Структурные компоненты клетки

 

 

Плазмалемма	Цитоплазма	Ядро
Слои плазмалеммы Наружный Промежуточный Внутренний Структуры, в образовании которых участвует плазмалемма: Клеточные отростки Микроворсинки Реснички Жгутики Межклеточные соединения Простые Зубчатые Пальцевидные Сложные Пятно сцепления (десмосома) Полудесмосома Запирающая зона (плотное соединение) Нексус (щелевидное соединение)	Гиалоплазма (цитозоль) Органеллы Мембранные Комплекс Гольджи Эндоплазматическая сеть Гранулярная (зернистая, шероховатая) Агранулярная (незернистая, гладкая) Фагосомы Лизосомы Первичная Фаголизосома Аутофагосома Остаточное тельце Мультивезикулярное тельце Пероксисомы Окаймленные пузырьки Меланосомы Немембранные Свободные рибосомы и полирибосомы Клеточный центр Центриоли Цитоскелет (фибриллярные структуры, опорный аппарат клетки) Микротрубочки Промежуточные филаменты Микрофиламенты Микрофибриллы Включения Гранулы Гликогена Белковые Пигментные Меланиновые Секреторные Капли жира (адипосомы) Кристалловидные	Ядерная оболочка (кариотека) Наружная мембрана Внутренняя мембрана Перинуклеарное пространство Комплекс поры Нуклеоплазма Ядерная ламина Фибриллярная (нитчатая) Гранулярная (зернистая) Ядрышко Главное Добавочное Хромосомы Хроматин Эухроматин Гетерохроматин Тельце полового хроматина Гранула хроматина Центросома Кинетохор

 

Прокариотическая клетка не имеет оформленного ядра – его функции выполняет нуклеоид, в состав которого входит кольцевая хромосома. В прокариотической клетке отсутствуют центриоли, а также одномембранные и двумембранные органоиды – их функции выполняют мезосомы (впячивания плазмалеммы), Рибосомы, органоиды движения и оболочки прокариотических клеток имеют специфическое строение. (табл. 4).

 

Таблица 4

Признаки прокариотов и эукариотов

 

Признаки	Прокариоты	Эукариоты
Размер клеток	1-10 мкм	10-100 мкм
Вид метаболизма	Анаэробный или аэробный	Аэробный
ДНК	Кольцевая в цитоплазме	Не кольцевая, очень длинная, окружена ядерной оболочкой
Синтез РНК и белка	И то, и другое – в цитоплазме	Синтез в процессинг РНК – в ядре, белка – цитоплазме
Органеллы	Нет или мало	Многочисленны и разнообразны
Цитоскелет	Нет	Есть
Эндо- и экзоцитоз	Нет	Есть
Митохондрии	Нет	Есть
Эндопалзматическая сеть	Нет	Есть
Комплекс Гольджи	Нет	Есть
Рибосомы	Есть: 70 S	Есть: 70 S в митохондриях, 80 S в цитоплазме
Лизосомы	Нет	Есть
Внутриклеточное переваривание	Нет	Есть
Деление клеток	Бинарное	Митоз (у половых клеток – мейоз)

Контрольные вопросы:

1. Какой вклад внесли Р. Гук и А.- Ван – Левенгук в формирование представлений о клетке?

2. Перечислите основные положения клеточной теории Шванна-Шлейдена.

3. Какой вклад в развитие клеточной теории внес Р. Вирхов?

4. 11очему современное определение клетки состоит из двух частей?

5. В чем заключается наиболее существенное отличие эукариотической клетки от остальных типов клеток?

 

ЗАНЯТИЕ 2

Тема 2. ЯДРО

Содержание. Общая характеристика ядра. Одноядерные, многоядерные, безъядерные, мезокариотические и прокариотические клетки. Структурные компоненты ядра. Ядерная оболочка, хроматин, ядрышко, ядерный матрикс. Особенности химического состава, строения и функционирования.

Средства наглядности. Таблицы с изображением клеток с разной морфологией ядра, с изображением политенных хромосом

Оборудование и материалы. Препараты: мазок крови, печень аксолотля, политенные хромосом дрозофилы и хирономуса

Задания для аудиторной работы

1. Изучите теоретическую часть занятия по Рабочей тетради. Обратите внимание на термины, выделенные курсивом.

2. Ответьте на контрольные вопросы.

3. Заполните таблицу «Функции структурных компонентов ядра эукариотической клетки».

Задания для внеаудиторной работы

Начните изучение основных классов органических соединений клетки. Обратите внимание на структуру и функции нуклеиновых кислот и белков в клетке.

Теоретическая часть

Ядро клетки – место хранения, воспроизведения и частичной реализации генетической (то есть наследственной) информации. Ядро обязательная составная часть полноценной клетки, содержит геном, продуцирует макромолекулы контролирующие синтезирующие процессы цитоплазмы.

