Клетка: строение и функции клеток.

Клетка: строение и функции клеток.

Цитоплазма: основное вещество, оболочка, органоиды общего и специального значения.

Жизненный цикл клетки.

Деление половой и соматической клетки.

Обмен веществ и энергии в клетке.

. 1. ВОПРОС. КЛЕТКА: СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИЯ КЛЕТОК.

Цитология (cytos — клетка, logos — наука) – это наука о клетке. В более широком смысле выделяют цитоморфологию — науку о строении клетки и цитофизиологию — науку о жизнедеятельности клетки.

Что такое клетка? Клетка — это наименьшая единица живой материи, которая обладает самостоятельной жизнедеятельностью и способностью к самовоспроизведению.

     Клетка - это элементарная структурная, функциональная и генетическая единица всех живых организмов.

Она была отрыта в 1665 году Р.Гуком.

Клеточная теория сформулирована в середине XIX века М. Шлейденом и Т. Шванном, дополненная Р. Вирховым.

  Основные положения клеточной теории

1.Клетка – элементарная единица живого;

2.Клетка – единая система, она включает множество закономерно связанных между собой элементов, представляющих целостное образование, состоящее из сопряжённых функциональных единиц – органоидов;

3.Клетки всех организмов гомологичны.

4.Клетка происходит только путём деления материнской клетки, после удвоения её генетического материала.

5.Многоклеточный организм представляет собой сложную систему из множества клеток, объединённых и интегрированных в системы тканей и органов, связанных друг с другом.

ЯДРО.

Данный компонент является важнейшим элементом для всех клеток: содержит наследственные признаки. Без ядра стали бы невозможными процессы размножения и передачи генетической информации.

· Ядерная оболочка, пропускает внутрь нужные веществам и выпускает обратно через поры — маленькие отверстия.

· Плазма представляет собой вязкую субстанцию, в ней находятся все остальные ядерные компоненты

·   Хроматин выполняет основную функцию хранения генетической информации, представляет собой комплекс ДНК с белками, соответствующий хромосомам, которые не различимы как индивидуальные структуры в интерфазном ядре.

 

Название органоида	Строение органоида	Функции органоида
Наружная клеточная мембрана	Очень тонкая плёнка, которая состоит из двух молекулярных слоев белка, а также из слоя липидов. Также присутствуют поры, через которые могут проникать некоторые вещества	Мембрана отделяет клетку от внешней среды, но обладает полупроницаемостью. Регулирует поступление веществ в клетку, и обеспечивает обмен веществ между клеткой и окружающей средой.

название органоида	Строение органоида	Функции органоида
Рибосомы	Мелкие органоиды сферической или эллипсоидной формы диаметром от 15 до 30 нанометров.	Обеспечивают процесс синтеза молекул белка, их сборку из аминокислот.
Митохондрии	Органоиды, имеющие самую разнообразную форму – от сферической до нитевидной. Внутри митохондрий имеются складки от 0,2 до 0,7 мкм. Внешняя оболочка митохондрий имеет двухмембранную структуру. Наружная мембрана гладкая, а на внутренней имеются выросты крестообразной формы с дыхательными ферментами.	1. Ферменты на мембранах обеспечивают синтез АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты). 2. Энергетическая функция. Митохондрии обеспечивают поставки энергии в клетку за счет высвобождения ее при распаде АТФ.
Эндоплазматическая сеть (ЭПС)	Система оболочек в цитоплазме, которая образует каналы и полости. Бывает двух типов: гранулированная, на которой имеются рибосомы и гладкая.	1. Обеспечивает процессы по синтезу питательных веществ (белков, жиров, углеводов). 2. На гранулированной ЭПС синтезируются белки, на гладкой – жиры и углеводы. 3. Обеспечивает циркуляцию и доставку питательных веществ внутри клетки.
Пластиды (органоиды, свойственные только растительным клеткам) бывают трех видов:	Двухмембранные органоиды
Лейкопласты	Бесцветные пластиды, которые содержатся в клубнях, корнях и луковицах растений.	Являются дополнительным резервуаром для хранения питательных веществ.
Хлоропласты	Органоиды овальной формы, имеющие зеленый цвет. От цитоплазмы отделяются двумя трехслойными мембранами. Внутри хлоропластов находится хлорофилл.	Преобразуют органические вещества из неорганических, используя энергию солнца.
Хромопласты	Органоиды, от желтого до бурого цвета, в которых накапливается каротин.	Способствуют появлению у растений частей с желтой, оранжевой и красной окраской.
Лизосомы	Органоиды округлой формы диаметром около 1 мкм, имеющие на поверхности мембрану, а внутри – комплекс ферментов.	Пищеварительная функция. Переваривают питательные частицы и ликвидируют отмершие части клетки.
Комплекс Гольджи	Может быть разной формы. Состоит из полостей, разграниченных мембранами. Из полостей отходят трубчатые образования с пузырьками на концах.	1. Образует лизосомы. 2. Собирает и выводит синтезируемые в ЭПС органические вещества.
Клеточный центр	Состоит из центросферы (уплотненного участка цитоплазмы) и центриолей – двух маленьких телец.	Выполняет важную функцию для деления клетки.
Клеточные включения	Углеводы, жиры и белки, которые являются непостоянными компонентами клетки.	Запасные питательные вещества, которые используются для жизнедеятельности клетки.
Органоиды движения	Жгутики и реснички (выросты и клетки), миофибриллы (нитевидные образования) и псевдоподии (или ложноножки).	Выполняют двигательную функцию, а также обеспечивают процесс сокращения мышц.

