Строение клетки

1.

СТРОЕНИЕ КЛЕТКИ

2.

Цитология – наука о клетке
• Методы исследования клетки:
1. Микроскопия:
- Световая. Описание клеток и некоторых их компонентов (ядро, оболочка, крупные органоиды,
включения)
- Электронная. Изучают мельчайшие структуры клетки, в том числе отдельные органеллы и
мембраны
2. Дифференцированное центрифугирование. Основано на разной плотности и массе клеточных
структур. При быстром вращении центрифуги органоиды выпадают в осадок, располагаясь
слоями соответственно своей плотности (скорость осаждения при центрифугировании –
константа седиментации S)
3. Авторадиография (метод меченых атомов). Введение радиоактивного изотопа какого-либо
химического элемента в состав вещества для того, чтобы проследить путь его превращений в
клетке.
4. Хроматография – основана на разной скорости движения через адсорбент (фильтровальная
бумага, порошок целлюлозы) растворенных в специальном растворе веществ. При пропускании
раствора через адсорбент каждое вещество передвигается на определенное расстояние в
зависимости от своей молекулярной массы.
5. Электрофорез – распределение веществ в геле при воздействии электрическим током.
6. Культура клеток и тканей – изучение живых клеток под микроскопом, наблюдение за их
ростом, установление на них различных веществ, получать гибриды путем слияния целых клеток.
7. Метод рекомбинантных ДНК. «Вырезание» ДНК из клетки и встраивание ее в генетический
аппарат бактерии или вируса и изучение его структуры, синтезирование новых генов и
стимулирование их в бактериальных клетках.

3.

История создания микроскопа
• голландский мастер очков Ханс Янсен и его
сын Захария Янсен изобрели первый
микроскоп в 1590 соединив вместе две
линзы
• В 1665 году англичанин Роберт
Гук сконструировал собственный микроскоп
и опробовал его на пробковом дереве. В
результате этого исследования появилось
название «клетки».
• 1632-1719 гг Антоний Ван Левенгук
усовершенствовал микроскоп Гука. Открыл
бактерии, дрожжи, эритроциты, простейших
и сперматозоиды (назвал их анималькули –
«движущиеся зверьки»)

4.

• рпр

5.

6.

7.

История открытия клетки
• Роберт Гук в 1665 году обнаружил клетки в срезе пробки и впервые применил термин клетка.
• Неемия Грю (1641-1712) изучал клеточное строение растений.
• Марчелло Мальпиги (1628-1694) классифицировал сходные по строению. Клетки и объединил их в ткани. Описал строение
насекомых, развитие куриного эмбриона.
• Антони ван Левенгук открыл одноклеточные организмы. Изготовил линзы, увеличивающие до 300 раз. Наблюдал
инфузорий, эритроциты и их движение по капиллярам, мышечные волокна и костей, сперматозоиды.
• Роберт Броун в 1831 г. Открыл ядро клетки
• Маттиас Шлейден в 1838 году и Томас Шванн в 1839 году сформулировали основные положения клеточной теории. Однако
они ошибочно считали, что клетки возникают из первичного неклеточного вещества.
• Рудольф Вирхов в 1858 году доказал, что все клетки образуются из других клеток путём клеточного деления.
Основные положения клеточной теории:
• Клетка является структурной единицей всего живого. Все живые организмы состоят из клеток (исключение составляют
вирусы).
• Клетка является функциональной единицей всего живого. Клетка проявляет весь комплекс жизненных функций.
• Клетка является единицей развития всего живого. Новые клетки образуются только в результате деления исходной
(материнской) клетки.
• Клетка является генетической единицей всего живого. В хромосомах клетки содержится информация о развитии всего
организма.
• Клетки всех организмов сходны по химическому составу, строению и функциям.
• Многоклеточные организмы развиваются из одной исходной клетки.
• Сходство клеточного строения организмов свидетельствует о единстве их происхождения.
!!! Клетка - это система, т.к. она состоит из множества взаимосвязанных компонентов.
!!! Клетка может самостоятельно реагировать на изменения в окружающей среде.
!!! Внутри клетки поддерживается гомеостаз - постоянство условий.

8.

Химический состав клетки
Биогенные элементы – входят в состав клеток и выполняют какие-либо
функции
Макроэлементы
Микроэлементы
• Составляют основную
массу клетки – 99%
• 98% - углерод, кислород,
азот, водород
• Остальные – калий,
кальций, натрий, магний,
железо, фосфор, хлор,
сера
• Концентрация от 0,001
до 0,000001%
• В основном ионы,
входящие в состав
ферментов, гормонов и
других веществ
• Бор, цинк, медь, йод,
фтор и т.д.
Ультрамикроэлементы
• Концентрация не
превышает 10-6 %
• В, V, Se, Au – в составе
витаминов
• Hg, Cs, Ra, U –
обнаружены следы в
цитоплазме
Мономеры – группы атомов, относительно просто устроенная, входящая в состав сложных химических соединений
Полимер – цепь, состоящая из многочисленных звеньев – мономеров
Биополимеры – полимеры, входящие в состав живых организмов
Если мономеры одинаковые, то такие полимеры – периодические или регулярные
Если мономеры разные – непериодические или нерегулярные

9.

10.

