Клетка как биологическая система. Современная клеточная теория

СОВРЕМЕННАЯ КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ КЛЕТОЧНОЙ ТЕОРИИ
Клетка –единица строения, жизнедеятельности живых организмов, роста и развития живых организмов; вне клетки жизни нет.
Клетка – единая система, состоящая из множества закономерно связанных друг с другом элементов, представляющих собой определенное целостное образование.
Клетки всех живых организмов сходны по своему химическому составу, строению и функциям.
Новые клетки образуются только в результате деления материнских клеток («клетка от клетки»).
Клетки многоклеточных организмов образуют ткани, из тканей состоят органы. Жизнь организма в целом обусловлена взаимодействием составляющих его клеток.
Клетки многоклеточных организмов имеют полный набор генов, но отличаются друг от друга тем, что у них работают различные группы генов, следствием чего является морфологическое и функциональное разнообразие клеток – дифференцировка.

РАЗВИТИЕ ЗНАНИЙ О КЛЕТКЕ
1665 – открытие клетки английским ученым –физиком Р.Гуком.
1676 – открытие прокариотической клетки голландским микроскопистом Антони ван Левенгуком.
1827 – открытие яйцеклетки млекопитающих и человека русским ученым-эмбриологом К.Бэром.
1831 – открытие ядра клетки английским ботаником Р.Броуном.
1838-1839 - формулировка клеточной теории бельгийским ботаником М.Шлейденом и немецким зоологом Т.Шваном.
1858 - дополнение клеточной теории Р.Вирховым

МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ КЛЕТКИ
1. Оптическая микроскопия (ув.- 8000 раз)
2.Электронная микроскопия (ув.- 100000 раз)
3.Туннельная микроскопия –алмазная игла сканирует препарат
4.Флуоресцентная микроскопия – для изучения микроструктур клетки используют специальные флуоресцентные красители и микроскоп.
5.Сканирующая микроскопия – использование сканирующего электронного микроскопа для получения объемных изображений клетки
6.Фазово-контрастная микроскопия – получение изображений прозрачных объектов с помощью оптического микроскопа за счет сдвига фаз электромагнитных волн.
7.Интерференционная микроскопия – наблюдение неокрашенных прозрачных структур и вычисление их сухой массы.
8.Химические методы.
9.Центрифугирование.
10.Хроматография – метод, основанный на разной скорости движения через адсорбент растворенных в специальном растворе веществ.
11.Электрофорез в геле – разделение смеси веществ в растворе с помощью электрического тока.
12.Метод меченых атомов – введение радиоактивного изотопа какого-либо химического элемента в состав вещества для того, чтобы проследить путь его превращений в клетке.

МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ КЛЕТКИ
13.Метод культуры клеток и тканей – изучение живых клеток под микроскопом вне организма (рост, размножение, выделение факторов роста, получение клеточных гибридов и др.)
14.Метод рекомбинантных ДНК – изучение тонких механизмов клеточных процессов, функций генов путем встраивания ДНК исследуемых объектов в генетический аппарат бактерий или вирусов (генная инженерия).
15. Метод нанобиотехнологии

ТИПЫ КЛЕТОК

ЭУКАРИОТИЧЕСКАЯ
КЛЕТКА

ЦИТОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ МЕМБРАНА
(ПЛАЗМАЛЕММА)
подвижная текучая структура;
состоит из двойного слоя фосфолипидов с плавающими и погруженными в них молекулами белка;
на наружной поверхности имеется полисахаридный комплекс- гликокаликс;
Клетки растений, грибов и бактерий имеют клеточную стенку: целлюлоза (растения), хитин (грибы), муреин (бактерии)
ФУНКЦИИ:
разделительная (защитная, или барьерная);
транспортная;
электрическая (создает трансмембранный электрический
потенциал);
секреторная;
рецепторная;
соединение клеток в ткани и органы;
самозалечивание мембран.

ЦИТОПЛАЗМА
Цитоплазма- представляет собой внутреннюю полужидкую среду клетки, в которой находятся различные органоиды, включения и протекают основные процессы обмена веществ.
Свойства: буферность (поддержание внутреннего постоянства среды при изменении внешних условий) и постоянное движение (связь между органоидами).
Функции:
1.Связывает все части клетки в единое целое.
2.Транспорт веществ.
3.Протекают все химические процессы.
4.Опорная функция.

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ЦИТОПЛАЗМЫ:
Гиалоплазма – основное вещество цитоплазмы, густой бесцветный коллоидный раствор, состоит из воды -70-90%, белков, липиды и неорганические соединения; протекают процессы обмена веществ.
Цитоскелет – опорная система, состоящая из микротрубочек,
промежуточных филаментов и микрофиламентов
Микротрубочки –полые трубки диаметром 20-30нм, выполняют транспортную функцию
Промежуточные филаменты – имеют толщину около 10нм, имеют белковую природу
Микрофиламенты - белковые нити диаметром всего 4нм

ЯДРО
Нуклеоплазма (ядерный сок) – содержимое ядра, полужидкая коллоидная система
Ядерная мембрана – двухмембранная пористая оболочка: наружная –обращена в цитоплазму, несет рибосомы и соединена с каналами ЭПС; внутренняя – гладкая.
Хромосомы (хроматин)– нитевидные (в интерфазе) или спирализованные (во время деления) структуры, состоящие из молекул ДНК и белка.

