Презентация по биологии на тему : "Химическая организация клетки . Неорганические вещества клетки"

Этапы формирования и развития представлений о клетке

• Зарождение понятий о клетке

• 1590г. Братья Янсены (изобретение микроскопа), 1665г. Р. Гук (ввел термин «клетка»), 1680г. А.Левенгук (открыл одноклеточные организмы), 1831г. Р.Броун (открытие ядра).
• 1590г. Братья Янсены (изобретение микроскопа),
• 1665г. Р. Гук (ввел термин «клетка»),
• 1680г. А.Левенгук (открыл одноклеточные организмы),
• 1831г. Р.Броун (открытие ядра).

Этапы формирования и развития представлений о клетке

• Возникновение клеточной теории.

• 1838г. Т.Шлейден (сформулировал вывод: ткани растений состоят из клеток), 1839г. М.Шванн (ткани животных состоят из клеток. Обобщил знания о клетке, сформулировал основное положение клеточной теории : клетки представляют собой структурную и функциональную основу всех живых существ).
• 1838г. Т.Шлейден (сформулировал вывод: ткани растений состоят из клеток),
• 1839г. М.Шванн (ткани животных состоят из клеток. Обобщил знания о клетке, сформулировал основное положение клеточной теории : клетки представляют собой структурную и функциональную основу всех живых существ).

Этапы формирования и развития представлений о клетке

• Развитие клеточной теории.

• 1858г. Р.Вирхов.(утверждал, что каждая новая клетка происходит только от клетки в результате ее деления), 1930г. – создание электронного микроскопа.
• 1858г. Р.Вирхов.(утверждал, что каждая новая клетка происходит только от клетки в результате ее деления),
• 1930г. – создание электронного микроскопа.

Клеточная теория

• клетка – основная единица строения и развития всех живых организмов;
• клетки всех организмов сходны по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности;
• каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;
• в многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемой ими функции и образуют ткани. Из тканей состоят органы, которые тесно связаны между собой и подчинены системам регуляции.

Ткани

Практически все ткани многоклеточных организмов состоят из клеток. С другой стороны, слизевики состоят из неразделённой перегородками клеточной массы со множеством ядер. Сходным образом устроена и сердечная мышца животных. Ряд структур организма (раковины, жемчужины, минеральная основа костей) образованы не клетками, а продуктами их секреции.

Слизевики

Слизевики имеют различные размеры (до полуметра в диаметре). Цвет (жёлтый, розовый, красный, фиолетовый) и форму. Слизевики можно принять за обычную плесень, но под микроскопом видно, что их слагают не гифы, а цитоплазма с многочисленными ядрами. Форма слизевиков может меняться; более того, они способны распадаться на отдельные организмы, а затем соединяться вновь. Слизевики способны двигаться: медленно переползая с места на место, они обеспечивают себя питанием. Перемещающуюся массу слизевиков, представляющую собой, по сути, один организм, называют плазмодием .

Слизевики состоят из неразделённой перегородками клеточной массы со множеством ядер.

Вернуться

• Мелкие организмы могут состоять всего лишь из сотен клеток. Организм человека включает в себя 1014 разновидностей клеток. Самая маленькая из известных сейчас клеток имеет размер 0,2 мкм, самая большая – неоплодотворенное яйцо эпиорниса – весит около 3,5 кг. Типичные размеры растительных и животных клеток составляют от 5 до 20 мкм. При этом между размерами организмов и размерами их клеток прямой зависимости обычно нет.

• Слева истреблённый несколько веков назад эпиорнис. Справа – его яйцо, найденное на Мадагаскаре.

Вернуться

Клеточные структуры и их функции.

• Клетка:

• Ядро Цитоплазма Поверхностный аппарат Особенности растительных клеток
• Ядро
• Цитоплазма
• Поверхностный аппарат
• Особенности растительных клеток

Поверхностный аппарат клеток

• Для того, чтобы поддерживать в себе необходимую концентрацию веществ, клетка должна быть физически отделена от своего окружения. Вместе с тем, жизнедеятельность организма предполагает интенсивный обмен веществ между клетками. Роль барьера между клетками играет поверхностный аппарат клеток, который состоит из :

• Плазматической мембраны;
• Надмембранного комплекса:

• У животных – гликокаликс, У растений – клеточная стенка.
• У животных – гликокаликс, У растений – клеточная стенка.
• У животных – гликокаликс,
• У растений – клеточная стенка.

Состав и строение наружной плазматической мембраны

• Двойной слой липидов ,
• Белки ,
• Углеводы .