Неорганические вещества клетки
• Вода. Составляет 75-85 % от массы клетки. Находится в свободном и связанном состоянии. Имеет высокую
теплоемкость и высокую теплопроводность.
Значение воды:
-универсальный растворитель. В растворенном состоянии вещества транспортируются по организму и очень
быстро реагируют между собой.
-среда и участник реакций
-выполняет структурную функцию (строение и работа биологических мембран – воды выталкивает гидрофобные
участки)
-поддерживает тепловое равновесие клетки
-источник кислорода и водорода при фотосинтезе
-основное средство передвижения веществ в организме
- Несжимаема поэтому обеспечивает объем и тургор (напряженное состояние плазматической мембраны, создаваемое давлением
внутриклеточной жидкости) клетки и тканей.
ОСМОС - это движение воды через мембрану в сторону более высокой концентрации веществ.
В пресной воде вода постоянно заходит внутрь клеток. Эритроцит наполняется водой до отказа и лопается. У
пресноводных простейших для удаления лишней воды имеется сократительная вакуоль.
В пересолёной воде вода выходит из эритроцита, и он сморщивается. У растений происходит плазмолиз;(отход
протопласта от клеточной стенки).
• Минеральные вещества в виде ионов и солей. 1-1,5% массы клетки. Соли входят в состав костей, панцирей, раковин и
т.п. – выполняют опорную функции и участвуют в минеральном обмене. Входят в состав различных веществ и
участвуют в поддержании гомеостаза.

11.

12.

13.

14.

Органические вещества клетки
• Белки (протеины). Мономерами белка являются аминокислоты. Связь между аминокислотами
– пептидная , само соединение – пептид. Соединение большого количества аминокислот –
полипептид. Белок, состоящий только из аминокислот – протеин. В белок входят другие вещества –
протеид (с углеводами – гликопротеиды, с липидами – липопротеиды, с остатками фосфорной
кислоты – фосфопротеиды)
Структуры белка.
Первичная (линейная) – полипептидная цепь, соединенная ковалентными пептидными связями (инсулин)
Вторичная – белковая нить закручивается в спираль, водородные связи (между СО- и NН- группами)
Третичная – спираль далее свертывается, образуя глобулу (клубок) или фибриллу (вытянутую структуру).
Гидрофобные связи и ковалентные (между двумя одинаковыми атомами) дисульфидные –S-S-связи,
ионные
Четвертичная – соединение нескольких макромолекул белка вместе (гемоглобин)

15.

16.

17.

• Денатурация белков - это потеря белками своих естественных свойств
(растворимости) вследствие нарушения пространственной структуры их молекул
Необратимая
денатурация
белка яйца
Денатурация происходит под воздействием:
температуры (при 40-50 градусов Цельсия белки денатурируют необратимо)
химических веществ (растворы кислот, щелочей, солей тяжелых металлов)
лучистой энергии, радиации.
Разрушаются химические связи начиная с четвертичной структуры → третичная
→ вторичная → первичная → аминокислоты
Этот процесс частично обратим, если разрушение прошло до первичной
структуры. Необратим, если разрушается первичная структура
• Ренатурация - это процесс восстановления структуры белка после денатурации
(т.е. после разрушения этой структуры под воздействием внешних факторов,
таких как температура).
обмен белков в организме
1. белки пищи
2. образование пептидов под действием пепсина (в желудке)
3. образование аминокислот под действием трипсина (12-перстная кишка)
4. синтез миозина (белок мышцы) , казеина (образуется при створаживании молока)
5. окисление с образованием АТФ, углекислого газа, воды, мочевины
Ренатурация

18.

19.

Функции
белков
1. Ферментативная (биологические катализаторы) – ускоряют скорость реакций.
Свойства ферментов:
- Обладают специфичностью
- Каждый фермент действует только на определенное вещество (субстрат)
- Каждый фермент имеет свой оптимальный диапазон рН и температуры
- Ферменты не изменяются в результате химической реакции
- При повышении температуры скорость реакции, катализируемой данным ферментом, сначала
увеличивается, а затем уменьшается, так как с повышением температуры растёт вероятность
денатурации белка, поэтому активность фермента снижается. Любой фермент имеет активный
центр – это особый участок в структуре фермента, к которому присоединяется молекула
субстрата.
В этом сложном деле ферментам помогают специальные молекулы, называемые кофакторами. В
качестве кофакторов могут выступать органические соединения (коферменты) или неорганические
(ионы металлов).
Кофермент – небелковая часть фермента; низкомолекулярное, термостабильное соединение,
находящееся в активном центре фермента и участвующее в катализе (напр. Производные
водорастворимых витаминов (В1), производные нуклеотидов (НАД, НАДФ), производные пептидов)

20.

21.

22.

