Общие принципы структурной организации животных.

Живые организмы, очень разные по размерам, форме, образу жизни - насекомые, рыбы, птицы, земноводные, млекопитающие, но все имеют  сходство в том, что их тело и органы построены из клеток. Неклеточные структуры состоят из синтиций, симпластов и межклеточного вещества. Клетка на 80 % состоит из воды. Сухое вещество клетки – на 98 % состоит из углерода, водорода, кислорода, азота.

Клетки специализированы для выполнения определенных функции: нервные, покровные, мышечные, половые, секреторные, клетки крови. Поэтому в принципе организм можно рассматривать как совокупность специализированных клеток, интегрированных в сложные системы органов и тканей

Клеточная теория – величайшее открытие биологической науки. Она является фундаментом всех наук, в т.ч. биохимии, физиологии, генетики. В клетках происходит синтез и распад белков, нуклеиновых кислот, образование энергии, организация нервных процессов, определяющие жизнедеятельность целого организма. Среди биологов есть такой афоризм: «Что закономерно для одноклеточной кишечной палочки E. coli, то же самое закономерно и для слона».

 

Клетка – как структурная и функциональная единица организма

 

Строение и деление клеток. Клетки различают на уровне организации: эукариотичсекие (ядерные, от греч. эу – хорошо, карион – ядро) и прокариотические (безъядерные, не имеют ограниченного мембраной ядра от греч про – вместо). Эукариоты – животные, растения, грибы. Прокариоты – бактерии, сине-зеленые водоросли;

Есть множество одноклеточных эукариотов, например, простейшие (Protozoa – подцарство животных) – амебы, инфузории. Тело многоклеточных животных построено из множества клеток, которые являются блоками, составляющими организм.

Жизнь связана с делением клеток, которое бывают двух типов - мейоз и митоз. Мейоз – это деление предшественников половых клеток. Остальные клетки делятся путем митоза; в него входят все предыдущие деления. В неделящейся клетке находятся двухцепочная ДНК, обозначается как 2n – диплоидия. В делящейся - две пары двухцепочечных ДНК, обозначается как 4n – тетраплоидия.

В ходе последнего деления при мейозе добавляется еще одно деление без репликации (n-гаплоидная, однацепочная ДНК)

 

 

 

 

Клетки классифицируют по пособности к делению:

а) митотические клетки – постоянно делящиеся: клетки эпителия всех органов, кровяные клетки начальной стадии созревания, сперматогонии;

б) условно постмитотические клетки - это неделящиеся клетки, но сохраняющие способность к делению при действии определенных стимулов. Например, при регенерации. Это - клетки печени, стволовые клетки костной ткани, скелетных мышц;

в) постмитотические клетки – неделящиеся, это - клетки, окончательно потерявшие способность делится: клетки слоев эпидермиса кожи (кроме базальных), нервные клетки, клетки сердечной мышцы, симпласта (волокна), скелетных мышц.

Строение клеток

 

Диаметр большинства животных клеток 10-100 мкм. Клетки ограничены плазматической мембраной. Содержат ядро и цитоплазму. (рис**)

 

Рис

 

 

Плазматическая мембрана имеет толщину 7-10 наннометров – 1/1000000 мм

Плазматическая мембрана (плазмолемма) сохраняет внутреннюю среду клетки и поддерживает постоянство ее состава.

Ядро – окружено двойной оболочкой с порами, содержит ядерный белковый матрикс, хромосомы, вязанные с хромосомами ядрышки, ядерный сок.

Цитоплазма – содержимое клетки, где осуществляются основные процессы жизнедеятельности: дыхание, образование и аккумуляция энергии, синтез белков и других веществ. Различают собственно цитоплазму и ее структурные части (органоиды): рибосомы, митохондрии, эндоплазматическую сеть, комплекс Гольджи, лизосомы, включения, появляющиеся и исчезающие (жировые капли, вакуоли и другие).

