Строение и функции клетки. Клеточная мембрана. Ядро. Органоиды клетки

1.

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«СВЕРДЛОВСКИЙ ОБЛАСТНОЙ МЕДИЦИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»
дважды Лауреат премии Правительства
Российской Федерации в области качества
Строение и функции клетки. Клеточная мембрана.
Ядро. Органоиды клетки: эндоплазматическая сеть,
комплекс Гольджи, лизосомы, митохондрии, пластиды,
клеточный центр.
Соловьева Наталья Егоровна,
преподаватель высшей квалификационной категории
ГБПОУ «СОМК»
WWW.SOMKURAL.RU / WWW. DO.SOMKURAL.RU /WWW.MED-OBR.INFO

2.

Клеточная теория
Структурные компоненты клетки
Общие признаки
Отличительные признаки
Животная клетка
Растительная клетка
Органоиды клетки:
мембранные органоиды
немембранные органоиды
Сравнение клеток растений и
животных
Сравнение клеток эукариот и
прокариот

3.

Возникновение клеточной теории.
– 1838г.М.Шлейден (сформулировал вывод: ткани растений состоят из
клеток),
– 1839г.Т. Шванн (ткани животных состоят из клеток).
– Шлейден и Шванн, обобщив имеющиеся знания о клетке,
доказали, что клетка является основной единицей любого
организма.
Теодор Шванн
Маттиас Шлейден

4.

Клеточная теория
• клетка – основная единица строения и
развития всех живых организмов;
• клетки всех организмов сходны по своему
строению, химическому составу, основным
проявлениям жизнедеятельности;
• каждая новая клетка образуется в результате
деления исходной (материнской) клетки;
• в многоклеточных организмах клетки
специализированы по выполняемой ими
функции и образуют ткани. Из тканей состоят
органы, которые тесно связаны между собой и
подчинены системам регуляции.

5.

6.

Структурные компоненты
клетки
Постоянные компоненты
Непостоянные компоненты
Выполняют специфические
жизненно-важные функции
Могут появляться или
исчезать в процессе
жизнедеятельности клетки
органоиды
включения

7.

Рибосомы,
клеточный центр,
органоиды
движения
ЭПС, аппарат
Гольджи лизосомы
митохондрии,
пластиды,
немембранные
мембранные
органоиды

8.

Отличительные признаки
Признаки
Растительная клетка
Животная клетка
1. Целлюлозная
клеточная стенка
Расположена снаружи от
клеточной мембраны
отсутствует
2.
Хлоропласты
Хромопласты
Лейкопласты
отсутствуют
3. Основной запасной
углевод
крахмал
гликоген
4. Клеточный центр
нет
есть
5.
Вакуоль
В зрелых клетках –
крупная одиночная
Многочисленные,
мелкие – для
внутриклеточного
пищеварения
6.
Синтез АТФ
Хлоропластах
митохондриях
Митохондриях
7.
Способ питания
Автотрофный
Гетеротрофный
Пластиды

9.

Животная клетка
1 – Пероксисома,
2 – Клеточная мембрана,
3 – Ядро,
4 – Ядрышко,
5 – Митохондрии,
6 – Эндоплазматическая
сеть,
7 – Аппарат Гольджи,
8 – Хромасома,
9 – Ядерная оболочка,
10 – Центриоли,
11 – Лизосома,
12 – Цитоплазма

10.

Растительная клетка
1- наружная клеточная
мембрана
2-вакуоль
3-ядро
4-ядрышко
5- гладкая эндоплазматическая
сеть
6-шероховатая
эндоплазматическая сеть
7-аппарат Гольджи
8- митохондрии
9-рибосомы
10-хлоропласты
11-хромопласт
12-крахмальное зерно
13-лизосома
14-плазмодесма
1
6
7
2
9
11
12
5
3(4)
14
10
8
13

11.

Строение клетки. Плазматическая мембрана.
Клетка – это живая целостная система, состоящая из трёх компонентов:
1. клеточной оболочки (стенки) и плазматической мембраны (ПМ);
2. цитоплазмы – внутреннее содержимое клетки;
3. ядра
ПМ, или плазмалемма, ограничивает клетку снаружи. В химическом
отношении ПМ представляет собой липопротеиновый комплекс (40%
липидов, 60% белков) толщиной 6-10 нм.
Мозаичная модель. ПМ состоит из билипидного слоя , в котором
находятся глобулярные белки. Одни белки находятся на поверхности
билипидного слоя, другие белки частично или полностью погружены в
липидный слой, третьи – пронизывают мембрану насквозь. Около 70%
липидных молекул не связаны с белками, и белковые молекулы
размещаются в билипидном слое.

