Елемент от структурата на жива огнена клетка. Структурата на човешката клетка. Съществени разлики между растителни и животински клетки

Химичен състав на живите организми

Химичният състав на живите организми може да бъде изразен в две форми: атомна и молекулярна. Атомният (елементен) състав показва съотношението на атомите на елементите, включени в живите организми. Молекулярният (веществен) състав отразява съотношението на молекулите на веществата.

Химичните елементи са част от клетките под формата на йони и молекули на неорганични и органични вещества. Най-важните неорганични вещества в клетката са водата и минералните соли, най-важните органични вещества са въглехидратите, липидите, протеините и нуклеиновите киселини.

Водата е преобладаващият компонент на всички живи организми. Средното съдържание на вода в клетките на повечето живи организми е около 70%.

Минералните соли във воден клетъчен разтвор се дисоциират на катиони и аниони. Най-важните катиони са K+, Ca2+, Mg2+, Na+, NHJ, анионите са Cl-, SO2-, HPO2-, H2PO-, HCO-, NO-.

Въглехидрати - органични съединения, състоящи се от една или много молекули прости захари. Съдържанието на въглехидрати в животинските клетки е 1-5%, а в някои растителни достига 70%.

Липиди - мазнини и мастноподобни органични съединения, практически неразтворими във вода. Съдържанието им в различните клетки варира значително: от 2-3 до 50-90% в клетките на растителните семена и мастната тъкан на животните.

катерици са биологични хетерополимери, чиито мономери са аминокиселини. Само 20 аминокиселини участват в образуването на протеини. Те се наричат ​​основни или основни. Някои от аминокиселините не се синтезират в животните и хората и трябва да се набавят от растителни храни (те се наричат ​​есенциални).

Нуклеинова киселина. Има два вида нуклеинови киселини: ДНК и РНК. Нуклеиновите киселини са полимери, чиито мономери са нуклеотиди.

Клетъчна структура

Появата на клетъчната теория

• Робърт Хук открива клетки в секция от корк през 1665 г. и за първи път използва термина „клетка“.
• Антъни ван Льовенхук открива едноклетъчните организми.
• Матиас Шлайден през 1838 г. и Томас Шван през 1839 г. формулират основните принципи на клетъчната теория. Те обаче погрешно вярваха, че клетките възникват от първично неклетъчно вещество.
• Рудолф Вирхов доказва през 1858 г., че всички клетки се образуват от други клетки чрез клетъчно делене.

Основни принципи на клетъчната теория

1. Клетката е структурната единица на всички живи същества. Всички живи организми са изградени от клетки (с изключение на вирусите).
2. Клетката е функционалната единица на всички живи същества. Клетката проявява целия комплекс от жизнени функции.
3. Клетката е единица за развитие на всички живи същества. Нови клетки се образуват само в резултат на делене на оригиналната (майчината) клетка.
4. Клетката е генетичната единица на всички живи същества. Хромозомите на клетката съдържат информация за развитието на целия организъм.
5. Клетките на всички организми са сходни по химичен състав, структура и функции.

Видове клетъчна организация

Сред живите организми само вирусите нямат клетъчна структура. Всички други организми са представени от клетъчни форми на живот. Има два вида клетъчна организация: прокариотна и еукариотна. Прокариотите включват бактерии, еукариотите включват растения, гъби и животни.

Прокариотните клетки са относително прости. Те нямат ядро, областта, където се намира ДНК в цитоплазмата, се нарича нуклеоид, единствената молекула на ДНК е кръгла и не е свързана с протеини, клетките са по-малки от еукариотните клетки, клетъчната стена включва гликопептид - муреин, няма мембранни органели, техните функции се изпълняват от инвагинации на плазмената мембрана, рибозомите са малки, няма микротубули, така че цитоплазмата е неподвижна, а ресничките и флагелите имат специална структура.

Еукариотните клетки имат ядро, в което са разположени хромозоми - линейни ДНК молекули, свързани с протеини; различни мембранни органели са разположени в цитоплазмата.