Продолжительность жизни клеток различна – от нескольких часов или дней (В-лимфоциты, покровные клетки), до месяцев или лет (клетки соединительной и нервной ткани, Т-лимфоциты). По мере отмирания происходит их восполнение за счет деления сохранившихся (митоз). Между гибелью и восстановлением клеток существует равновесие. Процесс восстановления называется регенерацией (физиологическая или репаративная). Некоторые нервные клетки сохраняются всю жизнь.

Функции ядра и органоидов

 

Ядро – в нем находится генетический наследственный материал -ДНК, заключенная в хромосомах. Она выполняет свою роль через разные формы РНК (информационную, рибосомальную, транспортную), поступающие из ядра в цитоплазму.

Рибосомы – округлые субмикроскопические структуры, состоящие из 2-х частей белковой природы. Образуются из рибонуклеопротеидов, которые содержатся в ядрышках. Объединяются с РНК в полисомы. На рибосомах осуществляется биосинтез белка. Рибосомы, связанные с мембранами эндоплазматического ретикулума, синтезируют белки, которые поступают в комплекс Гольджи и секретируются клеткой наружу. Рибосомы, расположенные в гиалоплазме, синтезируют белки для собственных нужд клетки.

Митохондрии – частицы диаметром 0,5-1,0 мкм, имеют наружную и внутреннюю мембрану. Число их зависит от активности клеток. На складках (кристах) внутренней мембраны и в матриксе митохондрий содержится большое число ферментов, катализирующих окисление органических питательных веществ до СО₂ и Н₂О. Субстраты - углеводы, жирные кислоты, аминокислоты и др. окисляются в несколько этапов. Возникающая при этом энергия используется используется для образования аденозинтрифосфата (АТФ) – основного аккумулятора энергии, необходимой для осуществления биохимических реакций. Молекулы АТФ диффундируют в другие части клетки, где используются для выполнения различной работы. Митохондрии можно назвать силовыми установками клеток, поставляющих энергию для жизнедеятельности организма.

Эндоплазматический ретикулум (ЭР) – это совокупность образованных мембранами полостей – цистерн и каналов, заключающих всю протоплазму. Различают два типа ЭР: шероховатый (ШЭР) и гладкий (ГЭР). Шероховатый - покрыт полирибосомами. В гладком их нет. Здесь синтезируются триглицериды и стероидные гормоны. Накапливаются и выводятся ядовитые продукты через аппарат Гольджи. Эндоплазматический ретикулум в волокнах скелетных мышц участвует в процессах сокращения и расслабления миофибрилл, регулируя концентрацию кальция в саркоплазме.

Аппарат (комплекс) Гольджи (АГ или КГ) – пластинообразная структура, состоящая из утолщенных мешочков, связанных с мелкими пузырьками. Хорошо развит в клетках секреторного типа (железы). Из ШЭР белки поступают в КГ. Здесь они пакуются в виде гранул в пузырьки, которые затем перемещаются, сливаются с плазматической мембраной, разрываются и высвобождаются во внеклеточную среду (экоцитоз). Аналогичным образом выводятся из клетки продукты обмена, а также гормоны, ферменты. В КГ синтезируются полисахариды (гликоген), формируются лизосомы.

Лизосомы – клетки в виде мелких, окруженных мембраной плотных зерен. Содержат большое число (более 20) гидролитических ферментов. Участвуют в процессах внутриклеточного переваривания ненужных клетке собственных и поступивших из вне белков, нуклеиновых кислот (НК), липидов. Эти субстраты избирательно переносятся внутрь лизосом и расщепляются; конечные продукты после переваривания поступают  обратно в цитоплазму.

Реснички – цилиндрические выросты протоплазмы диаметром около 200 нм, покрытые плазматической мембраной. Являются органоидами движения или крепления (рецепции) клетки. Мерцание ресничек в клетке скоординировано, что позволяет создавать ток воды и слизи. Мерцательный эпителий выстилает слизистые оболочки дыхательной и половой системы, полости мозга, участки пищеварительного тракта.