клітинні структури клітини. Все про клітину. Структурні компоненти еукаріотичної клітини

Ділить всі клітини (або живі організми) на два типи: прокаріотиі еукаріоти. Прокаріоти - це без'ядерні клітини або організми, до яких належать віруси, прокаріот-бактерії та синьо-зелені водорості, у яких клітина складається безпосередньо з цитоплазми, в якій розташована одна хромосома. молекула ДНК(Іноді РНК).

Еукаріотичні клітинимають ядро, в якому знаходяться нуклеопротеїди (білок гістон + комплекс ДНК), а також інші органоїди. До еукаріотів належать більшість сучасних відомих науці одноклітинних та багатоклітинних живих організмів (у тому числі і рослин).

Будова ограноїдів еукаріотів.

Ядро клітиниє головним та найскладнішим органоїдом клітини, тому його ми розглянемо

Будова клітини

Людський організм, як будь-який інший живий організм, складається з клітин. Вони грають одну з основних ролей у нашому організмі. За допомогою клітин відбувається зростання, розвиток та розмноження.

Тепер давайте згадаємо визначення, що в біології прийнято називати клітиною.

Клітина – це така елементарна одиниця, яка бере участь у будові та функціонуванні всіх живих організмів, крім вірусів. Вона має власний обмін речовин і здатна як самостійно існувати, а й розвиватися, і навіть самовідтворюватися. Коротко можна зробити висновок, що клітина є для будь-якого організму найголовнішим і найнеобхіднішим будівельним матеріалом.

Звісно, ​​неозброєним оком вам навряд чи вдасться розглянути клітину. Але за допомогою сучасних технологій у людини з'явилася чудова можливість не лише під світловим або електронним мікроскопом розглянути саму клітину, а й вивчити її будову, виділити та культивувати її окремі тканини і навіть розкодувати генетичну клітинну інформацію.

А тепер, за допомогою даного малюнка, давайте наочно розглянемо будову клітини:

Будова клітини

Але що цікаво, виявляється, не всі клітини мають однакову будову. Між клітинами живого організму та клітинами рослин існує деяка різниця. Адже в клітинах рослин є пластиди, оболонка та вакуолі з клітинним соком. На зображенні ви можете переглянути клітинна будоватварин і рослин і побачити різницю між ними:

Більше детальну інформаціюпро будову рослинних і тваринних клітин, ви дізнаєтеся, подивившись відео

Як бачите, клітини, хоч і мають мікроскопічні розміри, але їх будова досить складна. Тому ми з вами зараз перейдемо до докладнішого вивчення будови клітини.

Плазматична мембрана клітини

Для надання форми і для того, щоб відокремити клітину від подібних до неї, навколо клітини людини знаходиться мембрана.

Так як мембрана має властивість частково пропускати через себе речовини, то за рахунок цього в клітину надходять потрібні речовини, А відходи з неї виводяться.

Умовно можна сказати, що клітинна мембрана є ультрамікроскопічною плівкою, яка складається з двох мономолекулярних шарів білка і бимолекулярного шару ліпідів, який розташований між цими шарами.

З цього ми можемо зробити висновок, що мембрана клітини грає важливу рольу її будові, оскільки виконує низку певних функцій. Вона грає захисну, бар'єрну та сполучну функцію між іншими клітинами та для зв'язку з навколишнім середовищем.

А тепер давайте на малюнку розглянемо більше докладна будовамембрани:

Цитоплазма

Наступною складовою внутрішнього середовища клітини є цитоплазма. Вона являє собою напіврідку речовину, в якій переміщуються та розчиняються інші речовини. Складається цитоплазма з білків та води.

Усередині клітини відбувається постійний рух цитоплазми, який називають циклозом. Циклоз буває круговим чи сітчастим.

Крім цього, цитоплазма поєднує різні частини клітини. У цьому середовищі розташовуються органоїди клітини.

Органоїди є постійними клітинними структурами з певними функціями.

До таких органоїдів належать такі структури, як цитоплазматичний матрикс, ендоплазматична мережа, рибосоми, мітохондрії тощо.

Зараз ми спробуємо докладніше розглянути ці органоїди та дізнатися, які функції вони виконують.

Цитоплазма

Цитоплазматичний матрикс

Однією з основних частин клітини є цитоплазматичний матрикс. Завдяки йому у клітині відбуваються процеси біосинтезу, яке компоненти містять ферменти, з допомогою яких виробляється енергія.

Цитоплазматичний матрикс

Ендоплазматична мережа

Всередині зона цитоплазми складається з дрібних каналів і різних порожнин. Ці канали, поєднуючись один з одним, утворюють ендоплазматичну мережу. Така мережа неоднорідна за своєю будовою і може бути гранулярною або гладкою.


Ендоплазматична мережа

Клітинне ядро

Найважливішою частиною, яка є практично у всіх клітинах, є клітинне ядро. Такі клітини, у яких є ядро, називають еукаріотами. У кожному клітинному ядрі міститься ДНК. Воно є речовиною спадковості і в ній зашифровано всі властивості клітини.

Клітинне ядро

Хромосоми

Якщо під мікроскопом розглядати будову хромосоми, можна побачити, що вона складається з двох хроматид. Як правило, після поділу ядра хромосома стає однохроматидною. Але вже до початку наступного поділу у хромосоми утворюється ще одна хроматида.

Хромосоми

Клітинний центр

При розгляді клітинного центру можна побачити, що він складається з материнської та дочірньої центріолей. Кожна така центріоль є об'єктом, що має циліндричну форму, стінки утворені дев'ятьма триплетами трубочок, а в середині знаходиться однорідна речовина.

