Строение клетки

Развитие представлений о клетке
Зарождение понятий о клетке
1590г. Братья Янсены (изобретение микроскопа),
1665г. Р. Гук (ввел термин «клетка»),
1680г. А.Левенгук (открыл одноклеточные организмы),
1831г. Р.Броун (открытие ядра).

Развитие представлений о клетке
Возникновение клеточной теории.
1838г. Т.Шлейден (сформулировал вывод: ткани растений состоят из клеток),
1839г. М.Шванн (ткани животных состоят из клеток. Обобщил знания о клетке, сформулировал основное положение клеточной теории: клетки представляют собой структурную и функциональную основу всех живых существ).

Развитие представлений о клетке
Развитие клеточной теории.
1858г. Р.Вирхов.(утверждал, что каждая новая клетка происходит только от клетки в результате ее деления),
1930г. – создание электронного микроскопа.

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.

Ткани
Практически все ткани многоклеточных организмов состоят из клеток. С другой стороны, слизевики состоят из неразделённой перегородками клеточной массы со множеством ядер. Сходным образом устроена и сердечная мышца животных. Ряд структур организма (раковины, жемчужины, минеральная основа костей) образованы не клетками, а продуктами их секреции.

Слизевики
Слизевики состоят из неразделённой перегородками клеточной массы со множеством ядер.

Мелкие организмы могут состоять всего лишь из сотен клеток. Организм человека включает в себя 1014 разновидностей клеток. Самая маленькая из известных сейчас клеток имеет размер 0,2 мкм, самая большая – неоплодотворенное яйцо эпиорниса– весит около 3,5 кг. Типичные размеры растительных и животных клеток составляют от 5 до 20 мкм. При этом между размерами организмов и размерами их клеток прямой зависимости обычно нет.

Слева истреблённый несколько веков назад эпиорнис. Справа – его яйцо, найденное на Мадагаскаре.

Клеточные структуры и их функции.
Клетка:
Ядро
Цитоплазма
Поверхностный аппарат
Особенности растительных клеток

Поверхностный аппарат клеток
Для того, чтобы поддерживать в себе необходимую концентрацию веществ, клетка должна быть физически отделена от своего окружения. Вместе с тем, жизнедеятельность организма предполагает интенсивный обмен веществ между клетками. Роль барьера между клетками играет поверхностный аппарат клеток, который состоит из:

Состав и строение наружной плазматической мембраны
Двойной слой липидов,
Белки,
Углеводы.

Основные функции поверхностного аппарата
Ограничение внутренней среды клетки, сохранение ее формы,
Защита от повреждений,
Рецепторная функция;
Транспорт веществ через плазматические мембраны
(трансмембранный транспорт),
Транспорт в мембранной упаковке (эндоцитоз и экзоцитоз ).
Вернуться

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 плазматические мембраны
Вернуться

Диффузия, осмос
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.
Вернуться

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

Натрий-калиевый 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.

Натрий-калиевый насос
Внутриклеточная часть белка расщепляет молекулы АТФ. Это обеспечивает выведение из клетки трех ионов натрия и поступление двух ионов калия. Таким образом внутри клетки поддерживается высокая концентрация калия (в 35 раз выше, чем вне клетки) и низкая концентрация натрия (в 14 раз ниже внеклеточной). Это важно для создания электрических потенциалов на мембранах, процесса возбуждения в нервных и мышечных клетках, нормального протекания других внутриклеточных процессов.
Вернуться

Эндоцитоз
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;
Вернуться

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

Цитоплазма
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.

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

Митохондрии
Состав и строение:
2 Мембраны
Наружная
Внутренняя(образует выросты – кристы)
Матрикс (внутреннее полужидкое содержимое, включающее ДНК, РНК, белок и рибосомы)
Функции:
Синтез АТФ
Синтез собственных органических веществ,
Образование собственных рибосом.
Вернуться

Эндоплазматическая сеть
Строение
1 мембрана образует:
Полости
Канальцы
Трубочки
На поверхности мембран – рибосомы
Функции:
Синтез органических веществ (с помощью рибосом)
Транспорт веществ
Вернуться

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

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

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

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

Клеточный центр
Строение:
2 Центриоли (расположены перпендикулярно друг другу)
Состав центриолей:
Белковые микротрубочки.
Свойства: способны к удвоению
Функции:
Принимает участие в делении клеток животных и низших растений
Вернуться

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.).
Вернуться

Ядро
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
Строение:
1. Ядерная оболочка (2 мембранная):
Наружная мембрана
Внутренняя мембрана.
2. Ядерный сок (белки, ДНК, вода, мин. соли).
3. Ядрышко (белок и р-РНК).
4. Хромосомы (хроматин):
ДНК
Белок.

Ядро
Функции:
Регуляция процесса обмена веществ,
Хранение наследственной информации и ее воспроизводство,
Синтез РНК,
Сборка рибосом (рибосомальный белок + рибосомальная РНК)
Вернуться

Пероксисома
Пероксисомы (микротельца) имеют округлые очертания и окружены мембраной. Их размер не превышает 1,5 мкм. Пероксисомы связаны с эндоплазматической сетью и содержат ряд важных ферментов, в частности, каталазу, участвующую в разложении перекиси водорода.
Пероксисома клетки листа.
В центре её кристаллическое
белковое ядро.
Вернуться

Цитоскелет, микрофиламенты
Микротрубочки представляют собой достаточно жёсткие структуры и поддерживают форму клетки, образуя своеобразный цитоскелет. С опорой и движением связана и ещё одна форма органелл – микрофиламенты – тонкие белковые нити диаметром 5–7 нм.
Цитоскелет клетки. Микрофиламенты
окрашены в синий, микротрубочки –
в зеленый, промежуточные волокна –
в красный цвет.
Вернуться

Особенности растительных клеток
В растительных клетках присутствуют все органеллы, обнаруженные в животных клетках (за исключением центриолей). Однако имеются в них и свойственные только для растений структуры.
Клеточные стенки растений состоят из целлюлозы, образующей микрофибриллы. В клетках древовидных растений слои целлюлозы пропитываются лигнином, придающим им дополнительную жёсткость.
Клеточные стенки служат растениям опорой, предохраняют клетки
от разрыва, определяют форму клетки, играют важную роль
в транспорте воды и питательных веществ от клетки к клетке.
Соседние клетки связаны друг с другом плазмодесмами,
проходящими через мелкие поры клеточных стенок.
Вернуться