2. Регуляторная (сигнальная) Ткани и органы взаимодействуют друг с
другом с помощью гормонов. Межклеточное общение происходит с помощью
особых белков – цитокининов (инсулин (гормон поджедулочной железы,
выполняющий в организме ключевую роль в усвоении глюкозы) , глюкагон
(усиливает расщепление гликогена до глюкозы и повышает уровень сахара в крови),
соматотропин (гормон плаценты, благоприятное течение беременности))
3. Транспортная. Переносят различные вещества (гемоглобин – СО2, О2 в крови)
4. Защитная. Обезвреживают защитные вещества (иммуноглобулины (антитела),
интерфероны (противовирусный иммунитет)
5. Движение (моторная) Выполняют все виды движений (актин, миозин – сократительные белки, которые
образуют движение ресничек, жгутиков, листьев, мышц…)
6. Строительная (структурная). Материал клетки (кератин в волосах, обеспечивает прочность; коллаген в дерме
кожи, обеспечивает гибкость и прочность). Входит в состав клеточных мембран
7. Рецепторная. Восприятие сигналов из окружающей среды (родопсин – зрительный пигмент в палочках
сетчатки)
8. Энергетическая. При расщеплении 1г белок дает 17,6 кДж энергии (в случае, если закончились углеводы и
липиды)
9. Запасная. Для хранения аминокислот и энергии. Казеин – белок молока, много белков в сменах бобовых
10. Белки-тОксины – блокируют передачу нервных импульсов (нейротоксин – действующее вещество змеиного
яда)
! Белки в организме не запасаются, избыток белков превращается в жиры или углеводы.
! При окислении белков получается углекислый газ, вода и аммиак. Аммиак током крови доносится до печени и
там превращается в мочевину, которая выделяется с мочой и потом.

23.

24.

25.

26.

• Углеводы (сахариды).
Функции:
1. Энергетическая – при распаде 1г углевода дает 17,6 кДж
Элементный состав – С,Н,О
2. Структурная (целлюлоза, пектин образует клеточные стенки у растений,
Общая формула Сn (Н2О)m
хитин – скелет членистоногих и грибов, муреин и пептидокликан –
стенки клеток бактерий)
примеры: глюкоза -С6Н12О6 , сахароза – С12Н24О11
3. Входят в состав ДНК и РНК (дезоксирибоза, рибоза)
Гидрофо́бность (— физическое свойство
Запасающая (крахмал у растений, гликоген у животных и грибов)
молекулы, «стремление» избежать контакта 4.
с водой.
5. Защитная (вязкие секреты (слизи) богаты углеводами предохраняют
стенки органов)
Гидрофильность—способность хорошо
впитывать воду, а также высокая
смачиваемость поверхностей водой.
Углеводный обмен в
организме
1. поступление углеводов с
пищей
2. расщепление полисахаридов
до моносахаридов
3. всасывание глюкозы в кровь
4. образование гликогена в
печени и мышцах
5. расщепление гликогена в
клетках мышц до глюкозы
при движении

27.

• α – ОН при
первом
углеродном
атоме
расположена под
плоскостью
кольца
• β – ОН над
плоскостью
кольца

28.

• Липиды (простые вещества, т.к. состоят из одном молекулы
глицерина и жирных кислот)
• Растительные жиры при комнатной Т жидкие (легкоплавкие)
т.к. богаты ненасыщенными жирами. Животные жиры богаты
насыщенными жирами, поэтому тугоплавкие (при комнатной Т
твердые).
Все жиры нерастворимы в воде (гиброфобны), но растворимы
в эфирах, маслах жирах. Плохо проводят тепло
Процессы превращения жиров в
организме.
1. Эмульгирование (дробление)
жиров под действием желчи (в
12-п кишке);
2. расщепление жиров до
глицерина и ж/к под действием
ферментов (липаза) в тонком
кишечнике;
2. всасывание жирных кислот и
глицерина в ворсинки кишечника
где они соединяются и образуют
собственные жиры
3. образование собственных жиров
в клетках кишечника
4. поступление жиров в лимфу
Функции:
1. Структурная (входят в состав мембран)
2. Энергетическая – 1г при полном расщеплении дает 38,9 кДж
3. Терморегуляция (подкожный жир)
4. Поставщики эндогенной воды (окисление 100г жира дает 107 мл воды – верблюд)
5. Защита внутренних органов от повреждений и водоотталкивающее средство (воск,
перья, шерсть)
6. Регуляторная (гормоны андроген и эстроген (гормоны надпочечников –
нормальное развитие половой системы)
7. Способствует плавучести
8. Запасающая – запас воды, жировых запасов, энергии
9. Растворители витаминов А,D,E,K
10. Используются пчелами для постройки сот
11. Препятствуют чрезмерному испарению воды листьями и плодами, препятствие
для проникновения бактерий и грибов
12. Передают нервный импульс

29.

30.

31.

• Витамины - это органические соединения, необходимые здоровому человеку
в небольших количествах. Они не синтезируются в организме, поэтому
обязательно должны содержаться в пище.
Они входят в состав ферментов, поэтому можно сказать, что витамины
оказывают влияние на процессы обмена веществ.
Недостаток витаминов – гиповитаминоз приводит к авитаминозу (полное
отсутствие витамина в организме).
Избыток витаминов – гипервитаминоз
Витамины против рака. Веществ, при помощи которых можно уничтожить клетку,
очень много. Но как уничтожить именно раковые клетки, не затронув при этом
здоровые ткани организма? Учёные обнаружили, что раковые клетки потребляют один
из витаминов — фолиевую кислоту (витамин В9) в гораздо больших количествах, чем
обычные клетки. Поэтому учёные придумали следующий способ борьбы со
злокачественными опухолями: они присоединили особым способом очень токсичное
лекарство к участку фолиевой кислоты. Раковая клетка поглощает эту конструкцию, а
уже внутри её лекарство отсоединяется от носителя, активируется и уничтожает саму
клетку.

