Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Морфология клетки. Структурные компоненты
ЦИТОПЛАЗМЫ И ЯДРА. КЛЕТОЧНЫЕ МЕМБРАНЫ. ТРАНСПОРТ ВЕЩЕСТВ ЧЕРЕЗ ПЛАЗМоЛЕМУ. 1.1. ЗНАЧЕНИЕ ТЕМЫ. Цитоплазма и цитоскелет. Циклоз. Органеллы цитоплазмы – мембранные и немембранные, назначение и принципы функционирования. Включения в клетках и их функции. Ядро – центральный информативный аппарат клетки. Структура интерфазного ядра. Хромосомный и геномный уровни организации материала. Хроматин: эухроматин и гетерохроматин. Методы изучения структуры и функционирования клетки. 1.2. ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ. Общая: Структурно- функциональная организация эукариотической клетки. Химический состав клетки: макро- и микроэлементы. Вода, значение связей в процессах жизнедеятельности клетки. Органические структуры – углесовместимость вещества живых организмов. 1.3. КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ: 1.3.1. Уметь находить и определять на микропрепаратах клетки и их основные компоненты. 1.3.2. Получить представление о субмикроскопическом строении клеточных структур. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ Основными структурными компонентами эукариотических клеток являются клеточные мембраны, ядро, цитоплазма с цитоскелетом, органеллы и включения (рис. 2). 1. Клеточная мембрана или плазмалемма, представляет тонкую биологическую пленку, которая ограничивает клетку. все известные биологические мембраны образуют замкнутые пространства - компартменты. Таким образом, главная функция клеточной мембраны - обеспечить поступление в клетку веществ и сохранить постоянство ее состава, то есть клеточный гомеостаз. Рис. 2. Современная схема строения клетки по данным электронной микроскопии: 1 — цитоплазматический матрикс; 2 — комплекс Гольджи; 3 — клеточный центр; 4 — эндоплазматическая сеть; 5 — митохондрия; 6 — ядро; 7 — ядрышко; 8 — кариоплазма; 9 — хроматин; 10 – лизосома; 11 –экзоцитоз через цитоплазматическую мембрану, 12 – микроворсинки
Основу плазмалеммы составляет двойной слой липидов, расположенных перпендикулярно поверхности. Липиды представлены фосфолипидами и холестеролом. Именно они обеспечивают структурную целостность мембраны. Оба вида липидов амфипатические, один конец молекулы - “головка’'’ - полярный гидрофильный, другой конец - “двойной хвост” неполярный гидрофобный. Если гидрофильную головку отделить от молекулы, она растворится в воде. Гидрофобный хвост, подобно растительному маслу, в воде не растворим.
Гидрофильные головки липидов обращены кнаружи, а гидрофобные концы спрятаны вовнутрь. Липидный бислой плазмалеммы прикрыт с обеих сторон белками, которые подразделяются на два класса. Первый класс - трансмембранные белки. Определенная часть их молекулы встроена в двойной липидный слой и пронизывает его насквозь. Таким образом в мембране возникают белковые поры. Второй класс составляют периферические белки, которые не встроены в липиды, а находятся на поверхности. Здесь они вступают в связь с определенными трансмембранными белками. Тем не менее, их можно отделить от мембраны и растворить в воде, в то время как трансмембранные белки не отделимы от липидов и не растворимы в водной среде. Периферические белки сконцентрированы на внутренней, а также наружной поверхности плазмалеммы, где они преобладают. На наружной поверхности к ним примыкают углеводы, формирующие тонкое покрытие клетки - гликокаликс. Мембранный транспорт различных оформленных частиц в клетке происходит путем эндоцитоза и экзоцитоза. При эндоцитозе клетки поглощают макромолекулы и частицы, окружая их небольшим участком клеточной мембраны. Последняя впячивается внутрь клетки, образуя везикулы (пузырьки). Если везикулы мелкие и содержат внеклеточную жидкость, процесс называется пиноцитоз. Если же они содержат крупные оформленные частицы, то формируются фагосомы, а явление известно, как фагоцитоз. Экзоцитоз - это выход веществ из клетки в виде гранул секрета или вакуолей с клеточной жидкостью. 2. Ядро - центральный аппарат клетки, с которым связано хранение и передача генетической информации, обмен веществ, движение и размножение. Форма ядра чаще округлая или вытянутая, реже дольчатая. От цитоплазмы его отделяет ядерная оболочка. Она состоит из наружной и внутренней ядерных мембран, разделенных бесструктурным веществом. Мембраны имеют многочисленные поры, обеспечивающие избирательную связь с цитоплазмой. Каждая пора встроена в крупную дисковидную структуру, называемую поровый комплекс ядерной оболочки. Заполнено ядро гомогенной массой - нуклеоплазмой. В ее состав входят нуклеиновые кислоты и белки.
