Урок №8 Эукариотическая клетка. (Клеточная мембрана, цитоплазма, ЭПС, рибосомы).
Наука, изучающая строение и функции клеток, называется цитология.
Клетка — элементарная структурная и функциональная единица живого.
Клетки, несмотря на свои малые размеры, устроены очень сложно. Внутреннее полужидкое содержимое клетки получило название цитоплазмы.
Цитоплазма является внутренней средой клетки, где проходят различные процессы и расположены компоненты клетки — органеллы (органоиды).
Цитоплазма эукариотических клеток пронизана трехмерной сетью из белковых нитей, называемых цитоскелетом. Он состоит из трех элементов: микротрубочек, промежуточных филаментов и микрофиламентов.
Цитоскелет является механическим каркасом клетки для поддержания ее формы. Компоненты цитоскелета определяют деление клетки, перемещение органелл внутри клетки и движение цитоплазмы.
Клеточное ядро
Клеточное ядро — это важнейшая часть клетки.
От цитоплазмы ядро отделено оболочкой, состоящей из двух мембран. В оболочке ядра имеются многочисленные поры, они нужны для того, чтобы различные вещества могли попадать из цитоплазмы в ядро и наоборот.
Внутреннее содержимое ядра получило название кариоплазмы, или ядерного сока. В ядерном соке расположены хроматин и ядрышко.
Хроматин представляет собой нити ДНК. Если клетка начинает делиться, то нити хроматина плотно накручиваются спиралью на особые белки, как нитки на катушку. Такие плотные образования хорошо видны в микроскоп и называются хромосомами.
Ядро содержит генетическую информацию и управляет жизнедеятельностью клетки.
Ядрышко представляет собой плотное округлое тело внутри ядра. Обычно в ядре клетки бывает от одного до семи ядрышек. Они хорошо видны между делениями клетки, а во время деления — разрушаются.
Функция ядрышек — синтез РНК и белков, из которых формируются особые органоиды — рибосомы.
Рибосомы участвуют в биосинтезе белка. В цитоплазме рибосомы чаще всего расположены на шероховатой эндоплазматической сети. Реже они свободно взвешены в цитоплазме клетки.
Эндоплазматическая сеть (ЭПС) участвует в синтезе белков клетки и транспортировке веществ внутри клетки.
Значительная часть синтезируемых клеткой веществ (белков, жиров, углеводов) не расходуется сразу, а по каналам ЭПС поступает для хранения в особые полости, уложенные своеобразными стопками, «цистернами», и отграниченные от цитоплазмы мембраной. Эти полости получили название аппарат (комплекс) Гольджи. Чаще всего цистерны аппарата Гольджи расположены вблизи от ядра клетки.
Аппарат Гольджи принимает участие в преобразовании белков клетки и синтезирует лизосомы — пищеварительные органеллы клетки.
Лизосомы представляют собой пищеварительные ферменты, «упаковываются» в мембранные пузырьки, отпочковываются и разносятся по цитоплазме.
В комплексе Гольджи также накапливаются вещества, которые клетка синтезирует для нужд всего организма и которые выводятся из клетки наружу.
Митохондрии — энергетические органоиды клеток. Они преобразуют питательные вещества в энергию (АТФ), участвуют в дыхании клетки.
Митохондрии покрыты двумя мембранами: наружная мембрана гладкая, а внутренняя имеет многочисленные складки и выступы — кристы.
В мембрану крист встроены ферменты, синтезирующие за счёт энергии питательных веществ, поглощённых клеткой, молекулы аденозинтрифосфата (АТФ).
АТФ — это универсальный источник энергии для всех процессов, происходящих в клетке.
Количество митохондрий в клетках различных живых существ и тканей неодинаково.
Например, в сперматозоидах может быть всего одна митохондрия. Зато в клетках тканей, где велики энергетические затраты (в клетках летательных мышц у птиц, в клетках печени), этих органоидов бывает до нескольких тысяч.
Митохондрии имеют собственную ДНК и могут самостоятельно размножаться (перед делением клетки число митохондрий в ней возрастает так, чтобы их хватило на две клетки).
Митохондрии содержатся во всех эукариотических клетках, а вот в прокариотических клетках их нет. Этот факт, а также наличие в митохондриях ДНК позволило учёным выдвинуть гипотезу о том, что предки митохондрий когда-то были свободноживущими существами, напоминающими бактерии. Со временем они поселились в клетках других организмов, возможно, паразитируя в них. А затем за многие миллионы лет превратились в важнейшие органоиды, без которых ни одна эукариотическая клетка не может существовать.
