Концепция клеточного строения

Основатели клеточной теории
Теодор Шванн
Маттиас Шлейден
Рудольф Вирхов

Клеточная организация возникла на заре жизни и прошла длительный путь эволюции от прокариот к эукариотам, от предклеточных организмов к одно- и многоклеточным
Новые клетки образуются путём деления уже существующих.
Клетка является микроскопической живой системой, состоящей из цитоплазмы и ядра, окружённых мембраной (искл. Прокариоты)
В клетке осуществляются: метаболизм, обратимые физиологические процессы (дыхание, поступление и выделение веществ, раздражимость, движение), необратимые физиологические процессы (рост, развитие)
Клетка может быть самостоятельным организмом. Все многоклеточные организмы состоят из клеток и их производных. Рост, развитие и размножение многоклеточного организма - следствие жизнедеятельности одной (зигота) или нескольких клеток (культура тканей)

растительная клетка имеет относительно жесткую клеточную стенку, покрывающую снаружи плазматическую мембрану; сквозь поры в клеточной стенке проходят тонкие нити, так называемые плазмодесмы, которые связывают цитоплазму соседних клеток в единое целое;
хлоропласты, в которых протекает фотосинтез;
крупная центральная вакуоль;
в животных клетках имеются лишь небольшие вакуоли, с помощью которых осуществляется, например, фагоцитоз.

Строение и свойства клеточной мембраны

Клеточные мембраны обладают избирательной проницаемостью: через них медленно поступают глюкоза, аминокислоты, жирные кислоты, глицерол и ионы, причем сами мембраны активно регулируют этот процесс — одни вещества пропускают, а другие нет.

Мембранные белки могут погружаться в бислой (А) или пронизывать его насквозь (В)
Клеточные мембраны состоят из бислоя фосфолипидных молекул, в который вкраплены многочисленные белки
Многие мембранные белки соединены с углеводами; гликозильные группы этих гликопротеинов располагаются на клеточной поверхности (выступают из мембраны)

Свойства клеточных мембран:
Толщина мембран составляет около 7 нм.
Основная структура мембраны — фосфо-липидный бислой.
Гидрофильные головы фосфолипидных молекул обращены наружу — в сторону водного содержимого клетки и в сторону наружной водной среды.
Гидрофобные хвосты обращены внутрь — они образуют гидрофобную внутреннюю часть бислоя.
Фосфолипиды находятся в жидком состоянии и быстро диффундируют внутри бислоя — перемещаются в латеральном направлении.
Жирные кислоты, образующие хвосты фосфолипидных молекул, бывают насыщенными и ненасыщенными. В ненасыщенных кислотах имеются изломы, что делает упаковку бислоя более рыхлой. Следовательно, чем больше степень ненасыщенности, тем более жидкую консистенцию имеет мембрана.
Большая часть белков плавает в жидком фосфолипидном бислое, образуя в нем своеобразную мозаику, постоянно меняющую свой узор.

Белки сохраняют связь с мембраной, поскольку в них есть участки, состоящие из гидрофобных аминокислот, взаимодействующих с гидрофобными хвостами фосфолипидов; вода из этих мест выталкивается. Другие участки белков гидрофильны. Они обращены либо к окружению клетки, либо к ее содержимому, т. е. к водной среде.
Некоторые мембранные белки лишь частично погружены в фосфолипидный бислои, тогда как другие пронизывают его насквозь.

К некоторым белкам и липидам присоединены разветвленные олигосахаридные цепочки, играющие роль антенн. Такие соединения называются соответственно гликопротеинами и гликолипидами.
В мембранах содержится также холестерол. Подобно ненасыщенным жирным кислотам он нарушает плотную упаковку фосфолипидов и делает их более жидкими. Это важно для организмов, живущих в холодной среде, где мембраны могли бы затвердевать. Холестерол делает мембраны также более гибкими и вместе с тем более прочными. Без него они бы легко разрывались.
Две стороны мембраны, наружная и внутренняя, различаются и по составу, и по функциям.

