;
• агрануларна.

Гранулираният ER съдържа прикрепени рибозоми. Агранулният ER е свободен от прикрепени рибозоми, участва в създаването на липиди и стероидни хормони и отстраняването на токсични вещества.

Везикули

Везикулите са малки сфери от липидния двоен слой, които изграждат външната мембрана. Те се използват за транспортиране на молекули през клетката от един органел до друг и участват в метаболизма.

Специализираните везикули, наречени лизозоми, съдържат ензими, които разграждат големи молекули (въглехидрати, липиди и протеини) в по-малки за по-лесно използване от тъканта.

апарат на Голджи

Апаратът на Голджи (комплекс на Голджи, тяло на Голджи) също се състои от несвързани цистерни (за разлика от ендоплазмения ретикулум).

Апаратът на Голджи приема протеини, сортира ги и ги пакетира във везикули.

Митохондриите

В митохондриите протича процесът на клетъчно дишане. Захарите и мазнините се разграждат и се освобождава енергия под формата на аденозин трифосфат (АТФ). АТФ контролира всички клетъчни процеси, митохондриите произвеждат АТФ клетки. Митохондриите понякога се наричат ​​"генератори".

Клетъчна цитоплазма

Цитоплазмата е течната среда на клетката. Може да работи дори без ядро, но за кратко време.

Цитозол

Цитозолът се нарича клетъчна течност. Цитозолът и всички органели в него, с изключение на ядрото, се наричат ​​общо цитоплазма. Цитозолът е предимно вода и също така съдържа йони (калий, протеини и малки молекули).

цитоскелет

Цитоскелетът е мрежа от нишки и тръбички, разпределени в цитоплазмата.

Той изпълнява следните функции:

• дава форма;
• осигурява сила;
• стабилизира тъканите;
• фиксира органели на определени места;
• играе важна роля в предаването на сигнала.

Има три вида цитоскелетни нишки: микрофиламенти, микротубули и междинни филаменти. Микрофиламентите са най-малките елементи на цитоскелета, докато микротубулите са най-големите.

клетъчната мембрана

Клетъчната мембрана обгражда изцяло животинската клетка, която няма клетъчна стена, за разлика от растенията. Клетъчната мембрана е двоен слой от фосфолипиди.

Фосфолипидите са молекули, съдържащи фосфати, свързани с глицерол и радикали на мастни киселини. Те спонтанно образуват двойни мембрани във вода поради техните хидрофилни и хидрофобни свойства.

Клетъчната мембрана е селективно пропусклива – способна е да пропуска определени молекули. Кислородът и въглеродният диоксид преминават лесно, докато големите или заредени молекули трябва да преминат през специален канал в мембраната, който поддържа хомеостазата.

Лизозоми

Лизозомите са органели, които извършват разграждането на веществата. Лизозомата съдържа около 40 ензима. Интересното е, че самият клетъчен организъм е защитен от разграждане в случай на пробив на лизозомни ензими в цитоплазмата; митохондриите, които са приключили своите функции, се подлагат на разлагане. След разделянето се образуват остатъчни тела, първичните лизозоми се превръщат във вторични.

центриол

Центриолите са плътни тела, разположени близо до ядрото. Броят на центриолите варира, най-често са две. Центриолите са свързани чрез ендоплазмен мост.

Как изглежда една животинска клетка под микроскоп?

Под стандартен оптичен микроскоп се виждат основните компоненти. Поради факта, че те са свързани в един непрекъснато променящ се организъм, който е в движение, може да бъде трудно да се идентифицират отделните органели.

Следните части не са под съмнение:

• ядро;
• цитоплазма;
• клетъчната мембрана.

Голямата разделителна способност на микроскопа, внимателно подготвеният препарат и известна практика ще помогнат за по-подробно изследване на клетката.

Центриолови функции

Точните функции на центриола остават неизвестни. Има широко разпространена хипотеза, че центриолите участват в процеса на делене, образувайки вретеното на делене и определяйки посоката му, но в научния свят няма сигурност.

Структурата на човешката клетка - рисунка с надписи

Една единица човешка клетъчна тъкан има сложна структура. Фигурата показва основните структури.

Всеки компонент има своя собствена цел, само в конгломерат те осигуряват функционирането на важна част от живия организъм.

Признаци на жива клетка

Живата клетка по своите характеристики е подобна на живо същество като цяло. Той диша, храни се, развива се, разделя се, в структурата му протичат различни процеси. Ясно е, че затихването на естествените процеси за тялото означава смърт.

Отличителни черти на растителни и животински клетки в таблицата

Растителните и животинските клетки имат както прилики, така и разлики, които са описани накратко в таблицата:

Основните компоненти са сходни както за растителните, така и за животинските частици.

Заключение

Животинската клетка е сложен действащ организъм с отличителни черти, функции и цел на съществуване. Всички органели и органоиди допринасят за жизнения процес на този микроорганизъм.

Някои компоненти са изследвани от учени, докато функциите и характеристиките на други все още не са открити.

Клетките са микроскопични живи елементи, които изграждат човешкото тяло като тухлена сграда. Има много от тях - около два трилиона клетки са необходими за формирането на тялото на новороденото!

Клетките са различни видове или видове, например нервни клетки или чернодробни клетки, но всяка от тях съдържа информацията, необходима за възникването и нормалното функциониране на човешкото тяло.