Основные функции поверхностного аппарата

• Ограничение внутренней среды клетки, сохранение ее формы,
• Защита от повреждений,
• Рецепторная функция;
• Транспорт веществ через плазматические мембраны

• ( трансмембранный транспорт), Транспорт в мембранной упаковке ( эндоцитоз и экзоцитоз ).
• ( трансмембранный транспорт),
• Транспорт в мембранной упаковке ( эндоцитоз и экзоцитоз ).

Вернуться

Транспорт веществ через плазматические мембраны

• Важной проблемой является транспорт веществ через плазматические мембраны. Он необходим для доставки питательных веществ в клетку, вывода токсичных отходов, создания градиентов для поддержания нервной и мышечной активности. Существуют следующие механизмы транспорта веществ через мембрану:

• диффузия
• осмос
• активный транспорт

Вернуться

Диффузия, осмос

• диффузия обеспечивает перемещение маленьких, незаряженных молекул по градиенту концентрации между молекулами липидов (газы, жирорастворимые молекулы проникают прямо через плазматическую мембрану);
• при облегчённой диффузии растворимое в воде вещество (глюкоза, аминокислоты, нуклеотиды) проходит через мембрану по особому каналу, создаваемому белком-переносчиком;
• осмос (диффузия воды через полупроницаемые мембраны);

Процессы не требуют дополнительной энергии.

Вернуться

Активный транспорт

• активный транспорт - перенос молекул Na + и K+, H+ из области с меньшей концентрацией в область с большей (против градиента концентраций ) посредством специальных транспортных белков.

Процесс требует затраты энергии АТФ

Натрий-калиевый насос

• Обмен осуществляется при помощи специальных белков, образующих в мембране так называемые каналы. На рисунке показана работа такого канала (насоса), обеспечивающего движение ионов натрия и калия через клеточную мембрану.

Натрий-калиевый насос

Внутриклеточная часть белка расщепляет молекулы АТФ. Это обеспечивает выведение из клетки трех ионов натрия и поступление двух ионов калия. Таким образом внутри клетки поддерживается высокая концентрация калия (в 35 раз выше, чем вне клетки) и низкая концентрация натрия (в 14 раз ниже внеклеточной). Это важно для создания электрических потенциалов на мембранах, процесса возбуждения в нервных и мышечных клетках, нормального протекания других внутриклеточных процессов.

Вернуться

Эндоцитоз

• при эндоцитозе мембрана образует впячивания, которые затем трансформируются в пузырьки или вакуоли.

! процесс требует дополнительной энергии

Различают фагоцитоз – поглощение твёрдых частиц (например, лейкоцитами крови) – и пиноцитоз – поглощение жидкостей;

Вернуться

Экзоцитоз

• экзоцитоз – процесс, обратный эндоцитозу; из клеток выводятся непереварившиеся остатки твёрдых частиц и жидкий секрет.

! процесс требует дополнительной энергии

Вернуться

Цитоплазма

1 . Основние вещество цитоплазмы – гиалоплазма (существует в 2 формах: золь - более жидкая и

гель – более густая.

2. Органеллы – постоянные компоненты.

3. Включения –временные компоненты.

Свойство цитоплазмы – циклоз (постоянное движение)

Цитоплазма представляет собой водянистое вещество – цитозоль (90 % воды), в котором располагаются различные органеллы , а также питательные вещества (в виде истинных и коллоидных растворов) и нерастворимые отходы метаболических процессов. В цитозоле протекает гликолиз, синтез жирных кислот, нуклеотидов и других веществ. Цитоплазма является динамической структурой. Органеллы движутся, а иногда заметен и циклоз – активное движение, в которое вовлекается вся протоплазма.

Обязательная часть клетки,

заключенная между плазма-

тической мембраной и ядром.

Основные органеллы

• Мембранные

• Митохондрии Эндоплазматическая сеть Аппарат Гольджи Пластиды Лизосомы
• Митохондрии
• Эндоплазматическая сеть
• Аппарат Гольджи
• Пластиды
• Лизосомы

• Немембранные

• Рибосомы Вакуоли Клеточный центр Органеллы движения
• Рибосомы
• Вакуоли
• Клеточный центр
• Органеллы движения

Вернуться

Митохондрии

• Состав и строение :

• 2 Мембраны Наружная Внутренняя(образует выросты – кристы) Матрикс (внутреннее полужидкое содержимое, включающее ДНК, РНК, белок и рибосомы)
• 2 Мембраны Наружная Внутренняя(образует выросты – кристы)
• Наружная
• Внутренняя(образует выросты – кристы)
• Матрикс (внутреннее полужидкое содержимое, включающее ДНК, РНК, белок и рибосомы)

• Функции:

• Синтез АТФ Синтез собственных органических веществ, Образование собственных рибосом.
• Синтез АТФ
• Синтез собственных органических веществ,
• Образование собственных рибосом.

