Строение клетки. Клеточная мембрана. Цитоплазма

Самые маленькие клетки
у бактерий. Некоторые кокки имеют размеры всего лишь 0,2 мкм. Клетки чешуи лука хорошо различаются через лупу, а клетки мякоти арбуза и цитрусовых растений видны невооружённым глазом.

Ацетабулярии
Стебель водоросли ацетабулярии достигает
в длину 6 см, его шляпка имеет диаметр 1 см. При этом ацетабулярия состоит из единственной клетки с одним клеточным ядром.

Лён
Лубяные волокна льна
и хлопчатника имеют длину до 5 см,
у китайской крапивы – 22 см. Длина отдельных отростков нервных клеток человека может
достигать 1 м.
Китайская крапива
Нервные клетки

Эпителиальная ткань
Клетки эпителиальной ткани плоские, квадратные, кубические.

Нервная клетка (нейрон)
Нервные клетки –
это вытянутые в длину нити или имеют
форму звезды.

Форма клеток в основном постоянна, но есть клетки и с непостоянной формой, как у амебы или лейкоцитов крови.

Виды клеток
Эукариотическая клетка имеет три важных компонента: поверхностный комплекс; ядро и цитоплазму, которые называют протоплазмой.
В клетке есть постоянные и непостоянные структурные ком-поненты.
Органоиды присутствуют в клетке постоянно, а включения являются временными образова-ниями.
Ядро
Цитоплазма

Кроме эукариотических клеток в природе существуют прокариотические. Главное их различие – в наличии или отсутствии оформленного ядра.
Прокариотическая клетка
Эукариотическая клетка
Ядро

Прокариотические клетки характерны для бактерий (в т.ч. цианобактерии) и архебактерий (архей).
Их клетка (от 0,5 до 5 мкм в диаметре) представляет собой организм со всеми жизненными проявлениями.
Бактерии
Прокариотическая клетка

Поверхностный комплекс клетки
Поверхностный комплекс

Плазматическая мембрана
Наружная
Внутренняя
Плазмалемма (у растений) отграничивает клетку от внешней среды
Отграничивает части клетки – ядро и органоиды от цитоплазмы

Функции плазматической мембраны
Определяет и поддерживает форму клетки, отграничивает её внутреннее содержимое.
Защищает клетку от механических воздействий и проникновения повреждающих биологических агентов.
Регулирует обмен веществ между клеткой и окружающей средой, обеспечивая постоянство внутриклеточного состава.
Осуществляет узнавание многих молекулярных сигналов (например, гормонов).
Участвует в формировании межклеточных контактов и различного рода специфических структур (ресничек, жгутиков) и др.

Билипидный слой
Фосфолипиды расположены в два ряда, так, что их полярные гидрофильные (притягивающие воду) концы «головки» – обращены наружу, а неполярные водоотталкивающие (гидрофобные) концы – «хвосты» – направлены внутрь друг к другу.

Подвижность фосфолипидного слоя
Фосфолипидный слой – это подвижная текучая структура, весь объём клетки он ограничивает силами поверхностного натяжения. Фосфолипиды обладают боковой подвижностью. Жёсткость мембраны определяет холестерин.

Белки мембраны
Интегральные (или трансмембранные)
Полуинтегральные (рецепторные)
Наружные
периферические
Проходят через всю толщу мемб-раны.
Создают в мемб-ране гидрофиль-ные поры (транс-порт веществ).
Погружены в толщу фос-
фолипидных слоёв лишь одним концом, а противо-положный выходит наружу.
Выполняют рецепторные функции – воспринимают химические сигналы и пере-дают их на внутрикле-точные белки.
Лежат снаружи мембраны примы-кая к ней.
Выполняют много-образные функции ферментов.
Белки-пере-носчики
Каналообразу-ющие белки

Надмембранный слой – гликокаликс
Наружный слой в животной клетке – гликокаликс (толщиной от 7 до 20 нм) образован молекулами полисахаридов и олигосахаридов, связанных с мембранными белками или липидами. В его состав входят также перифе-рические белки и выступающие наружу части интегральных белков.

Функции гликокаликса
Рецепторная (получение и преобразование химических сигналов из окружающей среды, рецепторы тканевой несовместимости). Например, группа крови человека определяется присутствием или отсутствием одного из двух олигосахаридов на внешней стороне мембраны эритроцитов.
Транспортная.
Адсорбция гидролитических ферментов микроворсинок тонкого кишечника и фагоцитоз пищевых комочков (пристеночное пищеварение).
Создание отрицательного заряда на мембране (эритроциты), препятствующего их слипанию (агглютинации).
Маркеры, придающие специфичность и индивидуальность поверхности клеток.

Надмембранный слой – клеточная стенка
Наружный слой – клеточная стенка в растительной клетке образован полисахаридом целлюлозой, а у грибов – хитином. Клеточные стенки растений пронизаны плазмодесмами – тонкими трубчатыми каналами диаметром 20-40 нм, через которые соединяются между собой цитоплазмы соседних клеток. По оси канала из одной клетки в другую тянется десмотубула, просвет которой сообщается с полостями ЭПС смежных клеток.
Схема строения клеточной
стенки с плазмодесмами
1 – плазматическая мембрана
2 – мембрана десмотубулы
3 – клеточная стенка

Транспорт веществ
Пассивный
Активный
Без затрат энергии АТФ.
От большей концентрации к меньшей (по градиенту концентрации)
С затратой энергии АТФ.
От меньшей концентрации
к большей
Диффузия. Газы, гидрофобные вещества
Осмос.
Транспорт воды
Эндоцитоз
(в клетку)
Экзоцитоз
(из клетки)
Фагоцитоз
(твёрдые частицы –
амёба, лейкоциты)
Пиноцитоз
(растворённые вещества)
Натрий-калиевый насос

Пассивный транспорт

Активный транспорт
Фагоцитоз – процесс, при котором клетки (простейшие, либо клетки крови и тканей организма – фагоциты) захватывают и переваривают твёрдые частицы.
Пиноцитоз – захват клеточной поверхностью жидкости с содержащимися в ней веществами.