12.

Состав и строение наружной плазматической
мембраны
Олигосахаридная боковая цепь
Интегральный белок
фосфолипиды
Наружный белок
холестерол

13.

Строение клетки. Плазматическая мембрана .

14.

Строение клетки. Плазматическая мембрана .
Клеточная (ПМ) мембрана выполняет следующие функции:
а) разграничивает содержимое цитоплазмы от внешней
среды. б) транспортная функция – ПМ-это
полупроницаемая биологическая мембрана с
избирательной проницаемостью. Через ПМ пассивно
транспортируются Н2О, ионы, низкомолекулярные
вещества (без затраты Е АТФ). Максимальной
проникающей способностью обладает Н2О и растворимые
в ней газы.
в) ПМ принимает участие в межклеточных
взаимодействиях у многоклеточных организмов

15.

Строение клетки. Плазматическая мембрана .
Если эритроциты поместить в раствор, где концентрация
солей будет меньше, чем в клетке (гипотония), то Н2О
устремится снаружи внутрь клетки, объём эритроцитов
увеличится и ПМ разорвётся. При помещении эритроцита в
более концентрированный раствор (гипертония) вода
выйдет из клетки во внешнюю среду, эритроциты
уменьшатся в объёме и сморщатся. Поступление веществ в
клетку называется эндоцитоз, выведение веществ из клетки
– экзоцитоз.

16.

Строение клетки. Плазматическая мембрана .
Эндоцитоз делят на фагоцитоз и пиноцитоз. Фагоцитоз – это
захват и поглощение клеткой крупных частиц (бактерий,
клеток и их частей) – был впервые описан И.И. Мечниковым.
Пиноцитоз – это поглощение клеткой Н2О и водных
растворов различных веществ. Эндоцитоз осуществляется в
несколько этапов: а) адсорбация на поверхности ПМ
поглощаемого вещества (без затраты энергии); б) образование
впячивания ПМ внутрь клетки и его увеличение; в)
отшнуровывание от ПМ пузырьков с поглощаемым
веществом.

17.

18.

Строение клетки. Плазматическая мембрана .
Через некоторое время
в мембранных пузырьках
появляются пищеварительные ферменты для расщепления
биополимеров до мономеров, т.е. внутриклеточное
пищеварение. Мономеры транспортируются через мембрану
в цитоплазму. Второй и третий этапы происходят с затратой
энергии АТФ.
Процесс экзоцитоза обратный эндоцитозу. При этом
пузырьки с продуктами обмена подходят к плазматической
мембране, контактируют с ней, и мембрана пузырьков и ПМ
сливаются, пузырёк опустошается в окружающую среду.

19.

20.

Строение клетки. Плазматическая мембрана .
в)Третья функция ПМ – ПМ принимает участие в
межклеточных
взаимодействиях
у
многоклеточных
организмов, т.е. возникают межклеточные контакты (в
покровной ткани, в эпителиях) – образуются реснички,
микроворсинки, выросты.
На поверхности ПМ находится клеточная оболочка (стенка).
У прокариотических клеток и клеток растений снаружи ПМ
расположен слой целлюлозы, выполняющий функцию
клеточной стенки. Она проницаема для Н2О, солей, многих
органических молекул. Роль: а) защитная оболочка; б) внешний
каркас; в) обеспечивает в клетке внутреннее давление при
поступлении в клетку Н2О.

21.

22.

23.

24.

Строение клетки. цитоплазма
Второй компонент клетки – цитоплазма.
У эукариотических клеток цитоплазма неоднородна и
включает в себя гиалоплазму, мембранные и немембранные
органоиды. Гиалоплазма – это матрикс цитоплазмы, это
коллоидная система, включающая в себя биополимеры: белки,
нуклеиновые кислоты, полисахариды. Может находиться в
двух состояниях: золь – жидкое состояние, гель – более
плотное; они взаимообратимы. Функция гиалоплазмы: а) в ней
заключается вся масса АТФ клетки; б) откладывает запасные
питательные вещества – гликоген, жировые капли; в)
происходит транспорт ионов, аминокислот, жирных кислот,
нуклеотидов, сахаров из одной части клетки в другую.