За допомогою такого клітинного центру відбувається розподіл клітин тварин та нижчих рослин.

Клітинний центр

Рибосоми

Рибосоми є універсальними органелами, як у клітинах тварин, і у клітинах рослин. Їх головною функцієює синтез білка у функціональному центрі.

Рибосоми

Мітохондрії

Мітохондрії також є мікроскопічними органелами, але, на відміну від рибосом, мають двомембранну будову, в яких зовнішня мембрана гладка, а внутрішня має різної формивирости, які називають кристи. Мітохондрії відіграють роль дихального та енергетичного центру

Мітохондрії

Апарат Гольджі

А ось за допомогою апарату Гольджі відбувається накопичення та транспортування речовин. Також завдяки цьому апарату відбувається утворення лізосом і синтез ліпідів і вуглеводів.

За будовою апарат Гольджі нагадує окремі тільця, які мають серпоподібну або паличкоподібну форми.

Апарат Гольджі

Пластиди

А ось пластиди для рослинної клітини відіграють роль енергетичної станції. Їм властиве перетворення з одного виду на інший. Пластиди поділяються на такі різновиди, як хлоропласти, хромопласти, лейкопласти.

Пластиди

Лізосоми

Травна вакуоль, здатна розчиняти ферменти зветься лізосоми. Вони є мікроскопічні одномембранні органели, мають округлу форму. Їх кількість безпосередньо залежить від того, наскільки клітина життєдіяльна та який у неї фізичний стан.

У тому випадку, коли відбувається руйнування мембрани лізосоми, то в цьому випадку клітина здатна перетравлює сама себе.

Лізосоми

Способи живлення клітини

А тепер давайте розглянемо способи живлення клітин:

Спосіб живлення клітини

Тут слід зазначити, що білки і полісахариди мають властивість проникати у клітину, шляхом фагоцитозу, тоді як краплі рідини – методом піноцитозу.

Спосіб харчування тварин клітин, при якому до неї потрапляють поживні речовини, називають фагоцитоз. А такий універсальний спосібхарчування будь-яких клітин, у якому поживні речовини потрапляють у клітину вже у розтвердженому вигляді, називають піноцитоз.

Клітинає найменшою та основною структурною одиницеюживих організмів, здатної до самооновлення, саморегуляції та самовідтворення.

Характерні розміри клітин:клітини бактерій – від 0,1 до 15 мкм, клітини інших організмів – від 1 до 100 мкм, іноді досягають 1-10 мм; яйцеклітини великих птахів - до 10-20 см, відростки нервових клітин- До 1 м.

Форма клітиндуже різноманітна: існують кулясті клітини (кокі), ланцюжкові (стрептококи), витягнуті (Палички, або бацили), вигнуті (вібріони), звивисті (спірили), багатогранні, з руховими джгутиками та ін.

Види клітин: прокаріотичні(без'ядерні) та еукаріотичні (мають оформлене ядро).

Еукаріотичніклітини, у свою чергу, поділяються на клітини тварин, рослин та грибів.

Структурна організація еукаріотичної клітини

Протопласт— це живий вміст клітини. Протопласт всіх еукаріотичних клітин складається з цитоплазми (з усіма органоїдами) та ядра.

Цитоплазма- це внутрішній вміст клітини за винятком ядра, що складається з гіалоплазми, занурених у неї орга-іел і (у деяких типах клітин) внутрішньоклітинних включень (запасних поживних речовин та/або кінцевих продуктів обміну).

Гіалоплазма- основна плазма, матрикс цитоплазми, основна речовина, що є внутрішнім середовищемклітини і являє собою в'язкий безбарвний колоїдний розчин(вміст води до 85%) різних речовин: білків (10%), цукрів, органічних та неорганічних кислот, амінокислот, полісахаридів, РНК, ліпідів, мінеральних солейі т.п.

■ Гіалоплазма є середовищем для внутрішньоклітинних реакцій обміну та сполучною ланкою між органелами клітини; вона здатна до оборотних переходів із золю в гель, її склад визначає буферні та осмотичні властивості клітини. У цитоплазмі знаходиться цитоскелет, що складається з мікротрубочок і здатних скорочуватися білкових ниток.

■ Цитоскелет визначає форму клітини та бере участь у внутрішньоклітинному переміщенні органоїдів та окремих речовин. Ядро - найбільший органоїд еукаріотичної клітини, що містить хромосоми, в яких зберігається вся спадкова інформація (див. нижче).

Структурні компонентиеукаріотичної клітини:

■ плазмалема (плазматична мембрана),
■ клітинна стінка (тільки у клітин рослин та грибів),
■ біологічні (елементарні) мембрани,
■ ядро,
■ ендоплазматична мережа (ендоплазматичний ретикулум),
■ мітохондрії,
■ комплекс Гольджі,
■ хлоропласти (тільки у клітин рослин),
■ лізосоми, s
■ рибосоми,
■ клітинний центр,
■ вакуолі (тільки у клітин рослин та грибів),
■ мікротрубочки,
■ вії, джгутики.

Схеми будови тваринної та рослинної клітин наведені нижче:

Біологічні (елементарні) мембрани- Це активні молекулярні комплекси, що розділяють внутрішньоклітинні органоїди та клітини. Усі мембрани мають схожу будову.

Структура та склад мембран:товщина 6-10 нм; складаються в основному з молекул білків та фосфоліпідів.

■Фосфоліпідиутворюють подвійний (бімолекулярний) шар, у якому їх молекули звернені своїми гідрофільними (водорозчинними) кінцями назовні, а гідрофобними (водонерозчинними) кінцями - всередину мембрани.