Комплекс ядерной ДНК со структурными белками гистонами и негистоновыми белками, содержащимися в больших количествах, называют хроматином. На цитологических препаратах хроматин имеет вид глыбок различной величины и формы. В период деления клетки в ядре выявляются митотические хромосомы. Они выглядят как короткие палочковидные тельца, обладающие особой индивидуальностью и функцией. Важным компонентом ядра является одно или несколько ядрышек. Это мелкие круглые тельца с высоким содержанием РНК и белка. Ядрышковая РНК участвует в регуляции синтетических процессов в цитоплазме клетки. 3. Цитоплазма объединяет все живое вещество клетки, за исключением ядра и ограничивающих клетку мембран. Гомогенная бесструктурная масса цитоплазмы получила название гиалоплазмы. В ней во взвешенном состоянии находятся органеллы и включения. Агрегатное состояние цитоплазмы бывает жидкое - золь и вязкое - гель. Основу цитоплазмы формирует цитоскелет клетки. Цитоскелет - сложная сеть микротрубочек и белковых филаментов (нитей). Микротрубочки играют роль направляющих. Это своеобразные рельсы, по которым передвигаются органеллы. Филаменты выполняют сократительную функцию. Цитоплазма и некоторые структуры, расположенные в ней, могут перемещаться. Данное явление известно как ток цитоплазмы. Он особенно интенсивен в растительных клетках по причине их крупных размеров и жесткости стенок. Движения цитоплазмы зависят от состояния среды клетки и температуры, световых стимулов, химических компоненов и требует затрат энергии.
4. Органеллы и включения находятся в цитоплазме. Органеллы - это постоянные высокодифференцированные внутриклеточные образования, выполняющие определенные функции. Внутреннее пространство любой внутриклеточной органеллы, ее компартмент, ограничено специализированными мембранами. Выделяют две большие группы органелл. 1. Органеллы общего значения - обязательны для жизнедеятельности всех клеток. 2. Специальные органеллы - выполняют направленные функции в клетках с узкой специализацией (реснички и жгутики, миофибриллы и нейрофибриллы). По принципу организации внутриклеточные компоненты подразделяются на одномембранные и двумембранные. Одномембранные компоненты имеют вид каналов, цистерн, пузырьков ограниченных одной мембраной и тесно взаимосвязанных. Сюда можно отнести: а) эндоплазматический ретикулум; б) комплекс Гольджи; в) лизосомы; г) вакуоли у растительных клеток и некоторых простейших. Двумембранные компоненты - это митохондрии и пластиды. Наружная мембрана их всегда гладкая, внутренняя образует выросты, имеющие важное функциональное значение. Систему двойных мембран имеет также ядро - центральный аппарат клетки. Ядерные мембраны содержат поры. Немембранные структуры клетки немногочисленны и в той или иной мере связаны с системой мембран. В число их входят: а) рибосомы, состоящие из двух субъединиц; б) центросома, локализованная вблизи ядра; в) органеллы движения клеток – жгутики, реснички и миофибриллы; г) разнообразные клеточные включения.