 

· Клеточная мембрана - цитолемма.

 

   Важнейшие функции цитолеммы:(КЛЕТОЧНОЙ МЕМБРАНЫ).

-пограничная - заключается в ограничении цитоплазмы от окружающей среды и взаимодействия с ней;.

-биотрансформирующая- это обеспечение биохимических превращений поступающих в клетку веществ, в том числе и лекарственных;

- транспортная - перенос через мембрану веществ, необходимых для поддержания постоянства внутренней среды. Транспорт может быть пассивным (фильтрация, диффузия, осмос) и активным (белковые насосы);

- рецепторная - обеспечивает способность клеток к избирательному взаимодействию с определенными химически активными веществами (гормонами, медиаторами и др.).

    Молекулярную основу цитолеммы составляет два слоя фосфолипидов со встроенными в них белками, выполняющими функцию белковых каналов и прочие функции.

2. ВОПРОС. ЦИТОПЛАЗМА. - участвует в процессах метаболизма и поддержании постоянства внутренней среды клетки.

Она содержит постоянно присутствующие структуры, которые специализируются на выполнении определенных функций, называемые  органеллами (органоидами), и временные компоненты - включения, образованные в результате накопления продуктов метаболизма.

 Цитоплазма состоит из трёх структур: 1) гиалоплазма; 2) органеллы; 3) включения.

1) Гиалоплазма составляет внутреннюю среду клетки и состоит из коллоидной среды (биополимеры с водой), которая может находиться в виде геля (плотная) или золя (жидкая).

Циклоз – внутриклеточное движение цитоплазмы, происходящее без внешней деформации клетки.

В гиалоплазме находятся различные органеллы и включения.

2) Органеллы – это постоянные структурные элементы цитоплазмы клетки, имеющие специфическое строение и выполняющие определенные функции.

Классификация органелл:

1) органеллы общего назначения: имеются во всех клетках и обеспечивают жизнедеятельность клетки;

2) органеллы специального назначения: имеются в цитоплазме только определенных клеток и выполняют специфические функции этих клеток.

Органеллы общего назначения подразделяются на:

1) мембранные: митохондрии; агранулярная эндоплазматическая сеть (аЭПС); гранулярная эндоплазматическая сеть (грЭПС); пластинчатый комплекс Гольджи; лизосомы; пероксисомы;

 2) немембранны е: рибосомы; клеточный центр; микротрубочки; микрофибриллы; микрофиламенты.

Органеллы специального назначения подразделяются на:

- цитоплазматические (миофибриллы, нейрофибриллы, тонофибриллы);

 - органеллы клеточной мембраны, или поверхности (реснички, жгутики).

3) Включения – непостоянные структурные компоненты цитоплазмы

Классификация включений: 1) трофические; 2) секреторные; 3) экскреторные; 4) пигментные.

Различают следующие способы транспорта веществ:

 1) диффузия веществ (ионов, некоторых низкомолекулярных веществ) через плазмолемму без затраты энергии;

 2) активный транспорт веществ (аминокислот, нуклеотидов и др.) с помощью белков-переносчиков с затратой энергии;

 3) везикулярный транспорт (производится посредством везикул).

Транспорт веществ: эндоцитоз – транспорт веществ в клетку, экзоцитоз – транспорт веществ из клетки.

 В свою очередь, эндоцитоз подразделяется на:

 1) фагоцитоз – захват и перемещение в клетку плотных частиц;

2) пиноцитоз – перенос воды и небольших молекул.

В тех тканях, в которых клетки или их отростки плотно прилежат друг к другу (эпителиальная, гладкомышечная и др.), между плазмолеммами контактирующих клеток формируются специальные образования –  межклеточные контакты.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛЕТКИ.

Из 110 элементов периодической системы Менделеева в организме человека обнаружено 86 постоянно присутствующих. 25 из них необходимы для нормальной жизнедеятельности, причем 18 из них необходимы абсолютно, а 7 - полезны. Все элементы, входящие в химическую структуру организма, можно условно поделить на три группы:

· макроэлементы;

· микроэлементы;

· ультрамикроэлементы.

Макроэлементы. Основные элементы (органогены) – водород, углерод, кислород, азот. Их концентрация: 98 – 99,9 %. Они являются универсальными компонентами органических соединений клетки.

Микроэлементы – натрий, магний, фосфор, сера, хлор, калий, кальций, железо. Их концентрация 0,1%.

Ультрамикроэлементы – бор, кремний, ванадий, марганец, кобальт, медь, цинк, молибден, селен, йод, бром, фтор. Они влияют на обмен веществ. Их отсутствие является причиной заболеваний (цинк - сахарный диабет, йод - эндемический зоб, железо - злокачественная анемия и т.д.).