Впервые ядро клетки зарисовал Феликс Фонтана (1781), затем Ян Пуркинье (1825), но только Роберт Браун (1831-1833) дал ему название nucleus и доказал, что ядро имеется во всех растительных и животных клетках. М. Шультце (1861) считал наличие ядра главным признаком клетки: клетка – комочек протоплазмы, внутри которого лежит ядро.

Ядро эукариотической клетки содержит линейные хромосомы, в состав которых входят белки–гистоны. Ядро может иметь различную форму: округлую, эллипсоидальную, продолговатую; в некоторых клетках ядро сегментированное (например, в нейтрофилах).

Форма ядер и размеры ядер разнообразны. У плоских, кубических, округлых, отросчатых нервных клеток форма ядра шарообразная. У шарообразных клеток ядра сегментиронные. Клетки печени, костного мозга, некоторые нейроны могут иметь два и более ядер.

Размеры ядра – от 1 мкм (у некоторых одноклеточных) до 1 мм (в яйцах некоторых рыб и земноводных).

Некоторые специализированные клетки лишены ядра (например, зрелые эритроциты млекопитающих). В клетках прокариот (эубактерии, цианобактерии, архебактерии) оформленного ядра нет, его функции выполняет нуклеоид. В клетках мезокариот (ночесветки, динофлагелляты) хромосомы не содержат гистонов; ядро у этих организмов называется динокарион. Известны многоядерные клетки: инфузории-туфельки имеют два ядра (макро- и микронуклеус), в клетках многих грибов и в клетках поперечно-полосатой мышечной ткани – десятки ядер, в клетках многих простейших – сотни ядер.

Ядро состоит из ядерной оболочки, хроматина, ядрышка и матрикса.

Ядерная оболочка состоит из двойной ядерной мембраны, связанной с другими внутриклеточными мембранами (с эндоплазматической сетью, с митохондриями, с аппаратом Гольджи, с хроматофорами у некоторых водорослей). Ядерная оболочка отграничивает содержимое ядра от цитоплазмы, обеспечивает его целостность и, в то же время, связывает ядро с другими частями клетки.

Область между двумя мембранами ядерной оболочки называется перинуклеарным пространством (его ширина – 20-60 нм). Перинуклеарное пространство связывает ядро с полостями других органоидов, в первую очередь, с эндоплазматической сетью.

Структура мембран ядерной оболочки морфологически не отличается от структуры остальных внутриклеточных мембран, ее толщина – около 7 нм. Однако существуют химические и физиологические различия. Ядерная оболочка пронизана порами – отверстиями, через которые могут проходить крупные молекулы и молекулярные комплексы. В состав каждой поры входят сложные белковые структуры – поровые комплексы. Поровые комплексы стабилизируют структуру поры и регулируют прохождение крупных молекул.

Хроматин – совокупность интерфазных хромосом. Это основной компонент ядра. В состав хроматина входят: ДНК, белки и РНК в соотношении 1: 1,3: 0,2, а также неорганические ионы. Структура хроматина изменчива и зависит от состояния клетки.

Хроматин, который в интерфазных клетках образует плотно окрашенные структуры, называется гетерохроматин. Эухроматин, или диффузный хроматин – это хроматин, который не всегда виден в интерфазе, но хорошо выявляется при делении клетки. В неактивных клетках почти весь хроматин находится в виде гетерохроматина (конденсированное состояние), но в физиологически активных клетках возрастает доля эухроматина. Таким образом, в области гетерохроматина генетическая информация лишь хранится, а в области эухроматина происходит ее реализация.

Различают конститутивный и факультативный гетерохроматин. Конститутивный гетерохроматин постоянно обнаруживается в определенных участках хромосом, а факультативный наблюдается только в определенные периоды жизни клетки.

В некоторых интерфазных ядрах хроматин наблюдается в виде хромосом (например, у дрожжей). В специализированных тканях (например, в слюнных железах личинок двукрылых) в интерфазных ядрах наблюдаются политенные (гигантские) хромосомы.

Ядрышко (нуклеола) – компактная структура, основой которой являются определенные участки хромосом (вторичные перетяжки, или ядрышковые организаторы). Число ядрышек в ядре зависит от видовой и тканевой принадлежности клеток и от их физиологического состояния; обычно видно 1 ядрышко, реже 2 или несколько.

В ядрышке выделяются две области: фибриллярная и гранулярная. Фибриллярная область содержит внутриядрышковый хроматин (состоит из ДНК ядрышковых организаторов хромосом) и незрелые молекулы рРНК. Гранулярная область представлена предшественниками больших и малых субъединиц рибосом. В фибриллярной области происходит синтез рРНК, а в гранулярной – первичная сборка рибосом. Окончательная сборка рибосом происходит в цитоплазме.