Органеллы общего значения Эндоплазматический ретикулум (ЭР) - разветвленная внутриклеточная структура, представленная системой субмикроскопических канальцев с расширениями - цистернами.. Существует два типа ЭР. Гранулярный ЭР, мембраны которого содержат рибосомы (рис. 4). Рибосомы - это ультрамикроскопические сферические гранулы, состоящие из двух половинок - большой и малой субъединиц, а также рибосомальной РНК. Главное назначение их - участие в синтезе белка. Гладкий ЭР несет мембраны, лишенные рибосом. Здесь происходит синтез липидов и углеводов. ЭР объединен с ядром клетки, поскольку наружная мембрана ядра непосредственно переходит в мембраны ЭР. Гладкий и гранулярный ЭР связаны друг с другом, но отличаются по составу содержащихся в них белков. Митохондрии. В конце прошлого века в цитоплазме различных клеток были выявлены нитевидные и: гранулярные структуры. Ученый Бенда назвал их митохондрии, от греческого “митос” - нить и “хондрос” - зерно. Как показала электронная микроскопия, митохондрии имеют наружную и внутреннюю мембрану (рис. 5).
Комплекс Гольджи. Указанная органелла названа именем открывшего ее итальянца Карелло Гольджи в 1896 г. По данным электронной микроскопии он состоит из диктиосом. Каждая диктиосома представляет стопку плоских мешочков-цистерн (рис. 6). Число цистерн в одной диктиосоме 5 - 7. От краев цистерн отделяются микропузырьки. Основная функция комплекса Гольджи заключается в накоплении и конденсации продуктов синтезируемых эндоплазматическим ретикулумом и в образовании лизосом.
Лизосомы. Лизосомы представляют сферические частицы размерами 0,5 - 2,0 мкм. Они имеют плотную липопротеиновую мембрану. содержат большой набор гидролитических ферментов. Они необходимы для процессов внутриклеточного пищеварения. Другой важной функцией лизосом является автолиз - посмертное растворение структурных компонентов клетки под действием ферментов лизосом. Центросома. Открыл эту структуру голландский ученый Ван-Бенеден, в 1876 г., но название предложил цитолог Бовери, опять-таки, используя греческую терминологию: “центрум” - центр и “сома” - тело. Типичная центросома представлена двумя центриолями. Они соединены перемычкой центродесмозой и окружены «лучистой» сферой - астросферой. При электронной микроскопии центриоли имеют вид цилиндра, стенки каждого образованы микротрубочками, собранными попарно. Центросома обеспечивает процесс митоза, формируя митотический аппарат клетки. Пластиды – органеллы свойственные автотрофным клеткам, способных к синтезу органических соединений. Пластиды отличаются по окраске: 1) бесцветные – лейкопласты, 2) окрашенные в зеленый цвет – хлоропласты, 3) различные желто-красные оттенки – хромопласты. Все пластиды имеют мембранный принцип строения. Наиболее сложно организованы хлоропласты, содержащие зеленый пигмент хлорофилл, необходимый для фотосинтеза. Тело хлоропласта состоит из белков и липидов. Внутренняя мембрана хлоропласта ограничивает большую центральную область называемую строма. Она пронизана системой параллельных дисковидных мешочков, возникших в результате впячивания внутренней мембраны. Это тилакоиды, содержащие фотосинтезирующую систему поглощения света и цепь транспорта электронов. В строме также находятся рибосомы, крахмальные зерна и цитоплазматическая ДНК. Органеллы специального значения Реснички и жгутики встречаются у одноклеточных организмов (бактерии, простейшие) и у клеток в составе тканей (клетки эпителия трахеи). Они связаны с элементами движения, которые характерны определенным видам клеток. Миофибриллы имеются в мышечных клетках и обеспечивают сокращение мыщц. Нейрофибриллы - являются обязательным компонентом многих нервных клеток и их отростков. Участвуют в передаче возбуждения. Включения - непостоянные компоненты клетки, возникающие в результате внутриклеточного метаболизма или других процессов жизнедеятельности клетки. В функциональном отношении все включения подразделяются на три группы: трофические, секреторные и специальные, Трофические включения отражают повседневный метаболизм клетки. Они представлены гранулами гликогена, белковыми зернами, каплями жира. Секреторные включения характерны, в основном, для железистых клеток. Специальные включения присутствуют в высокоспециализированных клетках. К этой группе относят гранулы пигмента меланина, плотно заполняющего цитоплазму меланоцитов - особых клеток с защитной функцией.