■ Білкові молекулирозташовуються на обох поверхнях подвійного ліпідного шару ( периферичні білки), пронизують обидва шари молекул ліпідів ( інтегральнібілки, більшість яких — ферменти) або лише один їх шар (напівінтегральні білки).

Властивості мембран: пластичність, асиметрія(склад зовнішнього і внутрішнього шарів і ліпідів, і білків різний), полярність (зовнішній шар заряджений позитивно, внутрішній - негативно), здатність самозамикатися, виборча проникність (при цьому гідрофобні речовини проходять через подвійний ліпідний шар, а гідрофільні - через ).

Функції мембран:бар'єрна (відокремлює вміст органоїду або клітини від довкілля), структурна (забезпечила певну форму, розміри та стійкість органоїду або клітини), транспортна (забезпечує транспорт речовин в органоїд або клітину та з неї), каталітична (забезпечує примембранні біохімічні процеси), регулятивна (бере участь у регуляції обміну речовин та енергії між органоїдом клітиною та зовнішнім середовищем), бере участь у перетворенні енергії та підтримці трансмембранного електричного потенціалу.

Плазматична мембрана (плазмалема)

Плазматична мембрана, або плазмалема, - це біологічна мембранаабо комплекс біологічних мембран, що щільно прилягають один до одного, покривають клітину із зовнішнього боку.

Будова, властивості та функції плазмалеми в основному такі ж, як і у елементарних біологічних мембран.

❖ Особливості будови:

■ зовнішня поверхня плазмалеми містить глікоколікс — полісахаридний шар молекул гліколіпоїдів і глікопротеїдів, які служать рецепторами для «впізнавання» певних хімічних речовин; у тварин клітин вона може бути покрита слизом або хітином, а у рослинних клітин – целюлозою або пектиновими речовинами;

■ зазвичай плазмалема утворює вирости, вп'ячування, складки, мікроворсинки та ін, що збільшують поверхню клітини.

■ Додаткові функції:рецепторна (бере участь у «впізнанні» речовин та у сприйнятті сигналів з навколишнього середовища та передачі їх у клітину), забезпечення зв'язку між клітинами у тканинах багатоклітинного організму, участь у побудові спеціальних структурклітини (джгутиків, вій та ін).

Клітинна стінка (оболонка)

Клітинна стінка- Це жорстка структура, розташована зовні плазмалеми і являє собою зовнішній покрив клітини. Присутня у прокаріотичних клітин та клітин грибів та рослин.

❖Склад клітинної стінки:целюлоза у клітин рослин і хітин у клітин грибів (структурні компоненти), білки, пектини (які беруть участь в утворенні пластинок, що скріплюють стінки двох сусідніх клітин), лігнін (скріплюючий целюлозні волокна в дуже міцний каркас), суберин (відкладається на оболонку зсередини і робить її практично непроникною для води та розчинів) та ін. Зовнішня поверхняклітинної стінки епідермальних клітин рослин містить велика кількістькарбонату кальцію та кремнезему (мінералізація) та покрита гідрофобними речовинами восками та кутикулою (шаром речовини кутину, пронизаним целюлозою та пектинами).

❖ Функції клітинної стінки:служить зовнішнім каркасом, підтримує тургор клітин, виконує захисну та транспортну функції.

Органели клітини

Органели (або органоїди)— це постійні високоспеціалізовані внутрішньоклітинні структури, що мають певну будову та виконують відповідні функції.

❖ За призначенням органели поділяються на:
■ органели загального призначення(мітохондрії, комплекс Гольджі, ендоплазматична мережа, рибосоми, центріолі, лізосоми, пластиди) та
■ органели спеціального призначення (міофібрили, джгутики, вії, вакуолі).
❖ За наявністю мембрани органели поділяються на:
■ двомембранні (мітохондрії, пластиди, клітинне ядро),
■ одномембранні (ендоплазматична мережа, комплекс Гольджі, лізосоми, вакуолі) та
■ немембранні (рибосоми, клітинний центр).
Внутрішній вміст мембранних органел завжди відрізняється р.т навколишньої гіалоплазми.

Мітохондрії- Двомембранні органели еукаріотичних клітин, що здійснюють окислення органічних речовиндо кінцевих продуктів із визволенням енергії, що запасається в молекулах АТФ.

■ Будова:паличкоподібна, куляста та ниткоподібна форми, товщина 0,5-1 мкм, довжина 2-7 мкм; двомембранна, зовнішня мембрана гладка і має високу проникність, внутрішня мембрана утворює складки — кристи, на яких знаходяться тільця сферичної форми — АТФ-соми. У просторі між мембранами накопичуються іони водню 11 , що беруть участь у кисневому диханні.

■ Внутрішній вміст (матрикс):рибосоми, кільцеві ДНК, РНК, амінокислоти, білки, ферменти циклу Кребса, ферменти тканинного дихання (перебувають на кристах).

■ Функції:окислення речовин до СО 2 і Н 2 O; синтез АТФ та специфічних білків; освіту нових мітохондрій в результаті розподілу надвоє.

Пластиди(є тільки у клітин рослин та автотрофних протистів).

■ Види пластид: хлоропласти (зелені), лейкопласти (Безбарвні округлої форми), хромопласти (жовті чи оранжеві); пластиди можуть перетворюватися з одного виду на інший.

■Будова хлоропластів:вони двомембранні, мають округлу або овальну формудовжина 4-12 мкм, товщина 1-4 мкм. Зовнішня мембрана гладка, на внутрішній є тилакоїди - Складки, що утворюють замкнуті дископодібні вп'ячування, між якими знаходиться строма (див. нижче). У вищих рослинтилакоїди зібрані в стопки (на кшталт стовпчика монет) грани , які з'єднані один з одним ламеламі (Одиночними мембранами).