32.

33.

34.

35.

• АТФ (аденозинтрифосфорная кислота) – основной источник энергии
для клеток.
Состоит из трех
остатков фосфорной
кислоты, рибозы
(моносахарид) и
аденина (остаток
азотистого основания)
АДФ (аденозиндифосфорная кислота) – образуется при отщеплении
одного остатка фосфорной кислоты от АТФ
АМФ (аденозинмонофосфорная кислота) – образуется при
отщеплении двух остатков фосфорной кислоты от АТФ
Отщепление каждого остатка сопровождается освобождением 40
кДж/моль, такая связь называется макроэргической
АТФ образуется из АМФ или АДФ в митохондриях (присоединяет один
или два остатка фосфорной кислоты с поглощением 40 кДж энергии)

36.

• Нуклеиновые кислоты. Состоят из азотистого основания, остатка фосфорной
кислоты и моносахарида. Впервые описаны Ф. Мишером в XIX в.
Обеспечивают хранение и передачу наследственной информации
ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота)
- 1 остаток фосфорной кислоты
- Моносахарид – дезоксирибоза
- Азотистые основания (нуклеотиды):
А (аденин) – пуриновые основания
Т (тимин) – пиримидиновые основания
Г (гуанин) – пуриновые основания
Ц (цитозин) - пиримидиновые основания
Местонахождение в клетке – ядро, митохондрии, хлоропласты
Местонахождение в ядре - хромосомы
Число пуриновых оснований(А, Г) равно числу пиримидиновых (Т,Ц,У), а
также А=Т и Г=Ц (правило Чаргаффа)

37.

1953г. Дж. Уотсон и Ф. Крик открыли, что
ДНК представляет собой двойную спираль,
каждая спираль закручивается вокруг
другой. Каждый виток спирали содержит 10
пар нуклеотидов. Цепи удерживаются
водородными связями. Напротив аденина в
одной цепи всегда находится тимин в
другой и наоборот (А-Т и Т-А),напротив
цитозина – гуанин (Г-Ц и Ц-Г) – принцип
комплементарности. . Расстояние между
двумя соседними нуклеотидами равно 0,34
нм.
Каждая цепь ДНК имеет два конца. На
одном из них ОН-дезоксирибозы находится
у пятого атома углерода (в 5, положении), на
другом у третьего (в 3, положении). Две
цепи расположены в противоположном
направлении: одна от 5 к 3,, вторая
наоборот 3-5 – антипараллельность
Функция- хранение и передача
наследственной информации

38.

39.

РНК – (рибонуклеиновая кислота)
Рибонуклеоид - мономер РНК
Образуется в ядре и на ДНК
Находится в ядре и цитоплазме
Моносахарид – рибоза
1 остаток фосфорной кислоты
Азотистые основания (нуклеотиды)
А (аденин) – пуриновые основания
У (урацил) – пиримидиновые основания
Г (гуанин) – пуриновые основания
Ц (цитозин) - пиримидиновые основания
Состоит из одной цепи
Местонахождение в клетке – ядро, митохондрии, хлоропласты, рибосомы
Местонахождение в ядре - ядрышко
Виды РНК:
- и-РНК (информационная РНК), или м-РНК (матричная РНК), содержится в ядре и цитоплазме. Функция – перенос информации о
структуре белка от ДНК к месту синтеза белка, определяет порядок расположения аминокислот в белке. Длина соответствует одному
или нескольким генам
- Т-РНК (транспортная РНК), содержится в цитоплазме клетки. Функция – перенос молекул аминокислот в месту синтеза белка
- р-РНК (рибосомная РНК) синтезируется в ядрышках и участвует в образовании рибосом.
Рибозимы (ферментативные или каталитические РНК) — это молекулы РНК, обладающие каталитическим действием. Были открыты
американским биохимиком Томасом Чеком в 1980-х годах.
- Рибозимы способны выполнять функции ферментов. Могут катализировать различные химические реакции, включая растворение и
синтез РНК и ДНК.

40.

Органоиды (органеллы) клетки - специализированные структуры
клетки, выполняющие различные жизненно необходимые функции.
Особенно сложно устроены клетки простейших, где одна клетка
составляет весь организм и выполняет функции дыхания, выделения,
пищеварения и многие другие.
Органоиды клетки подразделяются на:
• Немембранные - рибосомы, клеточный центр, микротрубочки,
органоиды движения (жгутики, реснички)
• Одномембранные - ЭПС, комплекс (аппарат) Гольджи, лизосомы и
вакуоли, цитоплазматическая мембрана
• Двумембранные - ядро, пластиды, митохондрии

41.

