Клеточная теория. Особенности строения клетки

ЦИТОЛОГИЯ (от цито... и ...логия) - наука о клетке.
Изучает строение и функции клеток, их связи и отношения в органах и тканях у многоклеточных организмов, а также одноклеточные организмы. Исследуя клетку как важнейшую структурную единицу живого, цитология занимает центральное положение в ряду биологических дисциплин; она тесно связана с гистологией, анатомией растений, физиологией, генетикой, биохимией, микробиологией и др. Изучение клеточного строения организмов было начато микроскопистами 17 в. (Р. Гук, М. Мальпиги, А. Левенгук); в 19 в. была создана единая для всего органического мира клеточная теория (Т. Шванн, 1839). В 20 в. быстрому прогрессу цитологии способствовали новые методы (электронная микроскопия, изотопные индикаторы, культивирование клеток и др.).
Из истории клеточной теории

клетка - основная единица строения, функционирования и развития всех живых организмов;
клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны (гомологичны) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ;
размножение клеток происходит путем их деления, каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;
в сложных многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемым ими функциям и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые тесно взаимосвязаны и подчинены нервной и гуморальной регуляциям.
Основные положения клеточной теории

Клетка – элементарная целостная система

… КЛЕТКА РАСТЕНИЯ
… КЛЕТКА ЖИВОТНОГО

Прокариотические -
безъядерные
клетки
Эукариотические –ядерные клетки
Типы клеток

Клеточная мембрана – ультрамикроскопическая плёнка, состоящая из двух мономолекулярных слоев белка и расположенного между ними бимолекулярного слоя липидов.
Функции плазматической мембраны клетки:
Барьерная.
Связь с окружающей средой (транспорт веществ).
Связь между клетками тканей в многоклеточных организмах.
Защитная.
СТРОЕНИЕ
Состав и строение клеточной мембраны –
цитолеммы

Важной проблемой является транспорт веществ через плазматические мембраны. Он необходим для доставки питательных веществ в клетку, вывода токсичных отходов, создания градиентов для поддержания нервной и мышечной активности. Существуют следующие механизмы транспорта веществ через мембрану:
Диффузия
Осмос
Активный транспорт
Транспорт веществ через цитолемму

диффузия обеспечивает перемещение маленьких, незаряженных молекул по градиенту концентрации между молекулами липидов (газы, жирорастворимые молекулы проникают прямо через плазматическую мембрану);
при облегчённой диффузии растворимое в воде вещество (глюкоза, аминокислоты, нуклеотиды) проходит через мембрану по особому каналу, создаваемому белком-переносчиком;
осмос (диффузия воды через полупроницаемые мембраны);
Процессы не требуют дополнительной энергии.
Диффузия, осмос

активный транспорт - перенос молекул Na+ и K+, H+ из области с меньшей концентрацией в область с большей (против градиента концентраций) посредством специальных транспортных белков.
Пример – калий – натриевый насос,
эндоцитоз и экзоцитоз
Процесс требует затраты энергии АТФ
Активный транспорт

Калий - натриевый насос
Обмен осуществляется при помощи специальных белков, образующих в мембране так называемые каналы. На рисунке показана работа такого канала (насоса), обеспечивающего движение ионов натрия и калия через клеточную мембрану.

При эндоцитозе мембрана образует впячивания, которые затем трансформируются в пузырьки или вакуоли.
! процесс требует дополнительной энергии
Различают
фагоцитоз – поглощение твёрдых частиц (например, лейкоцитами крови) – и
пиноцитоз – поглощение жидкостей
Эндоцитоз

экзоцитоз – процесс, обратный эндоцитозу; из клеток выводятся непереварившиеся остатки твёрдых частиц и жидкий секрет.
! процесс требует дополнительной энергии
Экзоцитоз

1. Основние вещество цитоплазмы – гиалоплазма (существует в 2 формах: золь - более жидкая и
гель – более густая.
2. Органеллы – постоянные компоненты.
3. Включения –временные компоненты.
Свойство цитоплазмы – циклоз (постоянное движение)
Обязательная часть клетки,
заключенная между плазма-
тической мембраной и ядром.
Цитоплазма

Цитоплазма
Митохондрия
Ядрышко
Отграниченная от внешней среды клетки полужидкая среда, представляющая собой коллоидный раствор различных солей и органических веществ.
Система белковых нитей, пронизывающих цитоплазму, называется цитоскелетом.
Функция
Она объединяет в одно целое ядро и все органоиды, обеспечивает их взаимодействие.
Цитоплазма

Двумембранные
Митохондрии
Пластиды
Одномембранные
Эндоплазматическая сеть
Аппарат Гольджи
Лизосомы
Вакуоли
Немембранные
Рибосомы
Клеточный центр
Органеллы движения
Основные органеллы

Состав и строение:
2 Мембраны
Наружная
Внутренняя(образует выросты – кристы)
Матрикс
В матриксе митохондрии
(полужидком веществе) находятся
ферменты, рибосомы, ДНК, РНК.
Число митохондрий в одной клетке от
единиц до нескольких тысяч.
Функции:
Синтез АТФ
Синтез собственных органических веществ,
Образование собственных рибосом.
Митохондрии