■ Склад хлоропластів:у мембранах тилакоїдів та гран – зерна хлорофілу та інших пігментів; внутрішній вміст (строма): білки, ліпіди, рибосоми, кільцеві ДНК, РНК, ферменти, що беруть участь у фіксації СО 2 запасні речовини.

■Функції пластид:фотосинтез (хлоропласти, що містяться в зелених органах рослин), синтез специфічних білків та накопичення запасних поживних речовин: крохмалю, білків, жирів (лейкопласти), надання фарбування тканин рослин з метою залучення комах-запилювачів та розповсюджувачів плодів та насіння (хромопла).

Ендоплазматична мережа (ЕПС), або ендоплазматичнийретикулум, є у всіх еукаріотичних клітинах.

■Будова:являє собою систему з'єднаних між собою канальців, трубочок, цистерн та порожнин різної форми та розмірів, стінки яких утворені елементарними (одинарними) біологічними мембранами. Розрізняють два типи ЕПС: гранулярну (або шорстку), що містить рибосоми на поверхні каналів і порожнин, і агранулярну (або гладку), що не містить рибосом.

■Функції:поділ цитоплазми клітини на відсіки, що перешкоджають змішанню хімічних процесів, що відбуваються в них; шорстка ЕПС накопичує, ізолює для дозрівання та транспортує, білки, синтезовані рибосомами на її поверхні, синтезує мембрани клітини; гладка ЕПСсинтезує та транспортує ліпіди, складні вуглеводи та стероїдні гормонививодить з клітини отруйні речовини.

Комплекс (або апарат) Гольджі — мембранна органела еукаріотичної клітини, розташована поблизу клітинного ядра, що є системою цистерн і бульбашок і бере участь у накопиченні, зберіганні та транспортуванні речовин, побудові клітинної оболонки та утворенні лізосом.

■Будова:комплекс являє собою диктіосому - стос обмежених мембраною плоских дисковидних мішечків (цистерн), від яких відбруньковуються бульбашки, і систему мембранних трубочок, що зв'язують комплекс з каналами і порожнинами гладкої ЕПС.

■Функції:утворення лізосом, вакуолей, плазмалеми та клітинної стінки рослинної клітини (після її поділу), секреція ряду комплексних органічних речовин (пектинових речовин, целюлози та ін. у рослин; глікопротеїнів, гліколіпідів, колагену, білків молока, жовчі, ряду гормонів та ін.) тварин); накопичення та зневоднення транспортованих по ЕПС ліпідів (з гладкої ЕПС), доопрацювання та накопичення білків (з гранулярної ЕПС та вільних рибосом цитоплазми) та вуглеводів, виведення речовин із клітини.

Зрілі цистерни диктіосоми відшнуровують бульбашки (вакуолі Гольджі), Заповнені секретом, який потім або використовується самою клітиною, або виводиться за її межі.

❖ Лізосоми- клітинні органели, які забезпечують розщеплення складних молекул органічних речовин; утворюються з бульбашок, що відокремлюються від комплексу Гольджі або гладкої ЕПС, і присутні у всіх еукаріотів.

■ Будова та склад:лізосоми - це невеликі одномембранні бульбашки округлої форми діаметром 02-2 мкм; заповнені гідролітичними (травними) ферментами (~40), здатними розщеплювати білки (до амінокислот), ліпіди (до гліцерину та вищих карбонових кислот), полісахариди (до моносахаридів) та нуклеїнові кислоти (до нуклеотидів).

Зливаючись з ендоцитозними бульбашками, лізосоми утворюють травну вакуоль (або вторинну лізосому), де відбувається розщеплення складних органічних речовин; отримані мономери через мембрану вторинної лізосоми надходять у цитоплазму клітини, а неперетравлені (негідролізовані) речовини залишаються у вторинній лізосомі і потім, як правило, виводяться за межі клітини.

■ Функції: гетерофагія— розщеплення чужорідних речовин, що надійшли в клітину шляхом ендоцитозу, аутофагія — знищення непотрібних клітин структур; автоліз - саморуйнування клітини, що відбувається в результаті звільнення вмісту лізос при загибелі або переродженні клітини.

❖ Вакуолі- великі бульбашки або порожнини в цитоплазмі, що утворюються в клітинах рослин, грибів та багатьох протистівта обмежені елементарною мембраною -тонопластом.

■ Вакуолі протистівпідрозділяють на травні та скорочувальні (мають у мембранах пучки еластичних волокон і службовці для осмотичної регуляції. водного балансуклітини).

■Вакуолі рослинних клітинзаповнені клітинним соком - водним розчином різних органічних і неорганічних речовин. Вони також можуть бути отруйні і дубильні речовини і кінцеві продукти життєдіяльності клітин.

■Вакуолі рослинних клітин можуть зливатися в центральну вакуолю, яка займає до 70-90% об'єму клітини і може бути пронизана тяжами цитоплазми.

Функції:накопичення та ізоляція запасних речовин та речовин, призначених для екскреції; підтримка тургор-ного тиску; забезпечення зростання клітини з допомогою розтягування; регуляція водяного балансу клітини.

♦Рібосоми- органели клітини, присутні у всіх клітинах (у кількості кількох десятків тисяч), розташовані на мембранах гранулярної ЕПС, в мітохондріях, хлоропластах, цитоплазмі та зовнішній ядерної мембранита здійснюють біосинтез білків; субодиниці рибосом утворюються в ядерцях.