Функции мембран

4. Антигены действуют как маркеры, своего рода «ярлыки», позволяющие опознать клетку. Это гликопротеины, т. е. белки с присоединенными к ним разветвленными олигосахаридными боковыми цепями, играющими роль «антенн».
5. У гликолипидов тоже имеются разветвленные олигосахаридные боковые цепи и они также помогают клеткам распознавать друг друга. Гликолипиды могут служить рецепторами для химических сигналов. Вместе с гликопротеинами гликолипиды обеспечивают правильное сцепление клеток при их объединении в ткани.
6. Перенос энергии. При фотосинтезе и дыхании в мембранах соответственно хлоропластов и митохондрий действуют системы переноса энергии, в которых также участвуют белки.
7. Холестерол служит дополнительным «стопором», препятствующим перемещению полярных молекул через мембрану в обоих направлениях — в клетку и из клетки.

Транспорт через плазматическую мембрану
доставка питательных веществ;
удаление конечных продуктов обмена («отходов»);
секреция различных полезных веществ;
создание ионных градиентов, весьма важных для нервной и мышечной деятельности;
поддержание в клетке соответствующего pH и надлежащей ионной концентрации, которые нужны для эффективной работы клеточных ферментов.

Диффузией называют перемещение веществ из области с высокой их концентрацией в область с низкой концентрацией по диффузионному градиенту

Некоторые ионы и полярные молекулы проникают в клетку при помощи особых транспортных белков. Это белки-каналы и белки-переносчики

Эндоцитоз и экзоцитоз — это два активных процесса, посредством которых различные материалы транспортируются через мембрану либо в клетки (эндоцитоз), либо из клеток (экзоцитоз)

Фагоцитоз («поедание») — поглощение клетками твердых частиц
Пиноцитоз («питье») — поглощение клеткой жидкого материала

Ядро

Эндоплазматический ретикулум

Рибосомы

Аппарат Гольджи

Лизосомы

Митохондрии

Клеточные стенки

1.Клеточные стенки обеспечивают отдельным клеткам и растению в целом механическую прочность и опору.
2. Относительная жесткость клеточных стенок и сопротивление растяжению обусловливают тургесцентность клеток, когда в них осмотическим путем поступает вода. Клеточные стенки также предохраняют клетки от разрыва в гипотонической среде.
3. Ориентация целлюлозных микрофибрилл ограничивает и в известной мере регулирует как рост, так и форму клеток.
4. Система связанных друг с другом клеточных стенок (апопласт) служит главным путем, по которому передвигаются вода и растворенные в ней питательные вещества. В стенках имеются небольшие поры, сквозь которые проходят цитоплазматические тяжи, называемые плазмодесмами. Плазмодесмы связывают живое содержимое отдельных клеток, т. е. объединяют все протопласты в единую систему, в так называемый симпласт .

5. Наружные клеточные стенки эпидермальных клеток покрываются пленкой, состоящей из воскообразного вещества кутина, что снижает потери воды и уменьшает риск проникновения в растение болезнетворных организмов.
6. Клеточные стенки сосудов ксилемы и ситовидных трубок флоэмы приспособлены для дальнего транспорта веществ по растению.
7. Стенки клеток эндодермы корня пропитаны суберином и поэтому служат барьером на пути движения воды.
8. У некоторых клеток их видоизмененные стенки хранят запасы питательных веществ; таким способом, например, запасаются гемицеллюлозы в некоторых семенах.
9. У передаточных клеток площадь увеличена площадь поверхности плазматической мембраны, что повышает эффективность переноса веществ путем активного транспорта.

Неклеточные формы жизни
Вирусы

Вирус- неклеточная форма жизни. Не имеет структуры клетки, цитоплазмы, ядра, органелл. Вирусы - облигатные паразиты, могут размножаться только внутри клетки-хозяина.
Вирус представляет собой носитель наследственной информации (ДНК или РНК), находящийся внутри защитной белково-липидной оболочки (капсида). Вне клетки-хозяина вирус не проявляет свойств живого.
Форма капсида может быть самой разнообразной. На слайдах ниже представлены примерные схемы вирусов. По форме могут быть похожи на кристалл, сферу и т.д.