Строение, химический состав_

ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ КЛЕТКИ
Макроэлементы
Микроэлементы
Ультрамикро-
элементы
В клетке содержится более 70 химических элементов
С, Н, О, N
Составляют 98 % сухой массы клеток
P, S, K, Ca, Cl, Na, Mg, Fe
От 0,01 % до 0, 00001 %
I, Сu, Mn, F, Mo, Co, Zn, B
Менее 0,00001 %
U, Ra, Au, Hg, Be (берилий), Сs (цезий), Se (селен)

Химические соединения клетки
Органические
Неорганические
Вода
Минеральные соли
Белки
Углеводы
Нуклеиновые кислоты
Жиры

СООТНОШЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ В КЛЕТКЕ
Вода 70 – 85 %
Белки 10 – 20 %
Жиры 1 - 5 %
Углеводы 0,2 – 2,0 %
Нуклеиновые кислоты 1 -2 %
АТФ 1 – 0,5 %
Минеральные соли 1 – 1,5 %

Вода
Молекулы воды обладают малыми размерами, полярны, способны образовывать друг с другом водородные связи
Функции:
Структурная (цитоплазма),
Метаболическая (все реакции происходят в водном растворе).
Транспортная (перенос веществ)

БЕЛКИ
Полимеры, мономерами которых являются аминокислоты
Первичная структура белка.
Пептидная цепь. Закодирована в ДНК.
Вторичная структура белка.
Спираль или складчатая структура. Образована водородными связями.
Третичная структура белка.
Глобула (клубок). Образована: гидрофобными, ионными, водородными и дисульфидными связями.
Четвертичная структура белка.
Несколько глобул.
Связи: гидрофобные, ионные, водородные и дисульфидные.

Денатурация
Разрушение структуры белка под действием температуры (высокой или низкой), облучения, механического или химического воздействия
Обратимая
Необратимая
Разрушается первичная структура белка
Первичная структура белка не разрушается
Ренатурация – восстановление структуры белка

ФУНКЦИИ БЕЛКОВ

ЛИПИДЫ
Жиры
(триглицериды)
Жироподобные соединения
Глицерин + жирные кислоты
Растворяются в неполярных веществах (эфиры, ацетон, хлороформ).
Животные жиры твёрдые (исключение рыбий жир)
Растительные жиры мягкие (исключение пальмовое и какосовое масло).
Производные жиров
Фосфолипиды (мембраны клетки).
Стероиды (желчные кислоты, половые гормоны).
Гликолипиды (гликокаликс)

ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ
Энергия
(1 г = 9 ккал / 38,9 кДж)
Фосфолипиды
(биомембраны)
Защита (подкожный жир)
Гормоны
Желчные кислоты
Источник воды
Воск (смазывают)
Гликолипиды (гликокаликс)
Миелин (изолирует нейроны)
Амортизация (подкожный жир)
ЛИПИДЫ

УГЛЕВОДЫ
Моносахариды
Дисахариды
Полисахариды
Соединения в состав которых входят C, H, O.
Эмпирическая формула углеводов: Сn(H2O) m, где n и т могут иметь разные значения.
Глюкоза, фруктоза (энергия).
Рибоза (РНК и АТФ)
Дезоксирибоза (ДНК)
Сахароза – фрукты.
Лактоза - молочный сахар. Мальтоза – солодовый сахар.
Крахмал, гликоген – запасные вещества.
Целлюлоза - кл. стенка растений.
Хитин – кл. стенка грибов, покров членистоногих.

Физические свойства углеводов
Имеют сладкий вкус легко растворяются в воде и кристаллизуются
Дисахариды
Моносахариды
Полисахариды
Нерастворимы или плохо растворимы в воде, не кристаллизуются, сладкого вкуса не имеют.

ФУНКЦИИ УГЛЕВОДОВ
Энергия
(1 г = 4,2 ккал / 17,6 кДж)
Структурная (кл. стенки)
Глюкоза, фруктоза (энергия)
Крахмал, гликоген (запасные вещества)
Рибоза,дезоксирибоза (РНК, ДНК).
Запасающая (крахмал, гликоген)
Гепарин (препятствует свёртыванию крови)
Гликолипиды, гликопротеиды (гликокаликс)
Сахароза – продукт фотосинтеза
Лактоза (молоко млекопитающих
ЛИПИДЫ

НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ
ДНК
РНК
Полимеры
Функция – хранения и передача наследственной информации
Двуцепочеяная. Содержится в ядре (у прокариот нуклеоид) + митохондрии и платсиды.
Одноцепочеяная.
Функция – участвуют в синтезе белка
т-РНК
и-РНК
р-РНК
Образуются в ядре
Обр .в ядрышке

ДНК
Мономер - дезоксирибонуклеотид
Остаток фосфорной к-ты
Дезоксирибоза
Азотистое основание
Аденин
Тимин
Цитозин
Соединяются по принципу комплементарности
Гуанин