■ Будова та склад:рибосоми -найдрібніші (15-35 нм) немембранні гранули округлої та грибоподібної форми; мають два активні центри (аміноацильний та пептидильний); складаються з двох нерівних субодиниць - великий (у вигляді півсфери з трьома виступами і каналом), що містить три молекули РНК і білок, і малої (що містить одну молекулу РНК і білок); субодиниці з'єднуються за допомогою іону Mg+.

■ Функція:синтез білків із амінокислот.

❖ Клітинний центр- органела більшості клітин тварин, деяких грибів, водоростей, мохів і папоротей, розташована (в інтерфазі) в центрі клітини поблизу ядра і служить центром ініціації складання мікротрубочок .

■ Будова:клітинний центр складається з двох центріолей та центросфери. Кожна центріоль (рис. 1.12) має вигляд циліндра довжиною 0,3-0,5 мкм та діаметром 0,15 мкм, стінки якого утворені дев'ятьма триплетами мікротрубочок, а середина заповнена однорідною речовиною. Центріолі розташовані перпендикулярно один одному і оточені щільним шаром цитоплазми з мікротрубочками, що радіально розходяться, утворюють променисту центросферу. При розподілі клітини центріолі розходяться до полюсів.

■ Основні функції: утворення полюсів поділу клітин та ахроматинових ниток веретена поділу (або мітотичного веретена), що забезпечує рівноцінний розподіл генетичного матеріалу між дочірніми клітинами; в інтерфазі спрямовує пересування органел у цитоплазмі.

Цитоскслст клітини - це система мікрофіламентів і мікротрубочок , що пронизують цитоплазму клітини, пов'язаних із зовнішньою цитоплазматичною мембраною та ядерною оболонкою та підтримують форму клітини.

■Мікрофналаменти- тонкі, здатні скорочуватися нитки товщиною 5-10 нм і які складаються з білків ( актина, міозину та ін.). Знаходяться в цитоплазмі всіх клітин і ложноножках рухомих клітин.

Функції:мікрофналаменти забезпечують рухову активністьгіалоплазми, що безпосередньо беруть участь у зміні форми клітини при розпластуванні та амебоїдному русі клітин протистів, беруть участь в утворенні перетяжки при розподілі клітин тварин; одні з основних елементів цитоскелету клітини.

■ Мікротрубочкитонкі порожнисті циліндри (діаметром 25 нм), що складаються з молекул білка тубуліна, розташовані спіральними або прямолінійними рядами в цитоплазмі еукаріотичних клітин.

Функції:мікротрубочки утворюють нитки веретена поділу, входять до складу центріолей, вій, джгутиків, беруть участь у внутрішньоклітинному транспорті; одні з основних елементів цитоскелету клітини.

Органели руху — джгутики та вії , присутні у багатьох клітинах, але найчастіше зустрічаються у одноклітинних організмів.

■ Вії- Численні цитоплазматичні короткі (довжиною 5-20 мкм) вирости на поверхні плазмалеми. Є на поверхні різних видів клітин тварин та деяких рослин.

■ Джгутики- поодинокі цитоплазматичні вирости на поверхні клітин багатьох протистів, зооспор та сперматозоїдів; ~10 разів довше вій; служать для пересування.

■ Будова:вії та джгутики (рис. 1.14) складаються їх мікротрубочок, розташованих за системою 9×2+2 (дев'ять подвійних мікротрубочок - дублетів утворюють стінку, в середині розташовані дві одиночні мікротрубочки). Дублети здатні ковзати один щодо одного, що призводить до згинання вії або джгутика. В основі джгутиків і вій є базальні тільця, ідентичні, за структурою центріолі.

■ Функції: вії та джгутики забезпечують пересування самих клітин або навколишньої рідини та зважених у ній частинок.

Увімкнення

Увімкнення- непостійні (існуючі тимчасово) компоненти цитоплазми клітини, вміст яких змінюється залежно від функціонального стануклітини. Розрізняють трофічні, секреторні та екскреторні включення.

■ Трофічні включення- Це запаси поживних речовин (жир, крохмальні та білкові зерна, глікоген).

■ Секреторні включення- Це продукти життєдіяльності залоз внутрішньої та зовнішньої секреції (гормони, ферменти).

■ Екскреторні включення- Це продукти обміну речовин у клітині, що підлягають виведенню з клітини.

Ядро та хромосоми

Ядро- Найбільша органела; є обов'язковим компонентом всіх еукаріотичних клітин (за винятком клітин ситоподібних трубок флоеми вищих рослин та зрілих еритроцитів ссавців). У більшості клітин є одне ядро, але існують дво- і багатоядерні клітини. Виділяють два стани ядра: інтерфазний і поділяється

Інтерфазне ядроскладається з ядерної оболонки(що відокремлює внутрішній вміст ядра від цитоплазми), ядерного матриксу (каріоплазми), хроматину та ядерців. Форма та розміри ядра залежать від виду організму, типу, віку та функціонального стану клітини. Відрізняється високим змістомДНК (15-30%) та РНК (12%).

■ Функції ядра:зберігання та передача спадкової інформаціїу вигляді постійної структури ДНК; регуляція (через систему білкового синтезу) всіх процесів життєдіяльності клітини

❖ Ядерна оболонка(або каріолема) складається із зовнішньої та внутрішньої біологічних мембран, між якими знаходиться перинуклеарний простір. На внутрішній мембрані є білкова платівка, що надає форму ядру. Зовнішня мембрана з'єднана з ЕПС та несе на собі рибосоми. Оболонка пронизана ядерними порами, якими відбувається обмін речовин між ядром і цитоплазмою. Число пір непостійне і залежить від розмірів ядра та його функціональної активності.