Внутренняя мембрана сложена в складки, называемые кристами . Возможно, митохондрии некогда были свободнодвижущимися бактериями, которые, случайно проникнув в клетку, вступили с хозяином в симбиоз. Важнейшей функцией митохондрий является синтез АТФ, происходящий за счёт окисления органических веществ.

Митохондрии иногда называют «клеточными электростанциями». Это спиральные, округлые, вытянутые или разветвлённые органеллы, длина которых изменяется в пределах 1,5–10 мкм, а ширина – 0,25–1 мкм. Митохондрии могут изменять свою форму и перемещаться в те области клетки, где потребность в них наиболее высока. В клетке содержится до тысячи митохондрий, причём это количество сильно зависит от активности клетки. Каждая митохондрия окружена двумя мембранами, внутри которых содержатся РНК, белки и митохондриальная ДНК, участвующая в синтезе митохондрий наряду с ядерной ДНК.

Вернуться

Эндоплазматическая сеть

• Строение

• 1 мембрана образует: Полости Канальцы Трубочки На поверхности мембран – рибосомы
• 1 мембрана образует: Полости Канальцы Трубочки
• Полости
• Канальцы
• Трубочки
• На поверхности мембран – рибосомы

• Функции:

• Синтез органических веществ (с помощью рибосом) Транспорт веществ
• Синтез органических веществ (с помощью рибосом)
• Транспорт веществ

Эндоплазматическая сеть – это сеть мембран, пронизывающих цитоплазму эукариотических клеток. Её можно наблюдать только при помощи электронного микроскопа. Эндоплазматическая сеть связывает органеллы между собой, по ней происходит транспорт питательных веществ. Различают гладкую и шероховатую ЭПС. Гладкая ЭПС имеет вид трубочек, стенки которых представляют собой мембраны, сходные по своей структуре с плазматической мембраной. В ней осуществляется синтез липидов и углеводов.

Вернуться

Аппарат Гольджи

• Строение

• Окруженные мембранами полости (цистерны) и связанная с ними система пузырьков.
• Окруженные мембранами полости (цистерны) и связанная с ними система пузырьков.

• Функции

• Накопление органических веществ «Упаковка» органических веществ Выведение органических веществ Образование лизосом
• Накопление органических веществ
• «Упаковка» органических веществ
• Выведение органических веществ
• Образование лизосом

Аппарат Гольджи представляет собой стопку мембранных мешочков (цистерн) и связанную с ними систему пузырьков. На наружной, вогнутой стороне стопки из пузырьков (отпочковывающихся, по-видимому, от гладкой эндоплазматической сети) постоянно образуются новые цистерны, на внутренней стороне цистерны превращаются обратно в пузырьки. Основной функцией аппарата Гольджи является транспорт веществ в цитоплазму и внеклеточную среду, а также синтез жиров и углеводов, в частности, гликопротеина муцина, образующего слизь, а также воска, камеди и растительного клея. Аппарат Гольджи участвует в росте и обновлении плазматической мембраны и в формировании лизосом.

Вернуться

Пластиды

Хромопласты

Лейкопласты

Хлоропласты

• Строение

• 2 мембраны Наружная Внутренняя ( содержащие хлорофилл граны, собранные из стопки тилакоидных мембран ) Матрикс (внутренняя полужидкая среда, содержащая белки, ДНК, РНК и рибосомы)
• 2 мембраны Наружная Внутренняя ( содержащие хлорофилл граны, собранные из стопки тилакоидных мембран )
• Наружная
• Внутренняя ( содержащие хлорофилл граны, собранные из стопки тилакоидных мембран )
• Матрикс (внутренняя полужидкая среда, содержащая белки, ДНК, РНК и рибосомы)

Функции:

• Синтез АТФ Синтез углеводов Биосинтез собственных белков
• Синтез АТФ
• Синтез углеводов
• Биосинтез собственных белков

Пластиды – органеллы, свойственные только растительным клеткам. Они окружены двойной мембраной. Пластиды делятся на хлоропласты , осуществляющие фотосинтез, хромопласты , окрашивающие отдельные части растений в красные, оранжевые и жёлтые тона, и лейкопласты , приспособленные для хранения питательных веществ: белков ( протеинопласты ), жиров ( липидопласты ) и крахмала ( амилопласты ).