РНК
Мономер - рибонуклеотид
Остаток фосфорной к-ты
рибоза
Азотистое основание
Аденин
Урацил
Цитозин
Соединяются по принципу комплементарности
Гуанин

РОЛЬ РНК В КЛЕТКЕ
и-РНК
т-РНК
р-РНК
Считывает информация с участка ДНК о первичной структуре белка и несёт эту информацию к рибосомам
Переносит аминокислоты к рибосомам
Входит в состав рибосом

АТФ
3 остатка фосфорной к-ты
Рибоза
Аденин
АТФ образуется в митохондриях и является биологическим аккумулятором энергии
Связи между остатками фосфорной кислоты макроэргические →
1 АТФ = 40 кДж энергии

МИНЕРАЛЬНЫЕ СОЛИ
Для процессов жизнедеятельности клетки наиболее важны:
катионы: K, Na, Ca, Mg
анионы: Cl, H2PO4, HCO3
ОБЕСПЕЧИВАЮТ:
- Поддержание постоянства внутренней среды;
- Кислотно-щелочное равновесие;
- Влияют на активность ферментов;
- Входят в состав тканей и органов;
- Участвуют в реакциях.

Кислая среда в желудке
H3PO4
Входит в состав орг. молекул, изменяет активность белков
Ca2PO4 и Mg2PO4
Входит в состав костей
Разность между концентрациями Nа+ , Ка+ , Сl‐ лежит в основе нервного и мышечного сокращения
H2SO4
Выведение нерастворимых веществ

Многообразие клеток

Типы клеток
Прокариотические
Эукариотические
Клетки одноклеточных организмов
Соматические клетки
Клетки многоклеточных организмов
Половые клетки
2n
1n

Строение прокариотической клетки

Особенности строения

Строение
эукариотической
клетки
на примере
растительной клетки

КЛЕТКА
растений
Клеточная стенка
Протопласт
Цитоплазма
Ядро
Гиалоплазма
Органоиды
Включения
Цитоплазматическая мембрана
Протоплазма
Вакуоль
Немембранные
Двумбранные
Одномбранные

Протопласт: живое содержимое клетки /содержимое растительной и бактериальной клетки за исключением клеточной оболочки.
Протоплазма = цитоплазма+ядро
Цитоплазма - внутренняя среда живой или умершей клетки, кроме ядра и вакуоли, ограниченная плазматической мембраной
Включает гиалоплазму (цитозоль) — основное прозрачное вещество цитоплазмы и находящиеся в ней обязательные клеточные компоненты — органоиды, а также различные непостоянные структуры — включения.
Дифференцированные клетки – отличающиеся морфологически и функционально

КЛЕТОЧНАЯ СТЕНКА
Растения – целлюлоза
Грибы – хитин
Животные - нет
Функции:
Структурная
Защитная
Транспортная

Цитоплазматическая мембрана
Два слоя фосфолипидов
белки (вкраплены)
гликокаликс (гликопротиды)
Функции:
Защитная, структурная
Взаимодействие между клетками
Избирательная проницаемость

Протоплазма

ЦИТОСКЕЛЕТ
Микротрубочки (тубулин)
Микронити (актин, миозин)
Функции:
Циклоз (движение цитоплазмы), участвуют в процессах происходящих в цитоплазме.

ЯДРО
Двойная мембрана (поры)
Нуклеоплазма
Хроматин
Ядрышко
Функции:
Хранение и передача наследственной информации.
Управление внутриклеточными процессами

ЦИТОПЛАЗМА
Гиалоплазма
(цитозоль)
Органоиды
Включения
немембранные
одномбранные
двумбранные

Немембранные органоиды

Рибосомы
Состав р-РНК (образуется в ядрышке) + белок.
Большая и малая субъединицы.
Находятся: 80S в цитоплазме и на ЭПС, 70S в митохондриях и хлоропластах
Функции:
Синтез белка
Комплекс из нескольких рибосом = полисома

Клеточный центр
(для животных клеток)
Две центриоли
Каждая центриоль = 9 триплетов микротрубочек
Функции:
Равномерное распределение хромосом между дочерними клетками во время деления.

Одномембранные органоиды

Эндоплазматическая сеть ЭПС
Система цистерн канальцев, ограниченных мембраной.
Гладкая ЭПС
Шероховатя ЭПС (находятся рибосомы)
Синтез и транспортировка по клетке белков и компонентов наружной цитоплазматической мембраны
Синтез и транспортировка по клетке жиров и углеводов

Эндоплазматическая сеть ЭПС
ЭПС пронизывает всю клетку.
От ЭПС постоянно отшнуровываются пузырьки и направляются к Аппарату Гольджи

Эндоплазматическая сеть ЭПС
Комплекс цистерн и пузырьков.
3 отдела
Цис-отдел – принимает везикулы от ЭПС
Медикальный отдел – хранение запасных веществ
Транс-отдел – транспорт везикул, синтез лизосом
Функции:
Сортировка веществ между органоидами
Транспорт продуктов синтеза через образование везикул (пузырьков) к поверхности клетки
Созревание белков
Формирование лизосом