■ Функції ядерної оболонки:вона відокремлює ядро ​​від цитоплазми клітини, регулює транспорт речовин з ядра в цитоплазму (РНК, субодиниць рибосом) та з цитоплазми в ядро ​​(білків, жирів, вуглеводів, АТФ, води, іонів).

❖ Хромосома- Найважливіша органела ядра, що містить одну молекулу ДНК в комплексі зі специфічними білками гістонами та деякими іншими речовинами, більша частина яких знаходиться на поверхні хромосоми.

Залежно від фази життєвого циклуклітини хромосоми можуть бути в двох станах — деспіралізованому та спіралізованому.

» У деспіралізованому стані хромосоми перебувають у період інтерфази клітинного циклуутворюючи невидимі в оптичний мікроскоп нитки, що становлять основу. хроматину .

■ Спіралізація, що супроводжується укорочуванням та ущільненням (у 100-500 разів) ниток ДНК, відбуваються у процесі поділу клітини ; при цьому хромосоми набувають компактної форми і стають видимими оптичний мікроскоп.

Хроматин- один із компонентів ядерної речовини в період інтерфази, основу якого складають деспіралізовані хромосоми у вигляді мережі довгих тонких ниток молекул ДНК у комплексі з гістонами та іншими речовинами (РНК, ДНК полімеразою, ліпідами, мінеральними речовинамита ін.); добре фарбується барвниками, що застосовуються у гістологічній практиці.

■ У хроматині ділянки молекули ДНК навиваються на гістони, утворюючи нуклеосоми (на вигляд нагадують намисто).

Хроматида— це структурний елемент хромосоми, що є ниткою молекули ДНК у комплексі з білками гістонами та іншими речовинами, багаторазово складену як суперспіраль і упаковану у вигляді паличкоподібного тільця.

■ При спіралізації та упаковці окремі ділянки ДНК укладаються закономірним чином так, що на хроматидах утворюються поперечні смуги, що чергуються.

❖ Будова хромосоми (рис. 1.16). У спіралізованому стані хромосома є паличкоподібною структурою розмірами близько 0,2-20 мкм, що складається з двох хроматид і розділену на два плечі первинною перетяжкою, званої центромірою. Хромосоми можуть мати вторинну перетяжку, що відокремлює ділянку, яка називається супутником. У деяких хромосом є ділянка ( ядерцевий організатор ), у якому закодована структура рибосомних РНК (р-РНК).

Типи хромосомзалежно від їхньої форми: рівноплечі , нерівноплечі (центроміра зміщена від середини хромосоми), паличкоподібні (центромір знаходиться близько до кінця хромосоми).

Після анафази мітозу та анафази мейозу II хромосоми складаються з однієї хромітиди, а після реплікації (подвоєння) ДНК на синтетичній (S) стадії інтерфази – з двох сестринських хромітид, з'єднаних один з одним в області центроміру. Під час поділу клітини до центроміру прикріплюються мікротрубочки веретена поділу.

❖ Функції хромосом:
■ містять генетичний матеріал - молекули ДНК;
■ здійснюють синтез ДНК (при подвоєнні хромосом у S-ієріод клітинного циклу) та і-РНК;
■ регулюють синтез білків;
■ контролюють життєдіяльність клітини.

Гомологічні хромосоми- Хромосоми, що відносяться до однієї пари, однакові за формою, розмірами, розташування центромір, що несуть однакові гени і визначають розвиток одних і тих же ознак. Гомологічні хромосоми можуть відрізнятися алелями генів, що містяться в них, і обмінюватися ділянками в ході мейозу (кросинговер).

Автосомихромосоми в клітинах роздільностатевих організмів, однакові у самців і самок одного виду (це всі хромосоми клітини за винятком статевих).

Статеві хромосоми(або гетерохромосоми ) - це хромосоми, що несуть гени, що визначають стать живого організму.

Диплоїдний набір(позначається 2п) - хромосомний набір соматичної клітини, у яких кожна хромосома має парну їй гомологічну хромосому . Одну із хромосом диплоїдного набору організм отримує від батька, іншу – від матері.

■ Диплоїдний набір людини становить 46 хромосом (з них 22 пари гомологічних хромосом і дві статеві хромосоми: у жінок дві Х-хромосоми, у чоловіків - по одній X-і Y-хромосомі).

Гаплоїдний набір (позначається 1л) - одинарний хромосомний набір статевий клітини ( гамети ), в якому хромосоми не мають парних гомологічних хромосом . Гаплоїдний набір утворюється при формуванні гамет у результаті мейозу, коли з кожної нари гомологічних хромосом у гамету потрапляє лише одна.

Каріотип— це сукупність постійних кількісних та якісних морфологічних ознакхарактерних для хромосом соматичних клітин організмів цього виду (їх кількість, розмір і форма), за якими можна однозначно ідентифікувати диплоїдний набір хромосом.

Ядрішко- Округле, сильно ущільнене, не обмежене

мембраною тільце розміром 1-2 мкм. У ядрі є одне або кілька ядерців. Ядрішко утворюється навколо ядерцевих організаторів кількох хромосом, що притягуються один до одного. Під час поділу ядра ядерця руйнуються і знову формуються наприкінці поділу.

■ Склад: білок 70-80%, РНК 10-15%, ДНК 2-10%.
■ Функції: синтез р-РНК та т-РНК; збирання субодиниць рибосом.