Растителните клетки се отличават с наличието на дебела целулозна клетъчна стена, пластиди и голяма централна вакуола, която измества ядрото към периферията. Клетъчният център на висшите растения не съдържа центриоли. Въглехидратът за съхранение е нишестето.

Гъбичните клетки имат клетъчна стена, съдържаща хитин, централна вакуола в цитоплазмата и нямат пластиди. Само някои гъби имат центриол в клетъчния център. Основният резервен въглехидрат е гликогенът.

Животинските клетки, като правило, имат тънка клетъчна стена, не съдържат пластиди и централна вакуола; клетъчният център се характеризира с центриол. Въглехидратът за съхранение е гликогенът.

Устройство на еукариотна клетка

Типичната еукариотна клетка има три компонента: мембрана, цитоплазма и ядро.

Клетъчната мембрана

Отвън клетката е заобиколена от мембрана, чиято основа е плазмената мембрана или плазмалемата, която има типична структура и дебелина от 7,5 nm.

Клетъчната мембрана изпълнява важни и много разнообразни функции: определя и поддържа формата на клетката; предпазва клетката от механични ефекти от проникване на увреждащи биологични агенти; осъществява приемането на много молекулярни сигнали (например хормони); ограничава вътрешното съдържание на клетката; регулира метаболизма между клетката и околната среда, като осигурява постоянството на вътреклетъчния състав; участва в образуването на междуклетъчни контакти и различни видове специфични издатини на цитоплазмата (микровили, реснички, флагели).

Въглеродният компонент в мембраната на животинските клетки се нарича гликокаликс.

Обменът на вещества между клетката и околната среда се извършва постоянно. Механизмите на транспортиране на вещества в и извън клетката зависят от размера на транспортираните частици. Малките молекули и йони се транспортират от клетката директно през мембраната под формата на активен и пасивен транспорт.

В зависимост от вида и посоката се разграничават ендоцитоза и екзоцитоза.

Абсорбцията и освобождаването на твърди и големи частици се наричат ​​съответно фагоцитоза и обратна фагоцитоза; течни или разтворени частици се наричат ​​пиноцитоза и обратна пиноцитоза.

Цитоплазма

Цитоплазмата е вътрешното съдържание на клетката и се състои от хиалоплазма и различни вътреклетъчни структури, разположени в нея.

Хиалоплазмата (матрикс) е воден разтвор на неорганични и органични вещества, които могат да променят своя вискозитет и са в постоянно движение. Способността за движение или движение на цитоплазмата се нарича циклоза.

Матрицата е активна среда, в която протичат много физични и химични процеси и която обединява всички елементи на клетката в една система.

Цитоплазмените структури на клетката са представени от включвания и органели. Включванията са относително нестабилни, намират се в определени типове клетки в определени моменти от живота, например като източник на хранителни вещества (нишестени зърна, протеини, капки гликоген) или продукти, които трябва да бъдат освободени от клетката. Органелите са постоянни и основни компоненти на повечето клетки, имат специфична структура и изпълняват жизненоважна функция.

Мембранните органели на еукариотната клетка включват ендоплазмен ретикулум, апарат на Голджи, митохондрии, лизозоми и пластиди.

Ендоплазмения ретикулум. Цялата вътрешна зона на цитоплазмата е изпълнена с множество малки канали и кухини, стените на които са мембрани, подобни по структура на плазмената мембрана. Тези канали се разклоняват, свързват се един с друг и образуват мрежа, наречена ендоплазмен ретикулум.

Ендоплазменият ретикулум е разнороден по своята структура. Известни са два вида му: гранулиран и гладък. На мембраните на каналите и кухините на гранулираната мрежа има много малки кръгли тела - рибозоми, които придават на мембраните груб вид. Мембраните на гладкия ендоплазмен ретикулум не носят на повърхността си рибозоми.

Ендоплазменият ретикулум изпълнява много различни функции. Основната функция на гранулирания ендоплазмен ретикулум е участието в протеиновия синтез, който се осъществява в рибозомите.