Пластиды обладают относительной автономией. Так же, как и митохондрии, образующиеся из предшествующих митохондрий, они рождаются только из родительских пластид. По-видимому, пластиды также произошли от симбиотических прокариот, поселившихся в клетках организма-хозяина миллиарды лет назад.

Вернуться

Лизосомы

• Строение:

• Пузырьки овальной формы (снаружи – мембрана, внутри – ферменты)
• Пузырьки овальной формы (снаружи – мембрана, внутри – ферменты)

Лизосомы представляют собой мембранные мешочки, наполненные пищеварительными ферментами. Особенно много лизосом в животных клетках, здесь их размер составляет десятые доли микрометра.

Лизосомы расщепляют питательные вещества, переваривают попавшие в клетку бактерии, выделяют ферменты, удаляют путём переваривания ненужные части клеток. Лизосомы также являются «средствами самоубийства» клетки: в некоторых случаях (например, при отмирании хвоста у головастика) содержимое лизосом выбрасывается в клетку, и она погибает .

• Функции:

• Расщепление органических веществ, Разрушение отмерших органоидов клетки, Уничтожение отработавших клеток.
• Расщепление органических веществ,
• Разрушение отмерших органоидов клетки,
• Уничтожение отработавших клеток.

Вернуться

Немембранные органеллы. Рибосомы

• Строение:

• Малая Большая
• Малая
• Большая

• Состав:

• РНК (рибосомная) Белки.
• РНК (рибосомная) Белки.
• РНК (рибосомная)
• Белки.

• Функции:

• Обеспечивает биосинтез белка (сборку белковой молекулы из аминокислот).
• Обеспечивает биосинтез белка (сборку белковой молекулы из аминокислот).

субъединицы

Рибосомы – мелкие (15–20 нм в диаметре) органеллы, состоящие из

р-РНК и полипептидов. Важнейшая функция рибосом – синтез белка. Их количество в клетке весьма велико: тысячи и десятки тысяч. Рибосомы могут быть связаны с эндоплазматической сетью или находиться в свободном состоянии. В процессе синтеза обычно одновременно участвуют множество рибосом, объединённых в цепи, называемые полирибосомами .

Вернуться

Клеточный центр

• Строение:

• 2 Центриоли ( расположены перпендикулярно друг другу)
• 2 Центриоли ( расположены перпендикулярно друг другу)

• Состав центриолей:

• Белковые микротрубочки .
• Белковые микротрубочки .
• Белковые микротрубочки .

• Свойства: способны к удвоению
• Функции:

• Принимает участие в делении клеток животных и низших растений
• Принимает участие в делении клеток животных и низших растений

Почти во всех эукариотических клетках имеются полые цилиндрические органеллы диаметром около 25 нм, называющиеся микротрубочками . В длину они могут достигать нескольких микрометров. Стенки микротрубочек сложены из белка тубулина.

В клетках животных и низших растений встречаются центриоли – мелкие полые цилиндры длиной в десятые доли микрометра, построенные из 27 микротрубочек. Во время деления клетки они образуют веретено, вдоль которого выстраиваются хромосомы. Центриолям по структурам идентичны базальные тельца , содержащиеся в жгутиках и ресничках. Эти органеллы вызывают биение жгутиков. Другая функция микротрубочек – транспорт питательных веществ.

Вернуться

Органеллы движения

• Реснички (многочисленные цитоплазматические выросты на мембране).
• Жгутики (единичные цитоплазматические выросты на мембране).
• Псевдоподии (амебовидные выступы цитоплазмы).
• Миофибриллы (тонкие нити длиной до 1 см.).

Вернуться

Ядро

• Ядро имеется в клетках всех эукариот за исключением эритроцитов млекопитающих. У некоторых простейших имеются два ядра, но как правило, клетка содержит только одно ядро. Ядро обычно принимает форму шара или яйца; по размерам (10–20 мкм) оно является самой крупной из органелл.

Ядро

• Строение:

1. Ядерная оболочка (2 мембранная):

• 1. Ядерная оболочка (2 мембранная):

• Наружная мембрана Внутренняя мембрана .
• Наружная мембрана Внутренняя мембрана .
• Наружная мембрана
• Внутренняя мембрана .

2. Ядерный сок ( бе лки, ДНК, вода, мин. соли).

3. Ядрышко (белок и р-РНК).

4. Хромосомы (хроматин):

• 2. Ядерный сок ( бе лки, ДНК, вода, мин. соли). 3. Ядрышко (белок и р-РНК). 4. Хромосомы (хроматин):

ДНК

Белок.