ЯДРО КЛЕТКИ
Важнейшая структура в клетках эукариот
Имеет шаровидную форму
Расположено в центре (у животной клетки) и на периферии (у растительной)
Ядрышко – округлое тельце, состоящее из р-РНК и рибосом (синтез р-РНК и сборка субъединиц рибосом), функционируют от 1 до 7 ядрышек
Функции
1.Хранение и передача наследственной информации
2.Синтез всех видов РНК
3.Регуляция процессов жизнедеятельности клетки

Эндоплазматическая сеть (ЭПС, эндоплазматический ретикулум)
ЭПС - это система каналов и полостей.
Различают 2 вида ЭПС:
- гладкая (агранулярная), рибосом не содержит;
- шероховатая (гранулярная), содержит много рибосом.
Функции:
1.Транспорт веществ
2.Синтез белков (шероховатая ЭПС)
3.Синтез и накопление жиров и и углеводов (гладкая ЭПС).
4.Пространственное разделение различных
ферментных систем клетки.
5.Образование вакуолей

Комплекс Гольджи (аппарат Гольджи)
Комплекс Гольджи представляет собой стопку из 5-10 плоских цистерн, по краям которых отходят ветвящиеся трубочки и мелкие пузырьки. Он входит в состав системы мембран: наружная мембрана ядерной оболочки – эндоплазматическая сеть – комплекс Гольджи – наружная клеточная мембрана.
Функции:
1.Накопление и химическая модификация
(процессинг) веществ, которые
синтезируются в каналах ЭПС в
неактивной форме
2.Транспорт модифицированных
химических веществ.
3.Образование лизосом.

ЛИЗОСОМЫ
Это очень пестрый класс пузырьков размером 0,1-0,4 мкм, ограниченных одиночной мембраной (толщиной около 7 нм) и содержащие лизирующие ферменты.
Функции:
Участие в процессах внутриклеточного переваривания пищевых частиц
Удаление отмирающих органов, клеток и органоидов

ФАГОЦИТОЗ – процесс захватывания клеткой твердых частиц
ПИНОЦИТОЗ – процесс захватывания
клеткой капелек жидкости с
растворенными в ней веществами

ВАКУОЛИ
- одномембранные мешочки, наполненные жидкостью;
-у растений крупные и малочисленные, содержат клеточный сок;
- у животных – мелкие и многочисленные (пищеварительные и сократительные).
Функции:
1. Запас питательных веществ (у растений)
2.Обеспечение тургорного и осмотического давления клетки (у растений)
3.Участие в водном обмене
4.Удаление продуктов обмена веществ (у животных)
5.Внутриклеточное пищеварение (у животных)

МИТОХОНДРИИ
энергетические центры клетки;
очень мелкие, но хорошо видимые в световом микроскопе тельца (длина 0,2— 7,0 мкм);
двумембранный органоид: наружная мембрана – гладкая, внутренняя – полупроницаема, имеет много складок и выростов – крист;
внутренняя полость- матрикс- содержит жидкость с рибосомами, РНК и ДНК.
Размножаются путем деления
Функция: синтез АТФ

КЛЕТОЧНЫЙ ЦЕНТР
расположен в цитоплазме, вблизи ядра клеток животных и грибов;
образован двумя центриолями – цилиндрами, расположенными перпендикулярно друг другу;
цилиндры мелкие, полые (длина –около 1мкм);
стенки состоят из 9 комплексов микротрубочек, а каждый комплекс из 3-х микротрубочек.
основной белок, образующий центриоли – тубулин;
полость цилиндра заполнена однородным веществом, содержащим ДНК
Функции:
- формирование веретена деления у клеток животных и грибов
- лежат в основании жгутиков и ресничек

РИБОСОМЫ
мелкие, округлой или грибовидной формы , размер 20-30нм;
насчитывается несколько миллионов;
состоят из двух субъединиц – большой и малой
формируются в области ядрышек ядра, большая часть рибосом лежит в гранулярной ЭПС, а часть – свободно в цитоплазме;
химический состав: белки и р-РНК;
способны образовывать группы из нескольких десятков рибосом – полисомы;
осуществляется процесс трансляции генетической информации, т.е перевод с «языка нуклеотидов» на «язык аминокислот»
Функция: синтез всех белков клетки

КЛЕТОЧНЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ
Непостоянные структуры клетки, не содержат мембран или элементов цитоскелета, периодически синтезируются и расходуются.
Скопления веществ, которые клетка использует для своих нужд или выделяет во внешнюю среду
Капли жира, зерна крахмала или гликогена, гранулы белка
Расположены в цитоплазме
Не способны к «самостоятельной» деятельности и используется органоидами клетки

Цитоскелет
- внутренний скелет (каркас) клетки, состоящий из микротрубочек и пучков белковых волокон, которые связаны с цитоплазматической мембраной и ядерной оболочкой

Органоиды движения. Включения.
К клеточным органоидам движения относят
реснички и жгутики – это выросты мембраны
диаметром, содержащие в середине
микротрубочки.
Функция этих органоидов заключается или в
обеспечении движения (например, у простейших) или для продвижения жидкости вдоль поверхности клеток (например, в дыхательном эпителии для продвижения слизи)
Включения – это непостоянные компоненты
цитоплазмы, содержание которых меняется в
зависимости от функционального состояния клетки. .

ПЛАСТИДЫ
ФУНКЦИИ:
1) Фотосинтез (хлоропласты)
2) Обеспечивают окраску плодов и осенних листьев (хромопласты)
3)Накопление крахмала (лейкопласты)

ВИДЫ ПЛАСТИД

Строения клетки представителей разных царств организмов