25.

Вся цитоплазма пронизана тонкими белковыми микротрубочками,
образующими цитоскелет клетки, благодаря которому она сохраняет
постоянную форму. Цитоскелет клетки гибкий, так как микротрубочки
способны изменять свое положение, перемещаться, удлиняться с одного
конца и укорачиваться с другого.

26.

27.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС).
ЭПС – это система соединенных между собой канальцев и полостей
различной формы и величины. Их стенки представляют собой мембраны,
контактирующие со всеми органеллами клетки. Образуя непрерывную
структуру с наружной ядерной мембраной, мембраны ЭПС служат местом
прикрепления выходящих из ядра рибосом.
Различают два типа мембран эндоплазматической сети – шероховатые
(гранулярные) и гладкие (агранулярные).
На поверхности шероховатых мембран ЭПС располагаются рибосомы,
которые синтезируют все белки. На поверхности гладкой ЭПС при
участии ферментов синтезируются углеводы и липиды. Большинство в-в,
которые синтезируются и накапливаются в полостях ЭПС,
транспортируются в структуры комплекса Гольджи или другие участки , а
затем могут выводится из нее.

28.

29.

Комплекс Гольджи.
Это органоид состоит из 3-8 сложенных стопкой, уплощенных, слегка
изогнутых, дискообразных полостей. Он выполняет в клетке разнообразные
функции: участвует в транспорте продуктов, эти вещества поступают из
комплекса Гольджи в цитоплазму – одни выводятся из клетки, другие
используются самой клеткой.
Мембраны комплекса Гольджи способны образовывать лизосомы.

30.

31.

32.

Лизосомы.
В лизосомах – мелких округлых мембранных пузырьках молекулы
сложных органических веществ с помощью гидролитических
ферментов расщепляются на более простые молекулы. За эту
функцию лизосомы часто называют «пищеварительными станциями»
клетки.
Ферментативное окисление образовавшихся в лизосомах мелких
молекул аминокислот, моносахаридов, жирных кислот и спиртов до
углекислого газа и воды начинается в цитоплазме и заканчивается в
других органоидах – митохондриях.

33.

Митохондрии.
Митохондрии – палочковидные, нитевидные или шаровидные
органоиды, отграниченные от цитоплазмы двумя мембранами.
Внешняя мембрана гладкая, а внутренняя образует складки –
кристы, которые увеличивают ее поверхность. Внутри митохондрии
находятся матрикс, он представляет собой однородное
мелкозернистое вещество умеренной плотности и заполняет всю
полость митохондрии. На внутренней мембране и размещаются
ферменты, участвующие в реакциях окисления органических веществ
до углекислого газа и воды. При этом освобождается энергия, которая
запасается клеткой в молекулах АТФ. Имеют собственные рибосомы,
ДНК и РНК, поэтому способны самостоятельно синтезировать белки.

34.

35.

Рибосомы.
Мелкие органоиды, образованные двумя субъединицами: большой и
малой. Они состоят из белков и р-РНК. Малая субъединица содержит
одну молекулу р-РНК и белки, большая – три молекулы р-РНК и
белки. Рибосомы могут либо свободно находиться в цитоплазме, либо
прикрепляться к ЭПС. На рибосомах происходит синтез белка. Белки,
синтезируемые на рибосомах на поверхности ЭПС, поступают в его
цистерны, а образовавшиеся на свободных рибосомах остаются в
гиалоплазме.

36.

37.

Клеточный центр.
Органоид немембранного строения. Состоит из двух расположенных
перпендикулярно друг другу цилиндров – центриолей. В процессе
деления клетки центриоли удваиваются, расходятся к полюсам и
образуют веретено деления, обеспечивающее равномерное
распределение хромосом между дочерними клетками.

38.