Лизосомы
Небольшой сферический органоид с комплексом 20 гликолитических ферментов
Функции:
Превращает вещества поступающие в клетку в виде везикул и фагосом в вещества клетки.
При необходимости переваривает органоиды или даже целые клетки

ПРИНЦИП КОМПАРТМЕНТАЛИЗАЦИИ КЛЕТКИ
Цитоплазматическая мембрана, мембрана ядра, ЭПС, аппарат Гольджи взаимосвязаны и образуют ЕДИНУЮ МЕМБРАННУЮ СЕТЬ.
Эта сеть разделяет клетку на отсеки (компартменты), в каждом из которых может идти свой биохимический процесс.
Данное явление получило название ПРИНЦИПА КОМПАРТМЕНТАЛИЗАЦИИ КЛЕТКИ (характерно только для эукариот).

Двумембранные органоиды

Наружная мембрана ограничивает митохондрию. Внутренняя мембрана образует складки – кристы. В пространстве образованном внутренней мембраной находится матрикс.
Митохондрии
Функция:
Энергетические станции клетки (синтез АТФ)

ПЛАСТИДЫ
ХЛОРОПЛАСТЫ
ЛЕЙКОПЛАСТЫ
ХРОМОПЛАСТЫ
Содержат хлорофилл + каротиноиды (немного)
Фотосинтез.
Находятся в листьях, молодых побегах
Содержат каротиноиды:
каротин (оранж.), ксантофилл(жёлт.),
Ликопин (красный).
Окрашивают цветы и плоды
Находятся в лепестках венчика, ярких плодах.
В клетках неокрашенных органов (корень, клубень, луковица).
Бесцветные.
Накопление крахмала, реже жиров и белков.
пропластиды
лейкопласты
хлоропласты
хромопласты

Тилакоид (один компартмент ограниченный мембраной) снаружи хлорофилл, внутри люмен.
Стопка тилакоидов – грана
Между гранами натянуты – ламелы.
Внутреннее пространство – строма (матрикс)
ПЛАСТИДЫ
Строение совпадает, хуже выражено в лейкопластах, лучше всего в хлоропластах

ТЕОРИЯ СИМБИОГЕНЕЗА
В матриксе митохондрий и строме хлоропластов находятся прокариотические рибосомы и кольцевые молекулы ДНК – за счёт которых эти органоиды могут синтезировать собственные белки.
Митохондрии - это потомки аэробных бактерий, поселившихся некогда в предковой эукариотической клетке и «научившимися» жить в ней в качестве симбионтов. Теперь митохондрии есть почти во всех эукариотических клетках, размножаться вне клетки они уже не способны.
Хлоропласты же, по видимому, произошли от фотосинтезирующих бактерий, поселившихся в своё время в гетеротрофных клетках протистов, превратив их в автотрофные водоросли.

Включения

ВКЛЮЧЕНИЯ
Непостоянные структуры.
Плотные гранулы в цитоплазме
Запасные вещества
Растения – крахмал
Животные – гликоген
Грибы – гликоген
+
жиры, белки
Продукты жизнедеятельности, которые не могут быть удалены

Вакуоль

Вакуоль
Часть клетки ограниченная мембраной (тонопластом) и заполненная клеточным соком (концентрированный раствор )
Функции:
Накопление веществ
Участвуют в поддержании клеткой осмотического давления.

Развитие вакуоли

Жизнедеятельность клетки

ЦИКЛОЗ
Функции:
Равномерное распределение веществ внутри клетки
У амёбы и лейкоцитов – движение.
Осуществляется благодаря цитоскелету.
Можно увидеть в световой микроскоп.

ДВИЖЕНИЕ
Ложноножки
Жгутики, реснички (актин)

Транспорт веществ
Пассивный
(без затрат энергии)
Активный
(с затратами энергии)
Диффузия
Осмос
Активный транспорт
Эндо или экзоцитоз
фагоцитоз
пиноцитоз
Облегчённая диффузия

ДИФФУЗИЯ
Вещества переносятся по градиенту концентрации (O2, N2, бензол, CO2, H2O,
мочевина).
Облегчённая дифузия, когда используются белки-каналы.
(аминокислоты, моносахариды, ионы).

Осмос
Молекулы воды способны проходить через мембрану из менее концентрированного раствора в более концентрированный

Активный транспорт
Вещества переносятся против градиента концентрации через белковые насосы (калий-натриевый насос) с затратой энергии АТФ (ионы).

Эндо или экзоцитоз
(эндо – внутрь, экзо - наружу)
ПИНОЦИТОЗ
ПИНОЦИТОЗ
Капельки жидкости содержащей белки, липиды, гликопротеиды) окружаются мембраной и проникают в клетку в виде пиноцитозного пузырька, который сливается с лизосомой.
ФАГОЦИТОЗ
ФАГОЦИТОЗ
Клетка поглощает твёрдые органические соединения.
Образуется фагосома.

Сравнительная характеристика клеток животных, растений и грибов.

Клетка растений

Клетка животных

Клетка грибов