Современной медицине известны факты отрицательного взаимодействия витаминов и минералов:

· Цинк снижает усвоение меди и конкурирует за усвоение с железом и кальцием; (а дефицит цинка вызывает ослабление иммунной системы, ряд патологических состояний со стороны желез внутренней секреции).

· Кальций и железо снижают усвоение марганца;

· Витамин Е плохо совмещается с железом, а витамин С – с витаминами группы В.

Положительное взаимовлияние:

· Витамин Е и селен, а также кальций и витамин К действуют синергично;

· Для усвоения кальция необходим витамин Д;

· Медь способствует усвоению и повышает эффективность использования железа в организме.

ИНТЕРФАЗА: стадии

Гетеросинтетическая (G0) — Синтез РНК, белка, рост клетки, дифференцировка, функционирование — Выполнение специальных функций

Пресинтетическая (G ₁) — Синтез РНК, белка, рост клетки — Рост клеток, тканей органов

Синтетическая (S) — Удвоение ДНК

Постсинтетическая (G ₂) — Синтез и накопление АТФ, образование веретена деления — Подготовка клетки к делению (в результате ошибок возможны хромосомные нарушения)

МИТОЗ: стадии:

1) Профаза — Спирализация и удвоение хромосом, расхождение центриолей, редукция кариолеммы — Увеличение генетического материала

2) Метафаза — Хромосомы в области экватора, создан митотический аппарат — Подготовка к разъединению хромосом

3) Анафаза — Разъединение хромосом — Подготовка к обособлению ядер

4) Телофаза — Деспирализация хромосом, формирование ядрышек, кариолеммы. Цитокинез — Образование дочерних клеток из одной клетки

 

1. Ядро клетки – хранитель генетической информации состоит из:

 1) хроматина (эухроматин – активный, гетерохроматин – неактивный)

 2) ядрышка,

 3) нуклеоплазмы,

4) ядерной оболочки (нуклеолеммы)

Ядро окружено ядерной оболочкой -кариолеммой (нуклеолеммой). Она отделяет ядро от цитоплазмы, выполняя формообразующую и транспортную функции. Ядро заполнено ядерным соком - кариоплозмой, в состав которых входят белки, необходимые для синтеза нуклеиновых кислот. В ядре осуществляются хранение, передача и реализация генетической информации, регуляция жизнедеятельности клетки.

. Основные проявления жизнедеятельности клеток - функции клеток.

Функциональное состояние клеток	Структурные и биохимические основы процессов
Рост	Воспроизводство структурных белков и других структурных молекул.
Размножение	Репликация генов и последующий рост клеток.
Дифференцировка	Формирование органоидов и ферментных систем.
Движение	Изменение пространственной конфигурации сократительных белков.
Проводимость	Проведение волны возбуждения – перенос ионов через мембраны.
Раздражимость	Реакция на раздражитель за счет рецепторных белков, свойств плазмолеммы и других элементов клетки.
Эндоцитоз (фагоцитоз, пиноцитоз)	Захват цитолеммой веществ, их лизис ферментами лизосом.
Секреция	Синтез эндоплазматической сетью веществ, оформление их в комплексе Гольджи в секреторные гранулы, выход из клетки.
Мембранный двухсторонний перенос веществ	За счет разности концентраций веществ (пассивный перенос) и мембранных белков – переносчиков (активный энергозависимый процесс).
Синтез мембран клетки и других структур (внутриклеточная регенерация)	Сборка макромолекул на рибосомах (полисомах), биохимические процессы с участием ферментов.
Синтез энергии	Синтез макроэнергетических молекул, перенос электронов в митохондриях, расщепление макроэргических связей.
Митоз	Наиболее универсальный способ репродукции соматической клетки (стадии см. ниже) – непрямое деление.
Амитоз	Деление изменённых клеток, сопровождается неравномерным распределением генетического материала, часто отсутствует деление цитоплазмы.
Мейоз	Деление ядра эукариотической клетки с уменьшением числа хромосом в два раза. Происходит в два этапа (редукционный и эквационный этапы мейоза).
Эндомитоз	Незаконченный митоз, в результате которого образуется полиплоидная, или многоядерная, клетка. Такой способ репродукции характерен дни нейронов, гепатоцитов, мегакариоцитов и некоторых других клеток.
Паранекроз	Неспецифическая реакция, которая возникает в результате старения клетки или в ответ на воздействие неблагоприятных факторов и приводит к нарушению внутреннего равновесия в клетке. В основе – обратимая денатурация белков.
Некроз	Форма гибели клетки. В основе –необратимая коагуляция белков, протеолиз.
Апоптоз	Запрограммированная гибель клеток, вызываемая внутренними или внешними сигналами, которые сами по себе не являются токсичными или деструктивными. Является энергозависимым общебиологическим механизмом, ответственным за поддержание постоянства численности клеток, формообразование, выбраковку дефектных клеток в органах и тканях. В опухолевых клетках апоптоз снижен.

 

Клетка: строение и функции клеток.