Синтезът на липиди и въглехидрати се извършва върху мембраните на гладкия ендоплазмен ретикулум. Всички тези синтезни продукти се натрупват в канали и кухини и след това се транспортират до различни органели на клетката, където се консумират или натрупват в цитоплазмата като клетъчни включвания. Ендоплазменият ретикулум свързва основните органели на клетката.

апарат на Голджи

В много животински клетки, като например нервните клетки, той приема формата на сложна мрежа, разположена около ядрото. В клетките на растенията и протозоите апаратът на Голджи е представен от отделни сърповидни или пръчковидни тела. Структурата на този органел е подобна в клетките на растителни и животински организми, въпреки разнообразието на неговата форма.

Апаратът на Голджи включва: кухини, ограничени от мембрани и разположени на групи (5-10); големи и малки мехурчета, разположени в краищата на кухините. Всички тези елементи образуват единен комплекс.

Апаратът на Голджи изпълнява много важни функции. По каналите на ендоплазмения ретикулум към нея се транспортират продуктите от синтетичната дейност на клетката - белтъци, въглехидрати и мазнини. Всички тези вещества първо се натрупват, а след това под формата на големи и малки мехурчета навлизат в цитоплазмата и или се използват в самата клетка по време на нейния живот, или се отстраняват от нея и се използват в тялото. Например в клетките на панкреаса на бозайниците се синтезират храносмилателни ензими, които се натрупват в кухините на органела. След това се образуват мехурчета, пълни с ензими. Те се екскретират от клетките в панкреатичния канал, откъдето се вливат в чревната кухина. Друга важна функция на този органел е, че върху неговите мембрани се осъществява синтезът на мазнини и въглехидрати (полизахариди), които се използват в клетката и които са част от мембраните. Благодарение на дейността на апарата на Голджи се случва обновяване и растеж на плазмената мембрана.

Митохондриите

Цитоплазмата на повечето животински и растителни клетки съдържа малки тела (0,2-7 микрона) - митохондрии (гръцки "mitos" - нишка, "chondrion" - зърно, гранула).

Митохондриите се виждат ясно в светлинен микроскоп, с който можете да изследвате тяхната форма, местоположение и да преброите броя им. Вътрешната структура на митохондриите е изследвана с помощта на електронен микроскоп. Митохондриалната обвивка се състои от две мембрани - външна и вътрешна. Външната мембрана е гладка, не образува гънки или израстъци. Вътрешната мембрана, напротив, образува множество гънки, които са насочени към митохондриалната кухина. Гънките на вътрешната мембрана се наричат ​​кристи (на латински "crista" - хребет, израстък) Броят на кристите варира в митохондриите на различните клетки. Може да има от няколко десетки до няколкостотин от тях, с особено много кристи в митохондриите на активно функциониращи клетки, като мускулни клетки.

Митохондриите се наричат ​​„електростанции“ на клетките, тъй като основната им функция е синтезът на аденозинтрифосфорна киселина (АТФ). Тази киселина се синтезира в митохондриите на клетките на всички организми и е универсален източник на енергия, необходима за жизнените процеси на клетката и целия организъм.

Новите митохондрии се образуват от разделянето на митохондриите, които вече съществуват в клетката.

Лизозоми

Те са малки кръгли тела. Всяка лизозома е отделена от цитоплазмата с мембрана. Вътре в лизозомата има ензими, които разграждат протеини, мазнини, въглехидрати и нуклеинови киселини.

Лизозомите се приближават до хранителна частица, която е влязла в цитоплазмата, сливат се с нея и се образува една храносмилателна вакуола, вътре в която има хранителна частица, заобиколена от лизозомни ензими. Веществата, образувани в резултат на смилането на хранителните частици, навлизат в цитоплазмата и се използват от клетката.