ТИПЫ КЛЕТОЧНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ
Прокариотические клетки
(бактерии и цианобактерии
(сине-зелёные))
Эукариотические клетки
(растения, грибы и животные.)
Они не имеют оформленного ядра, область
расположения ДНК в цитоплазме называется
нуклеоид, единственная молекула ДНК кольцевая и
не связана с белками, клетки меньше
эукариотических, в состав клеточной стенки входит
гликопептид — муреин, мембранные органоиды
отсутствуют, их функции выполняют впячивания
плазматической мембраны (мезосомы), рибосомы
мелкие, микротрубочки отсутствуют, поэтому
цитоплазма неподвижна, а реснички и жгутики имеют
особую структуру.
имеют оформленное ядро, в котором находятся хромосомы
— линейные молекулы ДНК, связанные с белками, в
цитоплазме расположены различные мембранные
органоиды.
Растительные клетки отличаются наличием толстой
целлюлозной клеточной стенки, пластид, крупной
центральной вакуоли, смещающей ядро к периферии.
Клеточный центр высших растений не содержит центриоли.
Запасным углеводом является крахмал.
Клетки грибов имеют клеточную стенку, содержащую хитин,
в цитоплазме имеются многочисленные мелкие вакуоли,
отсутствуют пластиды. Только у некоторых грибов в клеточном
центре встречается центриоль. Главным резервным
углеводом является гликоген.
Животные клетки не имеют клеточной стенки, не содержат
пластид и центральной вакуоли, для клеточного центра
характерна центриоль. Запасным углеводом является
гликоген.

42.

ТИПЫ КЛЕТОЧНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ
Одноклеточные организмы
многоклеточные организмы
Состоят из одной-единственной клетки,
выполняющей функции целостного
организма. Одноклеточными являются
все прокариоты, а также простейшие,
некоторые зелёные водоросли и грибы.
Тело состоит из множества клеток, объединённых в ткани, органы и
системы органов. Клетки многоклеточного организма специализированы
для выполнения определённой функции и могут существовать вне
организма лишь в микросреде, близкой к физиологической (например, в
условиях культуры тканей). Клетки в составе многоклеточного организма
различаются по размерам, форме, структуре и выполняемым функциям.
Несмотря на индивидуальные особенности, все клетки построены по
единому плану и имеют много общих черт.

43.

44.

Характеристика структур клетки
I. Поверхностный аппарат клетки
1. Клеточная мембрана (оболочка, плазматическая мембрана,
плазмалемма)
Есть у всех клеток. Клеточная мембрана представляет собой билипидный слой,
который пронизывают молекулы белков.
• Билипидный слой представлен двумя слоями фосфолипидов,их
гидрофобные концы обращены внутрь мембраны, а гидрофильные
"головки" смотрят наружу. Билипидный слой насквозь пронизывают
интегральные белки, частично - погруженные белки, имеются также
поверхностно лежащие белки - периферические. Липиды представлены
фосфолипидами, гликолипидами и стероидами (холестерином).
• Свойства плазматической мембраны:
- Тягучесть, пластичность (липидный слой имеет жидкостную структуру, здесь они могут перемещаться и липидные хвосты
свободно скользят относительно друг друга)
- Самозамыкание. В мест повреждения мембраны происходит спонтанное замыкание, препятствующее доступу воды в
гидрофобный слой. Этот процесс имеет место при делении клеток, контакте между двумя клетками
- Избирательная проницаемость. Свободно проходят гидрофобные вещества, растворяясь в липидном слое.
• Белки принимают участие в:
-Поддержании постоянства структуры мембраны
-Рецепции сигналов из окружающей среды (химического раздражения)
-Транспорте веществ через мембрану
-Ускорении (катализе) реакций, которые ассоциированы с мембраной
-Интегральные (пронизывающие) белки образуют каналы, по которым молекулы различных веществ могут поступать в клетку
или удаляться из нее. "Заякоренные" молекулы олигосахаридов на поверхности клетки образуют гликокаликс, который
выполняет рецепторную функцию, участвует в избирательном транспорте веществ через мембрану.

45.

46.

47.

48.

I. Поверхностный аппарат клетки
2. Надмембранный комплекс
• Гликокаликс - совокупность клеточных рецепторов, которые
нужны клетке для восприятия регуляторных сигналов
биологически активных веществ (гормонов, гормоноподобных
веществ).
• Клеточная стенка. Расположена снаружи клеточной мембраны.
Присутствует только в клетках бактерий, растений и грибов, у
животных отсутствует. Придает клетке определенную форму,
направляет ее рост, придавая характерное строение всему
организму. Клеточная стенка бактерий состоит из полимера
муреина, у грибов - из хитина, у растений - из целлюлозы.
3. Субмембранный комплекс
• Микротрубочки и микрофиламенты - Обеспечивает
механическую устойчивость плазматической мембраны.
• Микротрубочки состоят из белка тубулина и являются
внутриклеточными белковыми производными, входящими в
состав цитоскелета. Они поддерживают определенную форму
клетки, участвуют в процессе деления путем образования нитей
веретена деления. Микротрубочки также образуют основу
органоидов движения: жгутиков и ресничек.
• Микрофиламенты - тонкие длинные нитевидные структуры,
состоящие из белка актина. Встречаются во всей цитоплазме,
служат для создания тока цитоплазмы, принимают участие в
движении клетки, в процессах эндо- и экзоцитоза.

49.

Транспорт веществ
• Пассивный - часто идет по градиенту концентрации, без затрат АТФ (энергии).
Возможен путем осмоса, простой диффузии или облегченной (с участием белкапереносчика) диффузии.
Внутрь клетки с помощью осмоса поступает вода. Путем простой диффузии в клетку
попадают O2, H2O, CO2, мочевина. Облегченная диффузия характерна для
транспорта глюкозы, аминокислот.
• Активный транспорт чаще происходит
против градиента концентрации, в ходе
него используются белки-переносчики и
энергия АТФ. Ярким примером является
натрий-калиевый насос, который
накачивает ионы калия внутрь клетки, а
ионы натрия выводит наружу. Это
происходит против градиента
концентрации, поэтому без затрат
энергии (АТФ) не обойтись.

