Будова еукаріотичної клітини

 

ЕУКАРІОТИЧНА КЛІТИНА
Поверхневий апарат	Цитоплазма	Ядро
Плазматична мембрана	Надмембранні комплекси	Підмембранні комплекси	Гіалоплазма	Немембранні органели	Одномембранні органели	Двомембранні органели	Органели руху	Включення

 

Частини клітини	Будова	Функції
Поверхневий апарат(клітинна оболонка)
Плазматична мембрана	Плівка, товщиною 10 нм. Має рідинно-мозаїчну будову – до її складу входять: - фосфоліпіди (розміщені подвійним шаром – гідрофобними «хвостами» досередини, гідрофільними «головками» назовні); - білки: периферичні (розміщені на поверхні фосфоліпідного шару), інтегранні (пронизують фосфоліпідний шар).	Оточує протопласт (живий вміст клітини). Є вибірково проникним бар’єром. Регулює обмін речовин між клітиною і середовищем. Бере участь у процесах фагоцитозу (захоплення клітиною твердих часток) і піноцитозу (захоплення клітиною рідини).
Надмембранні комплекси:
Клітинна стінка (у рослин і грибів)	У рослин – структура, основним компонентом якої є полісахарид целюлоза; також містить геміцелюлозу, пектин; може бути просочена суберином (надає водовідштовхуючих властивостей), лігніном (надає твердості); має отвори (пори), через які сусідні клітини сполучаються цитоплазматичними місточками (плазмодесмами). У грибів – структура, основним компонентом якої є нітрогеновмісний полісахарид хітин (рідше целюлоза).	Забезпечує механічну опору і захист. Забезпечує транспорт води і мінеральних солей. Забезпечує виконання спеціалізованих функцій (завдяки суберину в клітинах корка створює водо- і газонепроникний бар’єр; завдяки лігніну в клітинах дерев’янистих волокон забезпечує твердість і міцність деревини).
Глікокалікс (у тварин)	Тонкий поверхневий шар, до складу якого входять: глікопротеїди (комплекси вуглеводів з білками); гліколіпіди (комплекси вуглеводів з ліпідами).	Забезпечує зв’язок клітини з навколишнім середовищем, зв’язок між сусідніми клітинами, позаклітинне травлення, сприйняття подразнень.
Підмембранні комплекси:
Мікро-трубочки	Чисельні порожнисті циліндричні структури, які складаються зі скоротливого білка тубуліну. Утворюють цитоскелет.	Забезпечують опору. Входять до складу центріолей, джгутиків, війок. Беруть участь у формуванні веретена поділу. Забезпечують процес піноцитозу.
Мікро-філаменти	Чисельні ниткоподібні структури, які складаються зі скоротливих білків: актину, міозину. Утворюють цитоскелет.	Забезпечують опору. Забезпечують зміну форми клітини під час її руху, поділу.
Пелікула (у одно-клітинних тварин)	Комплекс, який складається з плазматичної мембрани та опорних структур зовнішнього шару цитоплазми (ектоплазми).	Надає клітинній оболонці певної жорсткості. Забезпечує сталу форму клітини. Забезпечує опору та захист.
Цитоплазма
Гіалоплазма	Матрикс цитоплазми – напіврідка маса колоїдної структури, різноманітного хімічного складу. Може перебувати у двох станах: - золь (в’язкий); - гель (драглистий).	Є середовищем для проходження біохімічних реакцій. Забезпечує рух речовин і клітинних структур всередині клітини. Містить органели і включення.
Немембранні органели:
80S-рибосоми	Щільні тільця, що представлені двома субодиницями (великою і малою). Складаються з рибонуклеопротеїдів (комплексів рРНК з білками). Нанизуючись на іРНК, утворюють полісоми.	Є місцем біосинтезу білків (у функціональному центрі між субодиницями рибосоми відбувається синтез поліпептидного ланцюга на матриці іРНК).
Клітинний центр (центросома) (у тварин і нижчих рослин)	Структура, що складається з двох центріолей циліндричної форми, кожна з яких утворена дев’ятьма триплетами мікротрубочок. Оточений центросферою (щільним шаром цитоплазми).	Бере участь у формуванні веретена поділу (центріолі розходяться до полюсів клітини, між ними натягуються нитки із мікротрубочок).
Одномембранні органели:
Ендоплазма-тична сітка (ЕС) (ендоплазма-тичний ретикулум (ЕР))	Система мембран, які пронизують цитоплазму. Сполучена із плазматичною мембраною, зовнішньою ядерною мембраною, комплексом Гольджі. Є два види: - шорска (гранулярна) ЕС – містить рибосоми; - гладенька (агранулярна) ЕС – не містить рибосом.	Мембрани шорсткої ЕС забезпечують біосинтез білків на рибосомах та їхнє транспортування. На мембранах гладенької ЕС синтезуються ліпіди, вуглеводи, стероїди. Бере участь у формуванні ядерної оболонки після поділу клітини.
Комплекс Гольджі (диктіосоми)	Система мембран, які утворюють цистерни і пухирці. Характеризується полярністю: з одного полюса цистерни безперервно утворюються, з іншого – від них відшнуровуються пухирці. Знаходиться біля ядра.	В цистернах накопичуються і модифікуються білки, синтезовані на шорсткій ЕС (потім транспортуються в пухирцях); синтезуються полісахариди. Бере участь у формуванні ЕС, лізосом, скоротливих вакуолей, клітинних стінок.
Лізосоми	Пухирці, оточені мембраною. Містять гідролітичні (травні) ферменти.	Забезпечують внутрішньоклітинне травлення: здійснюють аутолізис (перетравлюють окремі компоненти клітини), беруть участь в утворенні травних вакуолей (зливаються з фаго- чи піноцитозними пухирцями).
Вакуолі	У рослин – великі порожнини, оточені мембраною (тонопластом), заповнені клітинним соком.     У тварин – невеликі пухирці, оточені мембраною: - скоротливі – переважно одна чи дві; можуть мати систему привідних канальців; - травні (вторинні лізосоми) – утворені від злиття лізосом з фагоцитозними чи піноцитозними пухирцями.	Підтримують тургорний тиск. Запасають поживні речовини, накопичують продукти обміну. Беруть участь у транспорті води і мінеральних солей.     Регулюють осмотичний тиск, виводять надлишок води і розчинні продукти обміну. Здійснюють перетравлення речовин, які потрапили в клітину внаслідок фаго- чи піноцитозу.
Двомембранні органели:
Мітохондрії	Округлі чи паличкоподібні структури, оточені двома мембранами. Зовнішня мембрана гладка, внутрішня утворює вирости (кристи). Заповнені напіврідким матриксом, у якому містяться кільцева ДНК, РНК, 70S-рибосоми.	Є своєрідними «енергетичними станціями» клітини: у матриксі і на мембранах крист проходять процеси внутрішнього дихання – окиснення органічних речовин із вивільненням енергії, за рахунок якої синтезується АТФ.