Притежавайки способността да усвояват активно хранителните вещества, лизозомите участват в отстраняването на клетъчни части, цели клетки и органи, които умират по време на жизненоважна дейност. Образуването на нови лизозоми се случва постоянно в клетката. Ензимите, съдържащи се в лизозомите, както всички други протеини, се синтезират върху рибозомите в цитоплазмата. След това тези ензими преминават през ендоплазмения ретикулум до апарата на Голджи, в чиито кухини се образуват лизозоми. В тази форма лизозомите навлизат в цитоплазмата.

Пластиди

Пластидите се намират в цитоплазмата на всички растителни клетки. В животинските клетки няма пластиди. Различават се три основни вида пластиди: зелени – хлоропласти; червено, оранжево и жълто - хромопласти; безцветни - левкопласти.

Органели, които нямат мембранна структура, също са необходими за повечето клетки. Те включват рибозоми, микрофиламенти, микротубули и клетъчен център.

Рибозоми. Рибозомите се намират в клетките на всички организми. Това са микроскопични кръгли тела с диаметър 15-20 nm. Всяка рибозома се състои от две частици с различен размер, малки и големи.

Една клетка съдържа много хиляди рибозоми; те са разположени или върху мембраните на гранулирания ендоплазмен ретикулум, или лежат свободно в цитоплазмата. Рибозомите съдържат протеини и РНК. Функцията на рибозомите е протеинов синтез. Синтезът на протеини е сложен процес, който се извършва не от една рибозома, а от цяла група, включваща до няколко десетки обединени рибозоми. Тази група рибозоми се нарича полизома. Синтезираните протеини първо се натрупват в каналите и кухините на ендоплазмения ретикулум и след това се транспортират до органели и клетъчни места, където се консумират. Ендоплазменият ретикулум и рибозомите, разположени върху неговите мембрани, представляват единен апарат за биосинтеза и транспорт на протеини.

Микротубули и микрофиламенти

Нишковидни структури, състоящи се от различни контрактилни протеини и определящи двигателните функции на клетката. Микротубулите приличат на кухи цилиндри, чиито стени се състоят от протеини - тубулини. Микрофиламентите са много тънки, дълги нишковидни структури, съставени от актин и миозин.

Микротубулите и микрофиламентите проникват в цялата цитоплазма на клетката, образувайки нейния цитоскелет, причинявайки циклоза, вътреклетъчни движения на органели, разминаване на хромозомите по време на разделянето на ядрен материал и др.

Клетъчен център (центрозома). В животинските клетки близо до ядрото има органел, наречен клетъчен център. Основната част на клетъчния център се състои от две малки тела - центриоли, разположени в малък участък от уплътнена цитоплазма. Всеки центриол има формата на цилиндър с дължина до 1 µm. Центриолите играят важна роля в клетъчното делене; участват в образуването на делителното вретено.

В процеса на еволюция различни клетки се адаптират да живеят в различни условия и да изпълняват специфични функции. Това изисква наличието на специални органели в тях, които се наричат ​​специализирани за разлика от органоидите с общо предназначение, обсъдени по-горе. Те включват контрактилни вакуоли на протозои, миофибрили на мускулни влакна, неврофибрили и синаптични везикули на нервни клетки, микровили на епителни клетки, реснички и флагели на някои протозои.

Ядро

Ядрото е най-важният компонент на еукариотните клетки. Повечето клетки имат едно ядро, но се срещат и многоядрени клетки (в редица протозои, в скелетните мускули на гръбначните животни). Някои високоспециализирани клетки губят своите ядра (червените кръвни клетки на бозайници, например).

Ядрото, като правило, има сферична или овална форма, по-рядко може да бъде сегментирано или веретенообразно. Ядрото се състои от ядрена обвивка и кариоплазма, съдържаща хроматин (хромозоми) и нуклеоли.

Ядрената обвивка се образува от две мембрани (външна и вътрешна) и съдържа многобройни пори, през които се извършва обмен на различни вещества между ядрото и цитоплазмата.

Кариоплазмата (нуклеоплазма) е желеобразен разтвор, съдържащ различни протеини, нуклеотиди, йони, както и хромозоми и ядро.