Каріоплазма (або нуклеоплазма, каріолімфа, ядерний сік ) - це безструктурна маса, Що заповнює простір між структурами ядра, в яку занурені хроматин, ядерця, а також різні внутрішньоядерні гранули. Містить воду, нуклеотиди, амінокислоти, АТФ, РНК та білки-ферменти.

Функції:забезпечує взаємозв'язок ядерних структур; бере участь у транспорті речовин з ядра в цитоплазму та з цитоплазми в ядро; регулює синтез ДНК під час реплікації, синтез і-РНК при транскрипції.

Порівняльна характеристика клітин еукаріотів

Особливості будови прокаріотичної та еукаріотичної клітин

Транспорт речовин

Транспорт речовин- Це процес перенесення необхідних речовинпо організму, до клітин, всередину клітини та всередині клітини, а також видалення відпрацьованих речовин із клітини та організму.

Внутрішньоклітинний транспорт речовин забезпечує гіалоплазма та (у клітин еукаріотів) ендоплазматична мережа (ЕПС), комплекс Гольджі та мікротрубочки. Транспорт речовин буде описано пізніше на цьому сайті.

Способи транспортування речовин через біологічні мембрани:

■ пасивний транспорт (осмос, дифузія, пасивна дифузія),
■ активний транспорт,
■ ендоцитоз,
■ екзоцитоз.

Пасивний транспортне вимагає витрат енергії та відбувається за градієнтом концентрації, густини або електрохімічного потенціалу.

Осмос- це проникнення води (або іншого розчинника) через напівпроникну мембрану з менш концентрованого розчину більш концентрований.

Дифузія- Проникнення речовини через мембрану за градієнтом концентрації (з області з більшою концентрацією речовини в область з меншою концентрацією).

Дифузіяводи та іонів здійснюється за участю інтегральних білків мембрани, що мають пори (канали), дифузія жиророзчинних речовин відбувається за участю ліпідної фази мембрани.

Полегшена дифузіячерез мембрану відбувається за допомогою спеціальних мембранних білків-переносників, дивіться на зображенні.

Активний транспортвимагає витрат енергії, що виділяється при розщепленні АТФ, і служить для перенесення речовин (іонів, моноцукорів, амінокислот, нуклеотидів) проти градієнта їх концентрації чи електрохімічного потенціалу. Здійснюється спеціальними білками-переносниками перміазами , що мають іонні канали та утворюють іонні насоси .

Ендоцитоз- захоплення та обволікання клітинною мембраноюмакромолекул (білків, нуклеїнових кислот тощо) та мікроскопічних твердих харчових частинок ( фагоцитоз ) або крапельок рідини з розчиненими в ній речовинами ( піноцитоз ) та укладання їх у мембранну вакуоль, яка втягується «всередину клітини. Вакуоля потім зливається з лізосомою, ферменти якої розщеплюють молекули захопленої речовини до мономерів.

Екзоцитоз- Процес, зворотний ендоцитозу. За допомогою екзоцитозу клітина виводить внутрішньоклітинні продукти або неперетравлені залишки, укладені у вакуолі або бульбашки.

(ядерні). Прокаріотичні клітини - простіші за будовою, мабуть, вони виникли в процесі еволюції раніше. Еукаріотичні клітини - складніші, виникли пізніше. Клітини, що становлять тіло людини, є еукаріотичними.

Попри різноманіття форм організація клітин всіх живих організмів підпорядкована єдиним структурним принципам.

Прокаріотична клітина

Еукаріотична клітина

Будова еукаріотичної клітини

Поверхневий комплекс тваринної клітини

Складається з глікокаліксу, плазмалемиі розташованого під нею кортикального шару цитоплазми. Плазматична мембрана називається також плазмалемою, зовнішньою клітинною мембраною. Це біологічна мембрана, завтовшки близько 10 нанометрів. Забезпечує насамперед розмежувальну функцію по відношенню до зовнішнього для клітини середовища. Крім цього, вона виконує транспортну функцію. На збереження цілісності своєї мембрани клітина не витрачає енергії: молекули утримуються за тим самим принципом, за яким утримуються разом молекули жиру - гідрофобним частинам молекул термодинамічно вигідніше розташовуватись у безпосередній близькості одна до одної. Глікокалікс являє собою «заякорені» в плазмалемі молекули олігосахаридів, полісахаридів, глікопротеїнів та гліколіпідів. Глікокалікс виконує рецепторну та маркерну функції. Плазматична мембрана тварин клітин в основному складається з фосфоліпідів і ліпопротеїдів з вкрапленими в неї молекулами білків, зокрема поверхневих антигенів і рецепторів. У кортикальному (прилеглому до плазматичній мембрані) шарі цитоплазми знаходяться специфічні елементи цитоскелета - упорядковані певним чином актинові мікрофіламенти. Основною та найважливішою функцією кортикального шару (кортексу) є псевдоподіальні реакції: викидання, прикріплення та скорочення псевдоподій. При цьому мікрофіламенти перебудовуються, подовжуються або коротшають. Від структури цитоскелета кортикального шару залежить форма клітини (наприклад, наявність мікроворсинок).

Структура цитоплазми

Рідку складову цитоплазми називають цитозолем. Під світловим мікроскопом здавалося, що клітина заповнена чимось на кшталт рідкої плазми чи золя, у якому «плавають» ядро ​​та інші органоїди. Насправді, це не так. Внутрішній простір еукаріотичної клітини суворо упорядкований. Пересування органоїдів координується з допомогою спеціалізованих транспортних систем, про мікротрубочок , службовців внутрішньоклітинними «дорогами» і спеціальних білків динеинов і кінезинів , які відіграють роль «двигунів». Окремі білкові молекули також не дифундують вільно по всьому внутрішньоклітинному просторі, а направляються в необхідні компартменти за допомогою спеціальних сигналів на їх поверхні, відомих транспортними системами клітини.