Пластиди (у рослин): хлоропласти (хромато-фори)   хромопласти   лейкопласти	У формі двоопуклої лінзи (рідше округлі, паличкоподібні чи пластинчасті) структури, оточені двома мембранами. Зовнішня мембрана гладка, внутрішня утворює: - грани – стопки плоских мішечків (тилакоїдів) з фотосинтетичними пігментами (хлорофілами і каротиноїдами); - ламели – плоскі видовжені складки. Заповнені напіврідким матриксом (стромою), у якому містяться кільцева ДНК, РНК, 70S-рибосоми. Забарвлення зелене. Округлі чи паличкоподібні структури, оточені двома мембранами. Зовнішня мембрана гладка, внутрішня утворює кілька виростів. Містять пігменти (каротиноїди). Забарвлення жовте, оранжеве, червоне. Структури різноманітної форми, оточені двома мембранами. Зовнішня мембрана гладка, внутрішня утворює один чи кілька виростів. Безбарвні.	Є місцем проходження процесу фотосинтезу – синтезу органічних речовин з неорганічних (вуглекислого газу і води) з використанням енергії світла.На мембранах тилакоїдів відбувається світлова фаза фотосинтезу, у стромі – темнова. Можуть перетворюватись у хромопласти.     Надають певного забарвлення листкам, квіткам, плодам, коренеплодам тощо.   Запасають поживні речовини (крохмаль). Можуть перетворюватись у хлоропласти та хромопласти.
Органели руху:
Псевдоподії (псевдо-ніжки)	Тимчасові вирости цитоплазми, оточені плазматичною мембраною.	Забезпечують амебоїдний рух одноклітинних організмів, лейкоцитів. Забезпечують фагоцитоз.
Джгутики	Поодинокі тонкі, довгі вирости цитоплазми, оточені плазматичною мембраною. Містять складну структуру з мікротрубочок. В основі мають два базальні тільця.	Забезпечують рух одноклітинних організмів, сперматозоїдів, зооспор. Забезпечують потік рідини у гастральній порожнині кишковопорожнинних.
Війки	Чисельні тонкі вирости цитоплазми, оточені плазматичною мембраною. За будовою схожі на джгутики, але коротші. В основі мають одне базальне тільце.	Забезпечують рух одноклітинних організмів. Забезпечують потік рідини у глотці первиннохордових, переміщення слизу в дихальних шляхах наземних хребетних, яйцеклітини у маткових трубах ссавців тощо.
Включення	Тимчасові структури (крохмальні зерна, білкові гранули, жирові краплини, кристали солей тощо).	Є запасними поживними речовинами або нерозчинними продуктами обміну.
Ядро
Ядерна оболонка	Структура, утворена двома мембранами (зовнішня переходить в ЕС). Має отвори – ядерні пори.	Оточує ядро. Забезпечує його зв’язок із цитоплазмою.
Ядерний сік (каріоплазма)	Напіврідкий матрикс, який заповнює ядро.	Є середовищем для проходження біохімічних реакцій. Містить хроматин, ядерця.
Хроматин (хромосоми)	Нитчаста субстанція, яка складається з ДНК, невеликої кількості РНК і білків (гістонів). Під час поділу клітини хроматин певним чином компактно укладається (відбувається суперспіралізація) і формуються хромосоми. Кожна хромосома представлена двома ідентичними частинами – хроматидами (формуються внаслідок подвоєння (реплікації) ДНК), які сполучені первинною перетяжкою (центромерою). Хроматиди можуть мати вторинні перетяжки, які відокремлюють їхні кінцеві ділянки – теломери. Хромосоми, на відміну від хроматину, видимі у мікроскоп.	Забезпечує збереження, реалізацію та передачу спадкової інформації (ділянки ДНК – гени – несуть закодовану інформацію про первинну структуру білків).
Ядерця	Щільні структури, які складаються з рибонуклеопротеїдів (комплексів рРНК з білками). Також містять внутрішньоядерцевий хроматин. Кількість різна.	Утворюють субодиниці рибосом.