50.

Транспорт веществ
• Внутрь клетки крупные молекулы попадают
путем эндоцитоза (греч. endo — внутрь) двумя
путями:
• Фагоцитоз (греч. phago - ем + cytos - клетка) поглощение твердых пищевых частиц и
бактерий фагоцитами
• Пиноцитоз (греч. pino - пью) - поглощение
клеткой жидкости, захват жидкости клеточной
поверхностью
Фагоцитоз был открыт И.И. Мечниковым, который создал фагоцитарную теорию иммунитета. Это теория
гласит, что в основе иммунной системы нашего организма лежит явление фагоцитоза: попавшие в организм
бактерии уничтожаются фагоцитами (T-лимфоцитами), которые переваривают их.
В ходе эндоцитоза мембрана сильно прогибается внутрь клетки, ее края смыкаются, захватывая бактерию,
пищевые частицы или жидкость внутрь клетки. Образуется везикула (пузырек), который движется к
пищеварительной вакуоли или лизосоме, где происходит внутриклеточное пищеварение.
Клетки многих органов, к частности эндокринных желез, которые выделяют в кровь гормоны,
транспортируют синтезированные вещества к мембране и удаляют их из клетки с помощью экзоцитоза (от
др.-греч. ἔξω - вне, снаружи). Таким образом, процессы экзоцитоза и эндоцитоза противоположны.

51.

II. Цитоплазма – расположена между ядром и мембраной. В цитоплазме различают основное
вещество (гиалоплазму и плазму), органеллы (органоиды) и включения
1. Гиалоплазма (цитозоль) - Раствор неорганических и органических веществ.
Участвует в протекании ферментативных реакций; синтезе аминокислот,
жирных кислот; формировании цитоскелета; обеспечении движения
цитоплазмы (циклоза)
2. Включения - необязательные компоненты растительной или животной клетки,
накапливающиеся в процессе жизнедеятельности и метаболизма. Капли жира,
гранулы гликогена, гемоглобин эритроцитов. Запасающая; секреторная;
специфическая

52.

3. Органоиды
- Рибосома.
Очень мелкая органелла (около 20 нм), которая была открыта после появления
электронного микроскопа. Состоит из двух субъединиц: большой и малой, в
состав которых входят белки и рРНК (рибосомальная РНК), синтезируемая в
ядрышке (на ДНК синтезируется р-РНК, к которой затем присоединяются
белки. Субчастицы рибосомы выходят из ядра в цитоплазму, и здесь
завершается формирование полноценных рибосом)
У прокариот коэффициент седиментации (скорость осаждения при
центрифугировании) 70S, у эукариот – 80S. Находятся на грЭПС или свободно в
цитоплазме
"Рибосома - фабрика белка". Именно здесь в ходе матричного биосинтеза трансляции, на базе иРНК (информационной РНК) синтезируется белок последовательность соединенных аминокислот в заданном иРНК порядке.
- Клеточный центр (центросома, от греч. soma - тело).
Этот органоид характерен только для животной клетки и клетки низших
растений, в клетках грибов и высших растений отсутствует. Клеточный центр
состоит из 9 триплетов микротрубочек (триплет - три соединенных вместе).
Построены из белка тубулина
Участвует в образовании нитей веретена деления, располагается на полюсах
клетки; образование цитоскелета, жгутиков и ресничек
- Плазмида – дополнительная кольцевая ДНК у прокариот
Несет дополнительные гены, повышающие приспособленность организма к
различным условиям

53.

- Реснички и жгутики.
Это органоиды движения, которые выступают над
поверхностью клетки и имеют в основе пучок
микротрубочек. Реснички встречаются только в
клетках животных, жгутики можно обнаружить у
животных, растений и бактерий. Участвуют в
движении клетки
- Комплекс (аппарат) Гольджи
Комплекс Гольджи состоит из трубочек, сети
уплощенных канальцев – цистерн (дискообразные 1мембранные мешочки) и связанных с ними
пузырьков. Цистерны образуют диктиосому.
Располагается вокруг ядра клетки, внешне
напоминает стопку блинов. Это - "клеточный склад". В
нем запасаются жиры и углеводы, с которыми здесь
происходят химические видоизменения.
Модифицированные вещества упаковываются в
пузырьки и могут перемещаться к мембране клетки,
соединяясь с ней, они изливают свое содержимое во
внешнюю среду. Можно догадаться, что комплекс
Гольджи хорошо развит в клетках эндокринных желез,
которые в большом количестве синтезируют и
выделяют в кровь гормоны.
В комплексе Гольджи появляются первичные
лизосомы, которые содержат ферменты в неактивном
состоянии.

54.

55.