Ендоплазматичний ретикулум

В еукаріотичній клітині існує система перехідних одна в одну мембранних відсіків (трубок і цистерн), яка називається ендоплазматичним ретикулумом (або ендоплазматична мережа, ЕПР або ЕПС). Ту частину ЕПР, до мембран якого прикріплені рибосоми, відносять до гранулярному(або шорсткому) ендоплазматичного ретикулуму, на його мембранах відбувається синтез білків. Ті компартменти, на стінках яких немає рибосом, відносять до гладкому(або агранулярному) ЕПР, що бере участь у синтезі ліпідів. Внутрішні простори гладкого та гранулярного ЕПР не ізольовані, а переходять один в одного та повідомляються з просвітом ядерної оболонки.

Апарат Гольджі

Ядро

Цитоскелет

Центріолі

Мітохондрії

Зіставлення про- та еукаріотичної клітин

Найбільш важливою відмінністюеукаріот від прокаріот довгий часвважалося наявність оформленого ядра та мембранних органоїдів. Однак до 1970-1980-х років. стало ясно, що це лише наслідок більш глибинних відмінностей в організації цитоскелету. Деякий час вважалося, що цитоскелет властивий лише еукаріотам, але в середині 1990-х рр. білки, гомологічні основним білкам цитоскелета еукаріотів, були виявлені і у бактерій.

Саме наявність специфічним чином влаштованого цитоскелету дозволяє еукаріот створити систему рухливих внутрішніх мембранних органоїдів. Крім того, цитоскелет дозволяє здійснювати ендо- та екзоцитоз (як передбачається, саме завдяки ендоцитозу в еукаріотних клітинах з'явилися внутрішньоклітинні симбіонти, у тому числі мітохондрії та пластиди). Інша найважливіша функціяцитоскелета еукаріотів - забезпечення розподілу ядра (мітоз і мейоз) і тіла (цитотомія) еукаріотної клітини (розподіл прокаріотичних клітинок організовано простіше). Відмінності у будові цитоскелета пояснюють й інші відмінності про- і еукаріотів - наприклад, сталість та простоту форм прокаріотичних клітин та значне розмаїття форми та здатність до її зміни у еукаріотичних, а також відносно великі розміри останніх. Так, розміри прокаріотичних клітин становлять у середньому 0,5-5 мкм, розміри еукаріотичних – у середньому від 10 до 50 мкм. Крім того, тільки серед еукаріотів трапляються воістину гігантські клітини, такі як масивні яйцеклітини акул або страусів (у пташиному яйці весь жовток - це одна величезна яйцеклітина), нейрони великих ссавців, відростки яких, укріплені цитоскелетом, можуть досягати десятків санти.

Анаплазія

Руйнування клітинної структури(наприклад, при злоякісних пухлинах) зветься анаплазії.

Історія відкриття клітин

Першою людиною, яка побачила клітини, був англійський вчений Роберт Гук (відомий нам завдяки закону Гука). У році, намагаючись зрозуміти, чому пробкове дерево так добре плаває, Гук став розглядати тонкі зрізи пробки за допомогою вдосконаленого мікроскопа. Він виявив, що пробка розділена на безліч крихітних осередків, що нагадали йому монастирські келії, і він назвав ці осередки клітинами (англійською cell означає «келья, осередок, клітина»). У році голландський майстер Антоній ван Левенгук (Anton van Leeuwenhoek, -) за допомогою мікроскопа вперше побачив у краплі води «звірятків» - живі організми, що рухаються. Таким чином, вже до початку XVIII століття вчені знали, що під великим збільшенням рослини мають пористу будову, і бачили деякі організми, які пізніше отримали назву одноклітинних. Однак клітинна теорія будови організмів сформувалася лише до середині XIXстоліття, після того як з'явилися більше потужні мікроскопита були розроблені методи фіксації та фарбування клітин. Одним з її основоположників був Рудольф Вірхов, однак у його ідеях був присутній ряд помилок: так, він припускав, що клітини слабко пов'язані одна з одною і існують кожна сама по собі. Лише пізніше вдалося довести цілісність клітинної системи.

Див. також

• Порівняння будови клітин бактерій, рослин та тварин

Посилання

• Molecular Biology Of The Cell, 4-е видання, 2002 р. - підручник з молекулярної біології англійською мовою
• Цитологія та генетика (0564-3783) публікує статті російською, українською та англійською мовами на вибір автора, перекладається на англійська мова (0095-4527)

Wikimedia Foundation. 2010 .

Дивитись що таке "Клітка (біологія)" в інших словниках:

Біологія- БІОЛОГІЯ. Зміст: I. Історія біології.............. 424 Віталізм та машинізм. Виникнення емпіричних наук у XVI XVIII ст. Виникнення та розвитку еволюційної теорії. Розвиток фізіології у ХІХ ст. Розвиток клітинного вчення. Підсумки XIX століття. Велика медична енциклопедія

- (cellula, cytus), основна структурно функціональна одиницявсіх живих організмів; елементарна жива система. Може існувати як отд. організм (бактерії, найпростіші, деякі водорості та гриби) або у складі тканин багатоклітинних тварин, … Біологічний енциклопедичний словник

Клітини аеробних спороутворюючих бактерій мають паличкоподібну форму і в порівнянні з неспороносними бактеріями, як правило, більш великих розмірів. Вегетативні форми спороносних бактерій мають більш слабкий активний рух, хоча їм… Біологічна енциклопедія