Митохондрия - универсальная органелла, являющаяся дыхательным и
энергетическим центром.
В процессе кислородного
(окислительного) этапа диссимиляции в
матриксе с помощью ферментов
происходит расщепление органических
веществ с освобождением энергии,
которая идет на синтез АТФ (на кристах).
Функции митохондрий

Строение
2 мембраны: Наружная, Внутренняя (содержащие хлорофилл граны, собранные из стопки тилакоидных мембран)
Строма (внутренняя полужидкая среда, содержащая белки, ДНК, РНК и рибосомы)
Лейкопласты
Хромопласты
Хлоропласты
Функции:
Синтез АТФ
Синтез углеводов
Биосинтез собственных белков
Пластиды

Строение
1 мембрана образует:
Полости
Канальцы
Трубочки
На поверхности мембран – рибосомы (шероховатая или гранулярная ЭПС)
Без рибосом (гладкая или агранулярная ЭПС)
Функции:
Синтез органических веществ (с помощью рибосом)
Транспорт веществ
Эндоплазматическая сеть

Строение
Окруженные мембранами полости (цистерны) и связанная с ними система пузырьков.
Функции
Накопление органических веществ
«Упаковка» органических веществ
Выведение органических веществ
Образование лизосом
Аппарат Гольджи

Строение:
Пузырьки овальной формы (снаружи – мембрана, внутри – ферменты)
Функции:
Расщепление органических веществ,
Разрушение отмерших органоидов клетки,
Уничтожение отработавших клеток.
Лизосомы

Вакуоль – наполненный жидкостью мембранный мешочек. В животных клетках могут наблюдаться небольшие вакуоли, выполняющие фагоцитарную, пищеварительную, сократительную и другие функции. Растительные клетки имеют одну большую центральную вакуоль. Жидкость, заполняющая её, называется клеточным соком.
Это концентрированный раствор сахаров, минеральных солей, органических кислот, пигментов и других веществ. Вакуоли накапливают воду, могут содержать красящие пигменты, защитные вещества (например, танины), гидролитические ферменты, вызывающие автолиз клетки, отходы жизнедеятельности, запасные питательные вещества.
Вакуоли

Строение:
Малая
Большая
Состав:
р-РНК (рибосомная) Белки.
Функции:
Обеспечивает биосинтез белка (сборку белковой молекулы из аминокислот).
субъединицы
Немембранные органеллы.
Рибосомы

Строение:
2 Центриоли у животных и низших растений (расположены перпендикулярно друг другу)
У высших растений центриолей нет
Состав центриолей:
Белковые триплеты микротрубочек
Свойства: способны к удвоению
Функции:
Принимает участие в делении клеток животных и низших растений, образуя веретено деления
Формирует цитоскелет (микротрубочки)
Клеточный центр

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

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; размером (10–20 мкм).
Ядро

Клеточное ядро содержит ДНК- вещество наследственности, в котором зашифрованы все свойства клетки.
Ядро

Строение (проверить свои знания):
1. Ядерная оболочка:
2. Ядерный сок:
3. Ядрышко:
4. Хроматин:
Ядро
1. Ядерная оболочка
(2 мембранная):
Наружная мембрана
Внутренняя мембрана.
3. Ядрышко (белок и р-РНК).
2. Ядерный сок – карио(нуклео)плазма (белки, ДНК, вода, мин. соли).
4. Хроматин (хромосомы):
ДНК
Белки (гистоны).
Кариотип, гаплоидный и диплоидный наборы хромосом

Схема строения наследственной информации
Ядро
хроматин
хромосома
(см след.слайд)
молекула
ДНК
ген (участок
ДНК)
Ядро

Клетка - элементарная единица жизни, основа строения, жизнедеятельности, размножения и индивидуального развития всех организмов. Вне клетки нет жизни (исключение - вирусы).
Основные выводы
Большинство клеток устроено одинаково: покрыто наружной оболочкой - клеточной мембраной и наполнено жидкостью -цитоплазмой. Цитоплазма содержит многообразные структуры - органеллы (митохондрии, лизосомы и т.д.), ядро, которые осуществляют разнообразные процессы.
Клетка происходит только от клетки.
Каждая клетка выполняет собственную функцию и взаимодействует с другими клетками, обеспечивая жизнедеятельность организма.
В клетке нет каких-нибудь особенных химических элементов, характерных только для живой природы. Это указывает на связь и единство живой и неживой природы.

Сравнение клеток различных царств

Термины
Цитолемма, эндоцитоз, экзоцитоз, ядро, хроматин, ядрышко, кариоплазма, хромосомы, кариотип, гаплоидный и диплоидный набор хромосом, цитоплазма, гиалоплазма, цитоскелет, клеточный центр, рибосомы, ЭПС (гладкая и шероховатая), аппарат Гольджи, лизосомы, клеточные включения, митохондрии, пластиды, матрикс, кристы, граны, тилакоиды, строма, органоиды движения, мезосома, аэробы, анаэробы, споры, плазмиды, сапрофиты, паразиты, симбионты, гифы