Клеточная мембрана. Клетка со всех сторон окружена плотно прилегающей мембраной, которая приспосабливается к любому изменению её формы с кажущейся лёгкой пластичностью. Эта мембрана называется плазматической мембраной, или плазмалеммой (греч. plasma - форма; lemma - оболочка). Клеточная мембрана или плазмолема, представляет тонкую биологическую пленку, которая ограничивает клетку. Все известные биологические мембраны образуют замкнутые пространства – компартменты. Таким образом, главная функция клеточной мембраны – обеспечить поступление в клетку веществ и сохранить постоянство ее состава, то есть клеточной. Все клетки отделены от окружающей среды плазматической мембраной. Клеточные мембраны не являются непроницаемыми барьерами. Клетки способны регулировать количество и тип проходящих через мембраны веществ, а часто и направление движения. Общая характеристика клеточных мембран:
Рис 7. В настоящее время наибольшим признанием пользуется жидкостно-мозаичная модель мембраны, предложенная в 1972 году Сингером и Николсоном (Singer, Nicolson). Согласно этой модели мембрана состоит из бислоя липидов, в котором плавают (или закреплены) белковые молекулы, образуя в нём своеобразную мозаику. Мембранные белки могут пронизывать бислой насквозь (интегральный белок - 1), примыкать к бислою (периферический белок - 2) или погружаться в него. Многие белки мембраны являются гликопротеинами (3), а мембранообразующие липиды - гликолипидами (4). на схеме также показаны: холестерол (5); углевод (6); элементы цитоскелета (7).
Функции клеточных мембран: · ограничение клеточного содержимого от окружающей среды · регуляция обменных процессов на границе "клетка - окружающая среда" · передача гормональных и внешних сигналов, контролирующих рост и дифференцировку клеток · участие в процессе клеточного деления. Типы проникновения веществ в клетку через мембраны: · соответствующее значение рН и концентрации ионов · доставку питательных веществ · выведение токсичных отходов · секрецию различных полезных веществ · создание ионных градиентов, необходимых для нервной и мышечной активности. Регуляция обмена веществ через мембраны зависит от физических и химических свойств мембран и идущих через них ионов или молекул. Другой источник водного потенциала - давление. Вода перемещается из области более высокого водного потенциала в область более низкого независимо от причины, создающей это различие. Например, вода, находящаяся на вершине водопада, обладает потенциальной энергией. При падении воды, ее потенциальная энергия переходит в кинетическую, которая может быть превращена в механическую и способна совершить работу.
Признаки диффузии: каждая молекула движется независимо от других; эти движения хаотичны. Диффузия - процесс медленный. Но она может быть ускорена в результате тока плазмы, метаболической активности.
Пропуская воду, клеточные мембраны в то же время не пропускают большинство растворённых в ней веществ. Такие мембраны называют полупроницаемыми, а диффузию через такие мембраны - осмосом. Эндоцитоз и экзоцитоз Эндоцитоз и экзоцитоз - это два активных процесса, посредством которых различные материалы транспортируются через мембрану либо в клетки (эндоцитоз), либо из клеток (экзоцитоз). При эндоцитозе плазматическая мембрана образует впячивания или выросты, которые затем, отшнуровываясь, превращаются в пузырьки или вакуоли. Различают два типа эндоцитоза: 1. Фагоцитоз - поглощение твердых частиц. Специализированные клетки, осуществляющие фагоцитоз, называются фагоцитами. 2. Пиноцитоз - поглощение жидкого материала (раствор, коллоидный раствор, суспензия). Часто при этом образуются очень мелкие пузырьки (микропиноцитоз). Экзоцитоз - процесс, обратный эндоцитозу. Таким способом выводятся гормоны, полисахариды, белки, жировые капли и другие продукты клетки. Они заключаются в пузырьки, ограниченные мембраной, и подходят к плазмалемме. Обе мембраны сливаются, и содержимое пузырька выводится в среду, окружающее клетку.
|
|||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-21; просмотров: 596; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.218.91.239 (0.039 с.) |