Структурата на човешката клетка

Структурата на всички клетки на човешкото тяло е почти еднаква. Всяка жива клетка се състои от защитна обвивка (тя се нарича мембрана), която обгражда желеобразна маса - цитоплазмата. Малки органи или компоненти на клетката - органели - плуват в цитоплазмата и съдържат "командния пункт" или "контролния център" на клетката - нейното ядро. Именно в ядрото се съдържа информацията, необходима за нормалното функциониране на клетката и "инструкциите", на които се основава нейната работа.

клетъчно делене

Всяка секунда човешкото тяло се обновява, в него умират и се раждат милиони клетки, които се сменят една друга. Например замяната на стари чревни клетки с нови става със скорост милион в минута. Всяка нова клетка възниква в резултат на разделянето на съществуваща, като този процес може да бъде разделен на три етапа:
1. Преди началото на деленето клетката копира информацията, съдържаща се в ядрото;
2. След това клетъчното ядро ​​се разделя на две части, а след това и цитоплазмата;
3. В резултат на делене се получават две нови клетки, които са точни копия на майчината клетка.

Видове и вид на клетките в човешкото тяло

Въпреки еднаквата структура човешките клетки се различават по форма и размер в зависимост от функциите, които изпълняват. С помощта на електронен микроскоп учените откриха, че клетките могат да бъдат под формата на паралелепипед (например клетките на епидермиса), топка (кръвни клетки), звездички и дори жици (нерви) и има около 200 вида от тях.

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-големият органел на еукариотна клетка, съдържащ 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 пластини, които скрепват стените на две съседни клетки), лигнин (който скрепва 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 покрити с хидрофобни вещества, восъци и кутикули (слой от кутинова субстанция, проникнат 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 агранулен (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 представлява диктиозома, купчина ограничени от мембрана плоски дисковидни торбички (цистерна), 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; изпълнен 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 съкратителни (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 µm и диаметър 0,15 µm, чиито стени са оформени 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 основен 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:той 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 молекулите на уловената субстанция до мономери.

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

Вие сами разбрахте към какъв тип физика принадлежите и как са подредени човешките мускули. Време е да "погледнем в мускулите"...

Като начало, помнете (който е забравил) или разберете (който не е знаел), че в нашето тяло има три вида мускулна тъкан: сърдечна, гладка (мускулите на вътрешните органи) и скелетна.

Това са скелетните мускули, които ще разгледаме в рамките на материала на този сайт, защото. скелетната мускулатура и формира образа на спортист.

Мускулната тъкан е клетъчна структура и клетката, като единица от мускулни влакна, е това, което трябва да разгледаме сега.

Първо трябва да разберете структурата на всяка човешка клетка:

Както се вижда от фигурата, всяка човешка клетка има много сложна структура. По-долу ще дам общи определения, които ще намерите на страниците на този сайт. За повърхностно изследване на мускулната тъкан на клетъчно ниво те ще бъдат достатъчни:

Ядро- "сърцето" на клетката, което съдържа цялата наследствена информация под формата на ДНК молекули. Молекулата на ДНК е полимер, който има формата на двойна спирала. От своя страна, спиралите са набор от нуклеотиди (мономери) от четири вида. Всички протеини в тялото ни са кодирани от последователността на тези нуклеотиди.

Цитоплазма (саркоплазма)- в мускулна клетка) - може да се каже, средата, в която се намира ядрото. Цитоплазмата е клетъчна течност (цитозол), съдържаща лизозоми, митохондрии, рибозоми и други органели.

Митохондриите- органели, които осигуряват енергийните процеси на клетката, като окисляването на мастни киселини и въглехидрати. При окисляването се отделя енергия. Тази енергия е насочена към обединяване аденозин дифосфат (ADP)и трета фосфатна група, в резултат на което се образува Аденезин трифосфат (АТФ)- вътреклетъчен източник на енергия, който поддържа всички процеси, протичащи в клетката (повече). По време на обратната реакция ADP се образува отново и се освобождава енергия.

Ензими- специфични вещества от протеинова природа, които служат като катализатори (ускорители) на химичните реакции, като по този начин значително увеличават скоростта на химичните процеси в тялото ни.

Лизозоми- вид черупки с кръгла форма, съдържащи ензими (около 50). Функцията на лизозомите е разграждането на вътреклетъчните структури с помощта на ензими и всичко, което клетката абсорбира отвън.

Рибозоми- най-важните клетъчни компоненти, които служат за образуване на протеинова молекула от аминокиселини. Образуването на протеин се определя от генетичната информация на клетката.

Клетъчна стена (мембрана)- осигурява целостта на клетката и е в състояние да регулира вътреклетъчния баланс. Мембраната е в състояние да контролира обмена с околната среда, т.е. една от неговите функции е да блокира някои вещества и да транспортира други. Така състоянието на вътреклетъчната среда остава постоянно.

Мускулната клетка, както всяка клетка в нашето тяло, също има всички компоненти, описани по-горе, но е изключително важно да разберете общата структура на определено мускулно влакно, което е описано в статията.

Материалите на тази статия са защитени от закона за авторското право. Копирането без посочване на линк към източника и уведомяване на автора е ЗАБРАНЕНО!