 

КЛІТИННИЙ ЦИКЛ. МІТОЗ

Клітинний цикл – послідовність подій, які відбуваються між утворенням клітини і її поділом на дочірні клітини. Клітинний цикл складається з 3 основних фаз: інтерфази, мітозу (каріокінезу) і цитокінезу.

 

І. Інтерфаза – період, коли клітина росте, функціонує і не ділиться. У цей час синтезуються необхідні для росту і функціонування речовини. В кінці інтерфази відбувається реплікація (самоподвоєння) ДНК, після чого кожна хромосома складається із 2 хроматид, які сполучені центромерою (хромосоми не сформовані, а перебувають у вигляді хроматину).

 

ІІ. Мітоз (каріокінез) – процес поділу ядра, в результаті якого утворюється 2 дочірні ядра з наборами хромосом, що ідентичні хромосомному наборові материнського ядра.

Фази мітозу:

1) профаза – найтриваліша; хроматин спіралізується і конденсується – формуються двохроматидні хромосоми, видимі у мікроскоп; центріолі клітинного центру розходяться до протилежних полюсів клітини, між ними починає формуватись веретено поділу із мікротрубочок; ядерна оболонка руйнується і хромосоми виходять в цитоплазму;

2) метафаза – завершується формування веретена поділу; хромосоми прикріплюються своїми центромерами до ниток веретена і «ковзають» по них доти, доки не розташуються в екваторіальній площині клітини;

3) анафаза – найкоротша; кожна хромосома розділяється на дві хроматиди (центромера розщеплюється на дві частини); нитки веретена відтягують до полюсів окремі хроматиди, які тепер називаються хромосомами;

4) телофаза – хромосоми досягають полюсів клітини, деспіралізуються і переходять в стан хроматину, навколо них формуються ядерні оболонки; веретено поділу руйнується; центріолі реплікуються.

 

ІІІ. Цитокінез – процес розділення цитоплазми між двома дочірніми клітинами:

- у тварин цитоплазма материнської клітини перешнуровується за допомогою мікрофіламентів (при цьому кожна дочірня клітина оточується власною плазматичною мембраною);

- у рослин в екваторіальній частині материнської клітини з участю комплексу Гольджі формується серединна пластинка, біля якої добудовуються клітинні стінки дочірніх клітин (при цьому протопласт кожної дочірньої клітини оточується власною плазматичною мембраною).

 

Біологічне значення мітозу:

- у багатоклітинних організмів мітотичне збільшення кількості клітин забезпечує процеси росту, розвитку, регенерації втрачених чи пошкоджених частин тіла, заміщення відпрацьованих клітин (відновлення організму);

- у одноклітинних організмів мітотичний поділ є механізмом нестатевого розмноження.

 

МЕЙОЗ

Мейоз (редукційний поділ ядра) – процес поділу ядра з утворенням 4 дочірніх ядер, кожне з яких містить вдвічі менше хромосом, ніж вихідне ядро (кількість хромосом змінюється з диплоїдної (2n) до гаплоїдної (1n)).

Мейоз відбувається як два послідовні поділи. Кожен з них має 4 фази – профазу, метафазу, анафазу і телофазу (як і мітоз).

Інтерфаза перед першим поділом мейозу (інтерфаза-І) не відрізняється від інтерфази перед мітозом (клітина росте, синтезує необхідні речовини; відбувається реплікація ДНК, після чого хромосоми стають двохроматидними; хромосоми перебувають у вигляді хроматину). Інтерфаза перед другим поділом (інтерфаза-ІІ) коротка (у ній не відбувається реплікація ДНК) або відсутня.

І. Перший поділ мейозу:

1) профаза-І – найтриваліша; включає 5 стадій (лептотена, зиготена, пахітена, диплотена, діакінез):

- хроматин спіралізується і конденсується (найсильніша спіралізація відбувається навколо гістонів); сильно спіралізовані ділянки чергуються з менш спіралізованими (забарвлені хромосоми мають вигляд разків намиста);

- гомологічні хромосоми (парні, походять від материнського і батьківського організмів, однакові за формою, розміром, містять однакові набори генів) наближаються одна до одної і кон’югують («злипаються» по всій довжині); тепер пари гомологічних хромосом називаються бівалентами; біваленти ще більше вкорочуються і потовщуються (хроматин щільніше укладається);

- гомологічні хромосоми в бівалентах відштовхуються одна від одної, залишаючись з’єднаними в кількох точках – хіазмах;

- в кожній хіазмі відбувається обмін ділянками хроматид між гомологічними хромосомами – кросинговер (в хроматидах виникають нові генні комбінації – відбувається генетична рекомбінація);