Пластиды.
Двухмембранные органоиды растительных клеток, которые размножаются
путем деления. Существует три типа пластид – лейкопласты,
хромопласты и хлоропласты.
1.
Лейкопласты – бесцветные пластиды. Способны накапливать запасные
питательные в-ва , в первую очередь крахмал, липиды и белки.
2.
Хромопласты – пластиды, содержащие пигменты каротиноиды,
придающие им красную, желтую и оранжевую окраску. Они придают
яркую окраску цветам и плодам.
3. Хлоропласты – зеленые пластиды, покрыты двумя мембранами.
Наружная мембрана гладкая; внутренняя мембрана образует складки,
между складками находятся пузырьки, уложенные в стопки, - граны. В
гранах имеются молекулы хлорофилла, которые участвуют в фотосинтезе.
Имеет собственные рибосомы, ДНК и разнообразные ферменты.

39.

40.

Включения.
В цитоплазме белки, липиды, углеводы могут накапливаться в виде
зерен, кристаллов, капелек. Эти включения – запасные питательные
вещества, которые расходуются клеткой по мере необходимости.

41.

Органеллы движения
Реснички (многочисленные цитоплазматические
выросты на мембране).
Жгутики (единичные цитоплазматические выросты на
мембране).
Псевдоподии (амебовидные выступы цитоплазмы).
Миофибриллы (тонкие нити длиной до 1 см.).

42.

Ядро имеется в клетках всех
эукариот за исключением
эритроцитов млекопитающих. У
некоторых простейших имеются два
ядра, но как правило, клетка
содержит только одно ядро. Ядро
обычно принимает форму шара или
яйца; по размерам (10–20 мкм) оно
является самой крупной из
органелл.
Ядро
Функции:
В ядре хранится генетическая информация;
Ядро принимает участие в реализации генетической
информации (синтезируется и-РНК);
Ядро участвует в делении клетки.

43.

Строение клетки. Ядро.
Ядро – важный компонент клетки. Содержимое ядра отделено
от цитоплазмы ядерной оболочкой, состоящей из двух мембран –
наружной и внутренней, между которыми находится
межмембранное пространство. Обе мембраны пронизаны
порами (перфорациями), через которые происходит обмен
веществ между ядром и цитоплазмой. Из ядра выходят молекулы
и-РНК, т-РНК, рибосомы; в ядро поступают белки, нуклеотиды,
вода и другие вещества. Размер и форма зависят от функции и
размеров клетки.

44.

Строение клетки. Ядро.
Внутренняя среда ядра – это ядерный сок, или кариоплазма.
Вязкость его такая же, как и гиалоплазмы, но кислотность
выше. В ядерном соке находятся белки, различные РНК,
ядрышки, рибосомы.
Ядрышки образуются в районе вторичных перетяжек
хромосом, получивших название ядрышковый организатор. В
соматический клетке человека 5 пар хромосом (13-15, 21-22)
имеют вторичную перетяжку, образуется 10 ядрышек, но они
способны сливаться у всех организмов и образуется 1-2
ядрышка. В ядрышках синтезируется р-РНК и образуются
рибосомы.

45.

Строение клетки. Ядро
Хромосомы. В период наибольшей спирализации ДНК (суперспираль) – это
палочковидные образования. Они хорошо видны в световой микроскоп в
период деления клетки. В промежуток между двумя делениями хромосомы
максимально деспирализованы и совокупность таких хромосом получила
название хроматин. Хромосомы (хроматин) состоят из нуклеотидов (комплекс
ДНК и белков).
Каждая хромосома имеет первичную перетяжку, где располагается
центромера. К центромере прикрепляются микротрубочки веретена деления.
Строение хромосомы (морфология) может изменяться под влиянием
вирусов, излучения и других агентов. Тип хромосом в ядре постоянен у всех
особей одного вида.
Некоторые хромосомы имеют вторичную перетяжку, отделяющие от плеча
хромосомы небольшой участок, или спутник. В районе вторичной перетяжки
образуются ядрышки. На концах хромосомы находятся теломеры – они
способствуют отталкиванию хромосом друг от друга. При утрате обеих
теломер одной хромосомы раневые поверхности соединяются и образуется
кольцевая хромосома.

46.

47.

48.

