Строение клетки, органоиды.

Строение клетки

В каждой клетке есть основные (обязательные) части и вспомогательные.

К основным частям клетки относятся: плазматическая мембрана и цитоплазма. Ядро не является обязательной частью клетки, так как существуют прокариотические организмы, не имеющие в клетке оформленного ядра.

К вспомогательным частям клетки относятся органоиды (органеллы). Органоидами называют постоянные структурные компоненты клетки, которые выполняют жизненно важные для клетки функции.

Они бывают двух типов: мембранные и немембранные. Мембранные бывают с одной или двумя мембранами.

Главные части клетки: мембрана и цитоплазма

Плазматическая (клеточная) мембрана образована двойным слоем молекул липидов (бислой) и молекулами белков. В мембране преобладают фосфолипиды. Белки погружены на разную глубину в липидный слой или располагаются на внешней или внутренней поверхности мембраны. К некоторым белкам, находящихся на поверхности, прикреплены углеводы, являющимися указателями типа клеток. Белки мембраны: ферменты; рецепторы; белки, образующие каналы (транспорт ионов в клетку и из нее). Снаружи от мембраны у растительных клеток имеется клеточная стенка. Животные клетки снаружи от мембраны покрыты гликокаликсом – тонким слоем белков и полисахаридов.

Функции мембраны:

1. Барьерная функция (защищает цитоплазму от физических и химических повреждений).

2. Обмен веществ между цитоплазмой и внешней средой.

3. Транспорт веществ: из внешней среды в клетку поступают вода, ионы, неорганические и органические молекулы. Во внешнюю среду выводятся продукты обмена и вещества, синтезированные в клетке. Пассивный транспорт (осмос, диффузия), активный транспорт (фагоцитоз, пиноцитоз, натриево - калиевый насос). Клетки растений не могут захватывать вещества при помощи фагоцитоза, т.к. поверх мембраны покрыты плотным слоем клетчатки.

4 Рецепторная функция – белки рецепторы мембраны передают внутрь клетки сигналы извне.

5. Обеспечивает связь клеток между собой.

Особенностью строения мембраны является расположение липидов сверху и снизу, гидрофобными головками наружу. Между двумя слоями липидов находятся плавающие молекулы белков, что обеспечивает избирательную проницаемость мембраны и транспорт веществ.

Цитоплазма. Основное ее вещество – гиалоплазма (густой коллоидный раствор): 70-90% вода, а
также белки, липиды и неорганические вещества. В цитоплазме (у эукариот) имеется сложная опорная
система – цитоскелет. Цитоскелет состоит из трех элементов: микротрубочек (белок тубулин)–промежуточных филаментов и микрофиламентов (белок актин) Она способна к движению – круговому, струйчатому, ресничному.

Функции:

1.В гиалоплазме протекают процессы обмена веществ в клетке.
2.Обеспечивает взаимодействие ядра и органоидов.
3.Цитоскелет:– механическая функция (поддерживает форму клетки); транспортная (перенос различных веществ, перемещение органоидов); участие в процессах фагоцитоза и пиноцитоза.

4. Является внутренней средой клетки и местом нахождения всех органелл.

Двухмембранные органоиды

Ядро – двухмембранный органоид, состоит из трех частей: ядерной оболочки, кариолимфы и ядрышка.

Функции ядра:

1.В ядре хранится наследственная информация о всех признаках и свойствах клетки и организма в целом.
2. Ядро регулирует все процессы жизнедеятельности, обмена веществ и энергии.

Ядерная оболочка (кариолемма), состоящая из двух мембран с порами: внутренняя – гладкая, наружная переходит в каналы ЭПС. Мембрана представляет бислой липидов с плавающими белками.

Функции кариоплазмы:

1. Отделяет ядро от цитоплазмы. 2. Регулирует транспорт веществ из ядра в цитоплазму (и-РНК, т-РНК, рибосомы) и из цитоплазмы в ядро органические вещества, АТФ.

Ядерный сок, или кариоплазма (коллоидный растворорганических и неорганических веществ), по структуре сходно с цитоплазмой. Функции кариоплазмы: транспорт веществ, является средой, в которой находятся ядрышки и хроматин.