Экзоцитоз
Экзоцитоз – процесс, который включает в себя перемещение веществ из клетки во внешнюю среду. Этот процесс требует энергии и является типом активного транспорта. При экзоцитозе связанные с мембраной везикулы, содержащие клеточные молекулы, переносятся на плазматическую мембрану. Везикулы сливаются с клеточной мембраной и вытесняют свое содержимое за пределы клетки. Экзоцитоз – жизненно важный процесс, который позволяет клеткам выделять отходы, а также такие молекулы, как гормоны и белки. Он также обеспечивает включение липидов и белков в клеточную мембрану.

Натрий-калиевый насос
Концентрация К+ внутри клетки значительно выше, чем за её пределами, а Na+ – наоборот. Поэтому К+ через калиевые каналы мембраны пассивно диффундирует из клетки, а Na+ через натриевые каналы – в клетку. Натрий-калиевый насос необходим животным клеткам для поддержания осмотического баланса (осморегуляции). Если он перестанет работать, клетка начнёт набухать и в конце концов лопнет. Произойдет это потому, что с накоплением ионов натрия в клетку под действием осмотических сил будет поступать все больше и больше воды.

Цитоплазма
Структурными компонентами цитоплазмы являются: гиалоплазма, органоиды и включения. Цитоплазма способна двигаться со скоростью до 7 см/час.
Циклоз – это движение цитоплазмы внутри клетки.
КРУГОВОЙ
ЦИКЛОЗ
СЕТЧАТЫЙ
ЦИКЛОЗ

Гиалоплазма
Гиалоплазма, или матрикс – основное вещество цитоплазмы. Это бесцветная коллоидная среда, состоящая из воды (60-90%), солей (до 1,5%), ионов и молекул органических веществ белковой природы (10-20%) – ферменты, аминокислоты, соединения белков с липидами, углеводами, нуклеиновыми кислотами и металлами; сахаров.
Гиалоплазма способна менять своё агрегатное состояние – переходить из жидкого в более плотное состояние и наоборот.

Функции гиалоплазмы
1. Обеспечивает изменение вязкости цитоплазмы, которая возникает под действием внешних и внутренних факторов.
2. Отвечает за циклоз и деление клетки.
3. Определяет полярность расположения внутриклеточных компонентов.
4. Обеспечивает механические свойства клеток, такие как эластичность, способность к слиянию.

Цитоскелет
Функции – опора, движение, транспорт.

Микротрубочки
Микротрубочки представляют собой прямые, неветвящиеся длинные полые цилиндры диаметром 25 нм, длиной до нескольких микрометров и толщиной стенки около 5 нм, образованных нитями белка тубулина, скрученными по спирали, плотно прилегающими друг к другу и образующими полую трубку. Субъединица трубки – димеры, состоящие из пары глобул тубулина. Микротрубочки выполняют опорную и транспортную функции.

Микрофиламенты
Микрофиламенты – белковые волокна, значительно более тонкие, чем микротрубочки (диаметр 4-6 нм). Микрофиламенты состоят из молекул белка актина, присутствующих в двух формах: как мономер – в виде отдельных глобул (шаров) и как полимер – в виде нитей (филаментов).

Промежуточные филаменты
Промежуточные филаменты – это жёсткие и прочные белковые волокна толщиной 8-19 нм, пронизывающие цитоплазму. Они тоньше микротрубочек, но толще микрофиламентов, отсюда их название. Их особенно много в тех клетках, которые подвергаются механическим нагрузкам (например, в клетках эпителия, в мышечных клетках).

Цитоплазма
Органоиды клетки
Рибосомы, клеточный центр, микротрубочки, микрофиламенты, промежуточные филаменты, реснички и жгутики
ЭПС, комплекс Гольджи, лизосомы, вакуоли
Митохондрии, пластиды

Клеточный центр

Клеточный центр
Клеточный центр (центросома) был обнаружен в 1875 г. немецким биологом Вальтером Флеммингом. Центросома чаще всего располагается рядом с ядром или комплексом Гольджи. Размер органеллы не превышает 0,5 мкм в длину и 0,2 мкм в диаметре. Клеточный центр присутствует только в животной клетке. В клетках растений, грибов, некоторых простейших центросома не наблюдается.
Центросома – это ключевая структура в регуляторных процессах клетки, и нарушение её функций приводит к аномалиям клеточного цикла, нарушениям развития тканей, возникновению различных заболеваний.
Клеточный центр состоит из двух центриолей, расположенных друг к другу под прямым углом (диплосома). Каждая центриоль – короткий цилиндр (длиной около 500 нм и диаметром 150 нм), стенка которого состоит из девяти триплетов микротрубочек. Триплет означает три трубочки в ряд, т.е. всего в центриоли 27 микротрубочек. Триплеты соединены белковыми нитями между собой и с центром центриоли. Систему микротрубочек описывают формулой (9 х 3) + 0, подчёркивая тем самым отсутствие микротрубочек в центральной части.