Плазматическая мембрана
Чтобы клетка представляла собой единую систему, необходимо, чтобы все её части (цитоплазма, ядро, органоиды) удерживались вместе. Для этого в процессе эволюции развилась плазматическая мембрана, которая, окружая каждую клетку, отделяет её от внешней среды. Наружная мембрана защищает внутреннее содержимое клетки — цитоплазму и ядро — от повреждений, поддерживает постоянную форму клетки, обеспечивает связь клеток между собой, избирательно пропускает внутрь клетки необходимые вещества и выводит из клетки продукты обмена.
Строение мембраны одинаково у всех клеток. Основу мембраны составляет двойной слой молекул липидов, в котором расположены многочисленные молекулы белков. Некоторые белки находятся на поверхности липидного слоя, другие — пронизывают оба слоя липидов насквозь.
Специальные белки образуют тончайшие каналы, по которым внутрь клетки или из неё могут проходить ионы калия, натрия, кальция и некоторые другие ионы, имеющие маленький диаметр. Однако более крупные частицы (молекулы пищевых веществ — белки, углеводы, липиды) через мембранные каналы пройти не могут и попадают в клетку при помощи фагоцитоза или пиноцитоза:
В том месте, где пищевая частица прикасается к наружной мембране клетки, образуется впячивание, и частица попадает внутрь клетки, окружённая мембраной. Этот процесс называется фагоцитозом (клетки растений поверх наружной клеточной мембраны покрыты плотным слоем клетчатки (клеточной оболочкой) и не могут захватывать вещества при помощи фагоцитоза).
Пиноцитоз отличается от фагоцитоза лишь тем, что в этом случае впячивание наружной мембраны захватывает не твёрдые частицы, а капельки жидкости с растворёнными в ней веществами. Это один из основных механизмов проникновения веществ в клетку.
Когда в клетку путём фагоцитоза или пиноцитоза попадают различные питательные вещества, их необходимо переварить (т. е. белки должны разрушиться до отдельных аминокислот, полисахариды — до молекул глюкозы или фруктозы, липиды — до глицерина и жирных кислот). Чтобы внутриклеточное переваривание стало возможным, фагоцитарный или пиноцитарный пузырёк должен слиться с лизосомой.
В хромопластах содержатся пигменты красного, оранжевого, фиолетового, жёлтого цветов. Этих пластид особенно много в клетках лепестков цветков и оболочек плодов.
Основным запасным веществом клеток растений является крахмал.
У животных клеток нет плотных клеточных стенок. Они окружены клеточной мембраной, через которую происходит обмен веществ с окружающей средой. Снаружи их плазматической мембраны расположен гликокаликс.
Гликокаликс — надмембранный комплекс, характерный для животных клеток, принимающий участие в образовании контактов между клетками.
Также в клетках животных нет крупных вакоулей, но в них есть центриоли (в клеточном центре) и лизосомы.
Клеточный центр принимает участие в делении клетки (центриоли расходятся к полюсам делящейся клетки и образуют веретено деления) и играет важнейшую роль в формировании внутреннего скелета клетки — цитоскелета.
Клеточный центр расположен в цитоплазме всех клеток вблизи от ядра. Из области клеточного центра расходятся многочисленные микротрубочки, поддерживающие форму клетки и играющие роль своеобразных рельсов для движения органоидов по цитоплазме.
У животных и низших растений клеточный центр образован двумя центриолями (образованными микротрубочками, расположенными в цитоплазме под прямым углом друг к другу).
Обрати внимание!
У высших растений клеточный центр центриолей не имеет.
Лизосомы — органоиды грибов и животных, отсутствующие в клетках растений.
Лизосомы, обладая способностью к активному перевариванию пищевых веществ, участвуют в удалении отмирающих в процессе жизнедеятельности частей клеток, целых клеток и органов.
Иногда лизосомы разрушают и саму клетку, в которой образовались.
Пример:
так, например, лизосомы постепенно переваривают все клетки хвоста головастика при его превращении в лягушку. Таким образом, питательные вещества не теряются, а расходуются на формирование новых органов у лягушки.
Таблица «Строение клетки»