Строение клетки. Ядро.
Первичная перетяжка делит хромосому на два плеча. В
зависимости от расположения первичной перетяжки
различают следующие типы хромосом:
Метацентрические, или равноплечие – перетяжка в
центре хромосомы;
Субметацентрические, или слабонеравноплечие –
перетяжка несколько сдвинута от центра хромосомы;
Акроцентрические,
или
резконеравноплечие
–
перетяжка резко сдвинута к одному концу плеча; одно
плечо очень короткое.
Телоцентрические или одноплечие – перетяжка на
конце хромосомы.

49.

50.

51.

Строение клетки. Ядро.
Число хромосом у разных видов колеблется, но у всех особей одного вида
оно одинаково – правило постоянства хромосом. Соматические клетки
имеют диплоидное число хромосом (2n, или двойное число); в половых
клетках (гаметах) число хромосом гаплоидное (n, или одиночное число).
1
2
3
4
5
Человек
Шимпанзе
Дрозофила
Тутовое дерево
Лошадь
2n
46
48
8
308
66
n
23
24
4
154
33

52.

53.

Строение клетки. Ядро.
Совокупность морфологических и количественных признаков
хромосом одного вида называется кариотипом, или хромосомным
набором. К морфологическим признакам относятся тип хромосом,
наличие или отсутствие вторичной перетяжки и спутников. К
количественным признакам относятся относительные линейные размеры
(крупные, средние, короткие), число хромосом (2n или n).

54.

Строение клетки. Ядро.
В кариотипе принято различать неполовые хромосомы (аутосомы) и
половые хромосомы (гетеросомы).
В соматических клетках женщины имеется 23 пары хромосом: 22 пары –
аутосомы (44) и одна пара половых хромосом – ХХ, т.е. 44А + ХХ.
В соматических клетках мужчины имеется 23 пары хромосом: 22 пары –
аутосомы (44) и одна пара половых хромосом – XY, т.е. 44А + XY.
В половых клетках (гаметах) имеется по 23 хромосомы, по одной
хромосоме от каждой пары. В каждой яйцеклетке по 22 аутосомы и одна
половая хромосома, т.е. ( 22А + Х). В каждом сперматозоиде тоже по 22
аутосомы и одна половая хромосома. В связи с тем, что половые хромосомы
разные, образуется два типа сперматозоидов: (22А + Х) и ( 22А + Y).

55.

Сравнение клеток растений и животных
Признаки
Пластиды
Растительная клетка
Хлоропласты, хромопласты,
лейкопласты
Автотрофный (фототрофный,
хемотрофный)
Животная клетка
Отсутствуют
Синтез АТФ
В хлоропластах, митохондриях
В митохондриях
Расщепление АТФ
В хлоропластах и всех частях клетки,
где необходимы затраты энергии
Во всех частях клетки. где необходимы
затраты энергии
Клеточный
центр
Целлюлозная
клеточная стенка
Включения
У низших растений
Во всех клетках
Расположена снаружи от клеточной
мембраны
Запасные питательные
вещества в виде зерен крахмала,
белка, капель масла; вакуоли с
клеточным соком; кристаллы солей
Отсутствует
Вакуоли
Крупные полости, заполненные
клеточным соком - водным
раствором
различных веществ, являющихся
запасными
или конечными продуктами.
Осмотические резервуары клетки
Способ питания
Гетеротрофный (сапротрофный,
паразитический).
Запасные питательные
вещества в виде зерен и капель
(белки, жиры, углевод гликоген);
конечные продукты обмена,
кристаллы солей; пигменты
Сократительные, пищеварительные,
выделительные вакуоли. Обычно
мелкие

56.

Сравнение клеток прокариот и эукариот
признаки
прокариоты
синезеленые водо-росли,
бактерии
эукариоты
Цитоплазма
бедна органоидами
богата органоидами
Ядро
нет сформированного ядра и
ядрышек
есть ядро и ядрышки
Эндоплазматическая сеть
нет
есть
Митохондрии
расположены в
цитоплазме
нет
расположены на
мембране
есть
Пластиды
нет
есть в клетках растений
Комплекс Гольджи
нет
есть
Клеточный центр
нет
есть (у большинства)
Жгутики и реснички
белковые нити не образуют
микротрубочек
состоят из микротрубочек
Хромосомы
одна
всегда в диплоидном наборе
Способ деления
амитоз
вегетативный, спорообразование
митоз
Представители
Рибосомы
Размножение
животные, растения, грибы
половой: образование гамет