При делении клетки ядрышко обычно разрушается, а затем формируется заново.

. Ядерный сок (ядерный матрикс, кариоплазма, нуклеоплазма) – основа внутреннего содержимого ядра. Ядерный сок беструктурное вещество ядра. Содержит различные белки, нуклеопротеиды, гликопротеиды, ферменты, соединения участвующие в процессе синтеза нуклиеновых кислот и белков, гликолитические ферменты и их субстракты.В ядерном соке происходит синтез расщепления свободных нуклеидов и их компрнентов. Он включает водорастворимую фазу, а также фибриллярные структуры и гранулы, представленные белками–матриксинами. Водорастворимая фаза создает внутреннюю среду ядра. Фибриллярные структуры создают каркас ядра.

Кроме поддержания структуры интерфазного ядра матриксины участвуют в поддержании структуры митотических хромосом.

 

 

Таблица 5

Заполните таблицу «Функции структурных компонентов ядра

эукариотической клетки».

 

Структурные компоненты	Функции
Ядерная оболочка
Двойная ядерная мембрана, Связанная с другими внутриклеточными мембранами	Отграничивает содержимое ядра от цитоплазмы, поддерживает целостность ядра и связывает его с другими частями клетки
Перинуклеарное пространство
	Обеспечивают прохождение крупных молекул и молекулярных комплексов через ядерную мембрану
Поровые комплексы
Хроматин
Гетерохроматин
	Хранение и реализация генетической информации
Ядрышко
Фибриллярная область
	Первичная сборка рибосом
Ядерный матрикс
	Создает внутреннюю среду ядра
Фибриллярные структуры
	Поддерживают структуру интерфазного ядра и участвуют в поддержании структуры митотических хромосом

 

 

Практическая часть

Задания

Изучите препараты. Опишите общую морфологию ядра на разных препаратах. Найдите и назовите структурные компоненты ядра.

 

 

ЯДРА СОМАТИЧЕСКИХ КЛЕТОК

ПРЕПАРАТ: Кровь лягушки.

Препарат представляет собой мазок крови окрашенный гематоксилином и эозином.

При малом увеличении необходимо найти такой участок препарата, где его розовый фон был бы наиболее однородным, его нужно поставить в центр поля зрения и перевести микроскоп на большое увеличение.

При большом увеличении видна розовая цитоплазма и фиолетовое ядро. Форма эритроцитов лягушки овальная.

Зарисовать препарат при большом увеличении. Сначала изобразить контуры клеток, а затем ядра.

Обозначения: 1- ядро. 2- цитоплазма. 3. – контуры клеток.

ПРЕПАРАТ: Кровь человека.

Препарат представляет собой мазок крови окрашенный гематоксилином и эозином.

При малом увеличении необходимо найти такой участок препарата, где его розовый фон был бы наиболее однородным, его нужно поставить в центр поля зрения и перевести микроскоп на большое увеличение.

При большом увеличении видна розовая цитоплазма. Эритроциты человека и млекопитающих лишены ядер.

Зарисовать препарат при большом увеличении. Сначала изобразить контуры клеток.

Обозначения: 1- эритроциты. 2- цитоплазма. 3. – лейкоциты. 4. – ядра нейтрофилов. 5. нейтрофилы.

Контрольные вопросы:

1. Какой вклад внесли Ф. Фонтана, Я. Пуркинье и Р. Браун в изучение ядра?

2. Какие три основные функции выполняет ядро клетки?

3. Чем эукариотические хромосомы отличаются от других типов хромосом?

4. Какое количество ядер содержится в клетках разного типа?

5. Какое количество ядрышек содержится в клетках?

 

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЯДРА

Содержание. Общая характеристика ядра.

Средства наглядности. Таблицы.

Оборудование и материалы. Микроскопы, гистологические препараты.

Задания для аудиторной работы

1. Изучите теоретическую часть занятия по Рабочей тетради. Обратите внимание на термины, выделенные курсивом.

2. Ответьте на контрольные вопросы.

Задания для внеаудиторной работы

Реализация генетической информации.

Теоретическая часть

Ядро клетки – человека содержит 23 пары хромосом. Ядра соматической клетки содержат ядерный геном (примерно 70000 генов).

Реализация генетической информации (транскрипция – процессинг – трансляция – посттрансляционная модификация) и другие функции ядра происходят при участии ДНК и разных видов РНК. (табл. 6).

Таблица 6

Состав нуклеиновых кислот

 

Кислота	Сахар	Азотистые основания
Пуриновые	Пиримидиновые
РНК	Рибоза	Аденин (А) Гуанин (G)	Цитозин (С) Урацил (U)
ДНК	Дезоксирибоза	Аденин (А) Гуанин (G)	Цитозин (С) Тимин (Т)

 

Структурные компоненты ядра: хроматин, ядерная оболочка, ядрышко, нуклеоплазма.