Хроматин – это ДНК, связанная с белками. Перед делением клетки ДНК скручивается, образуя хромосомы. Каждая хромосома образована одной молекулой ДНК в комплексе с основным белком – гистоном. В ДНК заключена наследственная информация клетки.

Ядрышки - плотные округлые тельца, состоящие из белка и РНК. Ядрышки образуются на определенных участках хромосом. Функции ядрышка: формирование половинок (субъединиц) рибосом из рРНК и белка

Митохондрии – полуавтономные органоиды, имеют овальную форму. Они имеют 2 мембраны: наружную и внутреннюю. Внешняя мембрана гладкая, а внутренняя образует многочисленные выступы, складки – кристы. На внутренней мембране находятся дыхательные ферменты и ферменты синтеза АТФ. Матрикс содержит раствор различных ферментов, ДНК, РНК, рибосомы. Способны к делению. Имеют собственную генетическую систему, обеспечивающую самовоспроизводство: ДНК, РНК, рибосом, липидов, углеводов. Могут сами синтезировать белки. Функция: Синтез АТФ, энергетический центр клетки. Происходит преобразование энергии пищевых веществ в энергию АТФ, необходимую для жизнедеятельности клетки и организма (дыхательный центр). Синтез белков, жиров, рибосом, нуклеиновых кислот. Открыты в 1890 году Рихардом Альтмани.

Пластиды – органоиды растительных клеток. Бывают 3-х видов: лейкопласты, хлоропласты, хромопласты.

Лейкопласты – микроскопические бесцветные органеллы, имеющие двухмембранное строение. Внутренняя мембрана образует 2-3 выроста. Форма округлая. Образуются из пропластид.

Функция: служат местом отложения запасных питательных веществ (крахмала). На свету преобразуются в хлоропласты.

Хлоропласты - микроскопические бесцветные органеллы, имеющие двухмембранное строение. Наружная мембрана гладкая, внутренняя образует систему двухслойных пластин – тилакоидов стромы и тилакоидов гран. В мембранах тилакоидов гран между молекулами белков и липидов находятся пигменты – хлорофилл и каротиноиды. В белково-липидном матриксе (строме) находятся собственные рибосомы, ДНК, РНК. Поэтому они являются полуавтономными органеллами. Форма чечевицеобразная. Окраска зеленая, ее придает хлорофилл, органическое нестойкое соединение, которое разрушается при понижении температуры.

Функция: Участвуют в процессе фотосинтеза, способны создавать органические вещества из неорганических при наличии света и пигмента хлорофилла, создают свободный кислород. Синтезируют собственные белки. Могут образовываться из пропластид или лейкопластов, а осенью переходят в хромопласты.

Хромопласты - микроскопические бесцветные органеллы, имеющие двухмембранное строение. Имеют шаровидную форму, образующиеся из хлоропластов принимают форму кристаллов каротиноидов. Окраска желтая, красная, оранжевая. Функция: Придают лепесткам цветков окраску, привлекающую насекомых-опылителей. Осенью придают окраску листьям и плодам.

Одномембранные органоиды

ЭПР (эндоплазматический ретикулум, ЭПС) – система мембран, образующих трубочки, канальцы, цистерны. Вся сеть объединена в единое целое с наружной и ядерной мембранами. Занимает 50% содержимого клетки. Бывает гранулярная (шероховатая) и гладкая (агранулярная). На мембранах шероховатой ЭС расположены рибосомы. Мембраны гладкой лишены рибосом.

Функция: Обеспечивает транспорт веществ внутри клетки и между соседними клетками. Делит клетку на отдельные секции - компарменты, в которых идут реакции, гранулярная ЭС участвует в синтезе и транспорте белков, гладкая – синтезирует и транспортирует углеводы и липиды, АТФ.

Комлекс Гольджи – микроскопические одномембранные органоиды, состоящие из стопочек плоских цистерн, по краям которых ответвляются трубочки, отделяющие мелкие пузырьки (диктиосомы). Подвижная и меняющаяся органелла. Обнаружен в 1898 году К. Гольджи.