- центріолі клітинного центру розходяться до протилежних полюсів клітини, між ними починає формуватись веретено поділу із мікротрубочок; ядерна оболонка руйнується і біваленти виходять в цитоплазму;

2) метафаза-І – завершується формування веретена поділу; біваленти прикріплюються центромерами гомологічних хромосом до ниток веретена (до кожної центромери підходить одна нитка) і розташовуються в екваторіальній площині клітини;

3) анафаза-І – кожний бівалент розділяється на дві двохроматидні хромосоми (центромери при цьому не розщеплюються на дві частини); нитки веретена відтягують хромосоми до полюсів клітини (хромосоми змінені внаслідок кросинговеру – їхні хроматиди неідентичні);

4) телофаза-І – хромосоми досягають полюсів клітини (тепер їхня кількість в одному наборі стала вдвічі менша), деспіралізуються і переходять в стан хроматину, навколо них формуються ядерні оболонки; веретено поділу руйнується; центріолі реплікуються; відбувається цитокінез-І (як при мітозі);

ІІ. Другий поділ мейозу – за своїммеханізмом подібний до мітотичного поділу (різниця тільки в тому, що тут кількість хромосом гаплоїдна); також включає 4 фази: профазу-ІІ, метафазу-ІІ, анафазу-ІІ, телофазу-ІІ; вслід за поділом ядра відбувається цитокінез-ІІ.

У багатьох рослин не відбуваються телофаза-І, цитокінез-І та інтерфаза ІІ – клітина прямо переходить з анафази-І в профазу-ІІ.

В результаті мейозу утворюється 4 клітини, ядра яких містять гаплоїдний набір хромосом.

Біологічне значення мейозу:

- забезпечує у видів зі статевим розмноженням збереження з покоління в покоління сталої кількості хромосом (1n + 1n = 2n);

- відбувається при утворенні гамет у тварин і спор у рослин.

ЦАРСТВО ГРИБИ

 

Царство Гриби налічує близько 80 000 видів.

Гриби – унікальні еукаріотичні гетеротрофні організми, що ведуть прикріплений спосіб життя. Тіло грибів (міцелій або грибниця) не має чітко вираженої клітинної будови (утворене тонкими трубчастими нитками – гіфами). Основним компонентом стінок гіф є хітин (рідше целюлоза). Міцелій може утворювати щільні структури – плодові тіла.

Типи міцелію:

- несептований (одноклітинний) – протоплазма гіф не розділена, містить велику кількість ядер;

- септований (багатоклітинний) – протоплазма гіф розділена на окремі ділянки (компартменти) поперечними перегородками (септами), в яких є отвори (пори); у кожному компартменті міститься різна кількість ядер (одне, два чи кілька).

Групи грибів за особливостями будови:

- нижчі (мають несептований міцелій);

- вищі (мають септований міцелій).

Ріст необмежений.

Живлення гетеротрофне, адсорбтивне (здійснюється шляхом позаорганізмового травлення з подальшим всмоктуванням поживних речовин поверхнею тіла).

Групи грибів способом живлення:

- сапрофіти;

- паразити;

- симбіонти (мутуалісти) – є мікобіонтом лишайників; живуть у симбіозі з вищими рослинами, утворюючи комплекс із коренями – мікоризу (розрізняють: ектотрофну мікоризу – гриб утворює «чохол» навколо кореня; ендотрофну мікоризу – гриб проникає в тканини кореня).

Основна запасна речовина – полісахарид глікоген.

Основний продукт обміну – сечовина.

Розмноження грибів:

- нестатеве:

o вегетативне (частинами міцелію);

o брунькуванням (дочірній організм у вигляді бруньки утворюється на материнському, пізніше відокремлюється);

o спорами (утворюються в спорангіях на особливих гіфах – спорангієносцях);

o конідіями (утворюються на особливих гіфах – конідієносцях);

- статеве (статевий процес передує спороутворенню, відрізняється у представників різних відділів).