- Эндоплазматическая сеть (ЭПС), эндоплазматический ретикулум
ЭПС представляет собой систему мембран, пронизывающих всю
клетку и разделяющих ее на отдельные изолированные части
(компартменты). Это крайне важно, так как в разных частях клетки
идут реакции, которые могут помешать друг другу, что нарушит
процессы жизнедеятельности.
Выделяют гладкую ЭПС и шероховатую ЭПС. Обе они выполняют
функцию внутриклеточного транспорта веществ, однако между
ними имеются различия. На мембранах гладкой ЭПС происходит
синтез липидов, обезвреживаются вредные вещества. Шероховатая
ЭПС синтезирует белок, так как имеет на мембранах
многочисленные рибосомы (потому и называется шероховатой).
- Вакуоли
Вакуоли характерны для растительных клеток, однако встречаются
и у животных (у одноклеточных - сократительные вакуолиУ
растений вакуоли выполняют другие функции и имеют иное
строение: они заполняются клеточным соком, в котором
содержится запас питательных веществ. ). У грибов мелкие вакуоли,
которые в последствии сливаются и образуют крупную. Снаружи
вакуоль окружена тонопластом.
.Вакуоли создают осмотическое давление, придают клетке форму.
Примечательно, что по размеру вакуолей можно судить о возрасте
клетки: молодые клетки имеют вакуоли небольшого размера, а в
старых клетках вакуоли могут настолько увеличиваться, что
оттесняют ядро и остальные органоиды на периферию.

56.

- Лизосома
Представляет собой мембранный пузырек, содержащий
внутри ферменты (энзимы) - липазы, протеазы, фосфатазы.
Лизосому можно ассоциировать с "клеточным желудком".
Лизосома участвует во внутриклеточном пищеварении
поступивших в клетку веществ. Сливаясь с фагосомой,
первичная лизосома превращается во вторичную,
ферменты активируются. После расщепления веществ
образуется остаточное тельце - вторичная лизосома с
непереваренными остатками, которые удаляются из клетки.
Лизосома может переварить содержимое фагосомы,
переварить часть клетки или всю клетку целиком. В норме у
каждой клетки жизненный цикл заканчивается апоптозом запрограммированным процессом клеточной гибели.
В ходе апоптоза ферменты лизосомы изливаются внутрь
клетки, ее содержимое переваривается. Предполагают, что
нарушение апоптоза в раковых клетках ведет к
бесконтрольному росту опухоли.
- Пероксисомы
Пероксисомы (микротельца) содержат окислительновосстановительные ферменты, которые разлагают H2O2
(пероксид водорода) на воду и кислород. Если бы пероксид
водорода оставался неразрушенными, это приводило бы к
серьезным повреждениям клетки.

57.

- Ядро и ядрышко
Важнейший компонент эукариотической клетки - оформленное ядро,
которое у прокариот отсутствует. Внутренняя часть ядра представлена
кариоплазмой, в которой расположен хроматин - комплекс ДНК, РНК и
белков, и одно или несколько ядрышек.
Ядрышко - место в ядре, где активно идет процесс матричного биосинтеза –
транскрипция.
Оболочка ядра состоит из двух мембран и пронизана большим количеством
ядерных пор, через которые происходит сообщение между кариоплазмой и
цитоплазмой. Главными функциями ядра является хранение, защита и
передача наследственного материала дочерним клеткам.
Хромосомы видны только в момент деления клетки. Хромосомы
представляют собой сильно спирализованные молекулы ДНК, связанные с
белками.
Хромосомы - во время деления, спирализованное ДНК, если же клетка не
делится, то нитки размотаны и разбросаны в один слой, хромосом не видно
(хроматин - деспирализованное ДНК).
Хромосомы отличаются друг от друга по строению, форме, размерам.
Совокупность всех признаков (форма, число, размер) хромосом называется
кариотип. Кариотип может быть представлен по-разному: существует
кариотип вида, особи, клетки.
Изучая кариотип человека, врач-генетик может обнаружить различные
наследственные заболевания, к примеру, синдром Дауна - трисомия по 21ой паре хромосом (должно быть 2 хромосомы, однако при синдроме Дауна
их три).

58.

-
Митохондрия.
Органоид палочковидной формы. Митохондрию можно сравнить с "энергетической станцией". Если в цитоплазме
происходит анаэробный этап дыхания (бескислородный), то в митохондрии идет более совершенный - аэробный этап
(кислородный). В результате кислородного этапа (цикла Кребса) из двух молекул пировиноградной кислоты
(образовавшихся из 1 глюкозы) получаются 36 молекул АТФ.
Митохондрия окружена двумя мембранами. Внутренняя ее мембрана образует выпячивания внутрь - кристы, на которых
имеется большое скопление окислительных ферментов, участвующих в кислородном этапе дыхания. Внутри митохондрия
заполнена матриксом.
Особенностью этого органоида является наличие кольцевой молекулы ДНК - нуклеоида, и рибосом. То есть митохондрия
обладает собственным генетическим материалом и возможностью синтеза белка, почти как отдельный организм
(полуавтономный органоид). Вероятнее всего, изначально митохондрии были самостоятельными организмами, однако со
временем вступили в симбиоз с эукариотами и стали частью клетки.
Митохондрий особенно много в клетках мышц, в том числе - в сердечной мышечной ткани. Эти клетки выполняют активную
работу и нуждаются в большом количестве энергии.
-
Пластиды (красящие вещества!)
Двумембранные органоиды, встречающиеся только в клетках высших растений, водорослей и некоторых простейших. У
подавляющего большинства животных пластиды отсутствуют. Подразделяются на три типа:
Хлоропласт
Получил свое название за счет содержащегося в нем зеленого пигмента - хлорофилла Под двойной мембраной
расположены тилакоиды, которые собраны в стопки - граны. Внутреннее пространство между тилакоидами и мембраной
называется стромой.
Светозависимая (световая) фаза фотосинтеза происходит на мембранах тилакоидов, а темновая (светонезависимая) фаза - в
строме хлоропласта за счет цикла Кальвина.
Так же, как и митохондрии, пластиды относятся к полуавтономным органоидам: в них имеется кольцевидная ДНК нуклеоид, рибосомы.
Хромопласты
Пластиды, которые содержат пигменты каратиноиды в различных сочетаниях. Сочетание пигментов обуславливает
красную, оранжевую или желтую окраску. Находятся в плодах, листьях, лепестках цветков.
Хромопласты могут развиваться из хлоропластов: во время созревания плодов хлоропласты теряют хлорофилл и крахмал, в
них активируется биосинтез каротиноидов.
Лейкопласты
Не содержат пигментов, образуются в запасающих частях растения (клубни, корневища). В лейкопластах накапливается
крахмал, липиды (жиры), пептиды (белки). На свету лейкопласты могут превращаться в хлоропласты и запускать процесс
фотосинтеза.