Функции: Образование лизосом, синтез углеодов и липидов, их накопление в цистернах, накопление, упаковка, выведение органических веществ и продуктов распада. В растительной клетке участвуют в построении клеточной стенки.

Лизосомы – микроскопические одномембранные органоиды округлой формы. Их число зависит от физиологического состояния и жизнедеятельности клетки. В лизосомах находятся лизирующие (растворяющие) ферменты, синтезированные на рибосомах.

Функции: защитная (автолиз – саморастворение) органелл в условиях голодания, переваривание пищи, попавшей в животную клетку при фагоцитозе или пиноцитозе.

Вакуоли у растений - крупные полости, заполненные клеточным соком – водой с растворенными в ней сахарами и другими органическими и неорганическими веществами. Осмотические резервуары клеток. В клеточном соке могут содержаться пигменты, придающие синюю, фиолетовую, малиновую окраску лепесткам и другим частям растений. У растений одна или несколько вакуолей. В старых клеток одна, крупная, занимает центр клетки. В молодых - много и более мелкие. Функции: запасающая (накопление питательных веществ, солей, пигментов, поддержание тургорного давления в клетке. У животных клеток вакуоли мелкие сократительные, пищеварительные, участвуют в удалении ненужных веществ и переваривании пищевых частиц

Органоиды немембранного строения

Клеточный центр - ультрамикроскопическая органелла немембранного строения. Состоит из 2-х центриолей цилиндрической формы, стенки образованы девятью триплетами трубочек, в середине находится однородное вещество. Центриоли перпендикулярны друг другу.

Рибосомы - ультрамикроскопические органеллы (20нм) округлой или грибовидной формы, состоящие из двух субъединиц – большой и малой. Они не имеют мембранного строения и состоят из белка и 4-х молекул рРНК, образуются в ядрышке ядра. Объединяются вдоль молекулы иРНК в цепочку – полисомы - в цитоплазме.

Функция: синтез белка на рибосомах по матричному принципу (по шаблону)

Органоиды движения: реснички, жгутики, псевдоподии, миофибриллы.

Реснички – многочисленные цитоплазматические выросты на поверхности мембраны. Функция: удаление частичек пыли (реснитчатый эпителий носовой полости), продвижение жидкости или слизи, передвижение организмов (инфузории, планария).

Жгутики- единичные цитоплазматические выросты на поверхности клетки Функция: передвижение

(сперматозоиды, зооспоры, хламидомонада, лямблии).

Псевдоподии (ложноножки) – амебовидные непостоянные выступы цитоплазмы. Функция: захват пищи, передвижение у одноклеточных животных (амебы)

Миофибриллы – тонкие нити до 1 см длиной и больше. Функция: служат для сокращения мышечных волокон.

Включения – непостоянные компоненты цитоплазмы, содержание которых меняется в зависимости от функционального состояния клетки (капли жира или масла, кристаллы крахмала и солей).

Функция: запасание питательных веществ.

Цитоскелет состоит из микротрубочек, промежуточных филаментов и микрофиламентов. Они нестабильны: постоянно собираются и разбираются.

Микротрубочки цитоскелета, представляющие собой жесткую структуру, присутствуют в цитоплазме эукариотов, в выростах, которые называются жгутиками и ресничками.

Микрофиламенты состоят из актина и других белков. Микрофиламенты животных и растительных клеток взаимодействуют с белком миозином. При этом их система имеет способность к сокращению.

Функции: благодаря микрофиламентам, происходит движение белков вдоль мембраны цитоплазмы. Актин, содержащийся в них, принимает участие в мышечных сокращениях, фагоцитозе, движениях клетки, а также в процессе слияния сперматозоидов и яйцеклеток. Микротрубочки активно участвуют в поддержании клеточной формы. Еще одна их функция - транспортная. Они переносят органеллы. Они могут выполнять механическую работу, куда входит перемещение митохондрий и ресничек. Особо важная роль принадлежит микротрубочкам в процессе клеточного деления