• ДНК Белок.
• ДНК Белок.

Ядро отграничено от цитоплазмы ядерной оболочкой , которая состоит из двух мембран: наружной и внутренней, имеющих такое же строение, как и плазматическая мембрана. Между ними находится узкое пространство, заполненное полужидким веществом. Через множество пор в ядерной оболочке осуществляется обмен веществ между ядром и цитоплазмой (в частности, выход и-РНК в цитоплазму). Внешняя мембрана часто бывает усеяна рибосомами, синтезирующими белок.

Под ядерной оболочкой находится кариоплазма (ядерный сок), в которую поступают вещества из цитоплазмы. Кариоплазма содержит хроматин – вещество, несущее ДНК, и ядрышки . Ядрышко – это округлая структура внутри ядра, в которой происходит формирование рибосом.

Ядро

• Функции:

• Регуляция процесса обмена веществ, Хранение наследственной информации и ее воспроизводство, Синтез РНК, Сборка рибосом (рибосомальный белок + рибосомальная РНК)
• Регуляция процесса обмена веществ,
• Хранение наследственной информации и ее воспроизводство,
• Синтез РНК,
• Сборка рибосом (рибосомальный белок + рибосомальная РНК)

Совокупность хромосом, содержащихся в хроматине, называют хромосомным набором . Число хромосом в соматических клетках диплоидное (2 n ), в отличие от половых клеток, имеющих гаплоидный набор хромосом ( n ).

Важнейшей функцией ядра является сохранение генетической информации. При делении клетки ядро также делится надвое, а находящаяся в нём ДНК копируется (реплицируется). Благодаря этому у всех дочерних клеток также имеются ядра.

Вернуться

Пероксисома

• Пероксисомы (микротельца) имеют округлые очертания и окружены мембраной. Их размер не превышает 1,5 мкм. Пероксисомы связаны с эндоплазматической сетью и содержат ряд важных ферментов, в частности, каталазу, участвующую в разложении перекиси водорода.

Пероксисома клетки листа.

В центре её кристаллическое

белковое ядро.

Вернуться

Цитоскелет, микрофиламенты

• Микротрубочки представляют собой достаточно жёсткие структуры и поддерживают форму клетки, образуя своеобразный цитоскелет . С опорой и движением связана и ещё одна форма органелл – микрофиламенты – тонкие белковые нити диаметром 5–7 нм.

Цитоскелет клетки. Микрофиламенты

окрашены в синий, микротрубочки –

в зеленый, промежуточные волокна –

в красный цвет.

Вернуться

Особенности растительных клеток

• В растительных клетках присутствуют все органеллы, обнаруженные в животных клетках (за исключением центриолей). Однако имеются в них и свойственные только для растений структуры.
• Клеточные стенки растений состоят из целлюлозы, образующей микрофибриллы. В клетках древовидных растений слои целлюлозы пропитываются лигнином, придающим им дополнительную жёсткость.

В растительных клетках присутствуют все органеллы, обнаруженные в животных клетках (за исключением центриолей). Однако имеются в них и свойственные только для растений структуры.

Клеточные стенки растений состоят из целлюлозы, образующей микрофибриллы. В клетках древовидных растений слои целлюлозы пропитываются лигнином, придающим им дополнительную жёсткость. Клеточные стенки служат растениям опорой, предохраняют клетки от разрыва, определяют форму клетки, играют важную роль в транспорте воды и питательных веществ от клетки к клетке. Соседние клетки связаны друг с другом плазмодесмами , проходящими через мелкие поры клеточных стенок.

• Клеточные стенки служат растениям опорой, предохраняют клетки

от разрыва, определяют форму клетки, играют важную роль

в транспорте воды и питательных веществ от клетки к клетке.

• Соседние клетки связаны друг с другом плазмодесмами ,

проходящими через мелкие поры клеточных стенок.

Вернуться

Вакуоли

• Вакуоль – наполненный жидкостью мембранный мешочек. В животных клетках могут наблюдаться небольшие вакуоли, выполняющие фагоцитарную, пищеварительную, сократительную и другие функции. Растительные клетки имеют одну большую центральную вакуоль. Жидкость, заполняющая её, называется клеточным соком . Это концентрированный раствор сахаров, минеральных солей, органических кислот, пигментов и других веществ. Вакуоли накапливают воду, могут содержать красящие пигменты, защитные вещества (например, таннины), гидролитические ферменты, вызывающие автолиз клетки, отходы жизнедеятельности, запасные питательные вещества.

Вернуться