59.

60.

61.

62.

63.

Основные различия клеток прокариот и эукариот
Признак
Прокариоты
Эукариоты
Организмы
Бактерии и цианобактерии (сине-зелёные водоросли)
Грибы, растения, животные
Ядро
Имеется нуклеоид — часть цитоплазмы, где содержится
ДНК, не окружённая мембраной
Ядро имеет оболочку из двух мембран, содержит одно или
несколько ядрышек
Генетический материал
Кольцевая молекула ДНК, не связанная с белками
Линейные молекулы ДНК, связанные с белками, организованы
в хромосомы
Ядрышко (и)
Нет
Есть
Плазмиды (нехромосомные кольцевые молекулы
ДНК)
Есть
В составе митохондрий и пластид
Организация генома
До 1,5 тыс. генов. Большинство представлены в
единственной копии
От 5 до 200 тыс. генов. До 45% генов представлены
несколькими копиями
Клеточная стенка
Есть (у бактерий прочность придает муреин, у
цианобактерий — целлюлоза, пектиновые вещества,
муреин)
Есть у растений (целлюлоза) и грибов (хитин), у животных нет
Мембранные органоиды: эндоплазматический
ретикулум, аппарат Гольджи, вакуоли, лизосомы,
митохондрии и др.
Нет
Есть
Мезосома (впячивание плазматической
мембраны в цитоплазму)
Есть
Нет
Рибосомы
Мельче, чем у эукариот
Крупнее, чем у прокариот
Жгутики
если есть, то не имеют микротрубочек и не окружены
плазматической мембраной
если есть, то имеют микротрубочки, окружены плазматической
мембраной
Размеры
диаметр в среднем 0,5–5 мкм
диаметр обычно до 40 мкм

64.

Основные различия животной, растительной, грибной и
бактериальной клеток
Название органоидов
Клетка растения
Клетка животного
Клетка гриба
Клетка бактерии
Оболочка
(клеточная стенка)
Есть
целлюлоза
(клетчатка)
Нет
Есть
хитин
Есть
муреин
или слизистая капсула
Плазматическая
мембрана
Есть
Есть
поверх
гликокаликс
Есть
Есть
Цитоплазма
Есть
Есть
Есть
Есть
Нет
(ДНК замкнута в кольцо,
условно называется
«бактериальная хромосома»)
Ядро (ядерная оболочка,
ядерный сок, ядрышки,
хромосомы)
Есть
(кроме того кольцевые ДНК в
митохондриях и пластидах)
Есть
(кроме того кольцевые ДНК в
митохондриях)
Есть
одно, несколько, множество
ядер
(кроме того кольцевые ДНК в
митохондриях)
Эндоплазматическая сеть
Есть
Есть
Есть
Нет
Аппарат Гольджи
Есть
Есть
Есть
развит слабо
Нет
Митохондрии
Есть
Есть
Есть
Нет
Рибосомы
Есть
Есть
Есть
Есть
мелкие
Лизосомы
Есть
Есть
Есть
Нет

65.

Основные различия животной, растительной, грибной и
бактериальной клеток
Название органоидов
Клетка растения
Пластиды:
•хлоропласты
•хромопласты
•лейкопласты
Есть
отсутствуют у некоторых
водорослей - хроматофор
Клетка животного
Клетка гриба
Клетка бактерии
Нет
Нет
Нет
(сине-зелёные водоросли или
цианобактерии – хлорофилл)
Вакуоли
Есть
Крупные с клеточным соком
Сократительные,
пищеварительные
Есть
С клеточным соком (запас,
изоляция веществ)
Есть
Клеточный центр
Есть
у водорослей и мхов
Есть
(из центриолей)
Есть
(у низших)
Нет
Включения - непостоянные
структуры цитоплазмы
Есть
резервный углевод - крахмал
Есть
резервный углевод - гликоген
Есть
резервный углевод - гликоген
Есть
резервный углевод - гликоген,
крахмал
Органоиды движения
Жгутики
Жгутики,
реснички
Нет
Жгутики
Споры
Для
размножения
Нет
Для
размножения
Для переживания
неблагоприятных условий

66.

Хромосомный набор клетки - кариотип