Ядрото е малко кръгло тяло, интензивно оцветено и намиращо се в ядрата на неделящите се клетки. Функцията на нуклеола е синтеза на рРНК и свързването й с протеини, т.е. сглобяване на рибозомни субединици.

Хроматинът е бучки, гранули и нишковидни структури, образувани от ДНК молекули в комплекс с протеини, които са специфично оцветени с определени багрила. Различните участъци от ДНК молекулите в хроматина имат различна степен на спирализиране и следователно се различават по интензитет на цвета и естеството на генетичната активност. Хроматинът е форма на съществуване на генетичен материал в неделящи се клетки и осигурява възможност за удвояване и внедряване на съдържащата се в него информация. По време на клетъчното делене ДНК спиралите и хроматиновите структури образуват хромозоми.

Хромозомите са плътни, интензивно оцветени структури, които са единици на морфологичната организация на генетичния материал и осигуряват точното му разпределение по време на клетъчното делене.

Броят на хромозомите в клетките на всеки биологичен вид е постоянен. Обикновено в ядрата на телесните клетки (соматични) хромозомите са представени по двойки; в зародишните клетки те не са по двойки. Единичен набор от хромозоми в зародишните клетки се нарича хаплоиден (n), докато набор от хромозоми в соматичните клетки се нарича диплоиден (2n). Хромозомите на различните организми се различават по размер и форма.

Диплоиден набор от хромозоми на клетки от определен тип жив организъм, характеризиращ се с броя, размера и формата на хромозомите, се нарича кариотип. В хромозомния набор от соматични клетки сдвоените хромозоми се наричат ​​хомоложни, хромозомите от различни двойки се наричат ​​нехомоложни. Хомоложните хромозоми са идентични по размер, форма и състав (едната е наследена от майчиния организъм, другата от бащиния организъм). Хромозомите като част от кариотипа също се разделят на автозоми, или неполови хромозоми, които са еднакви при мъжки и женски индивиди, и хетерохромозоми, или полови хромозоми, които участват в определянето на пола и се различават при мъжете и жените. Човешкият кариотип е представен от 46 хромозоми (23 двойки): 44 автозоми и 2 полови хромозоми (женските имат две еднакви X хромозоми, мъжете имат X и Y хромозоми).

Ядрото съхранява и реализира генетична информация, контролира процеса на биосинтеза на протеини, а чрез протеините и всички други жизнени процеси. Ядрото участва в репликацията и разпределението на наследствената информация между дъщерните клетки и, следователно, в регулирането на клетъчното делене и процесите на развитие на тялото.

Клетката е единна жива система, състояща се от две неразривно свързани части - цитоплазма и ядро ​​(цветна таблица XII).

Цитоплазма- това е вътрешната полутечна среда, в която се намират ядрото и всички органели на клетката. Има финозърнеста структура, пронизана от множество тънки нишки. Съдържа вода, разтворени соли и органични вещества. Основната функция на цитоплазмата е да обединява в едно и да осигурява взаимодействието на ядрото и всички органели на клетката.

Външна мембранаобгражда клетката с тънък филм, състоящ се от два слоя протеин, между които е мастен слой. Той е пронизан от множество малки пори, през които се осъществява обменът на йони и молекули между клетката и околната среда. Дебелината на мембраната е 7,5-10 nm, диаметърът на порите е 0,8-1 nm. В растенията върху него се образува мембрана от влакна. Основните функции на външната мембрана са да ограничава вътрешната среда на клетката, да я предпазва от увреждане, да регулира потока от йони и молекули, да премахва метаболитни продукти и синтезирани вещества (секрети), да свързва клетки и тъкани (поради израстъци и гънки). ). Външната мембрана осигурява проникването на големи частици в клетката чрез фагоцитоза (виж разделите в „Зоология” - „Протозои”, в „Анатомия” - „Кръв”). По подобен начин клетката абсорбира капки течност - пиноцитоза (от гръцки "пино" - питие).

Ендоплазмения ретикулум(EPS) е сложна система от канали и кухини, състоящи се от мембрани, които проникват в цялата цитоплазма. Има два вида EPS - гранулиран (грапав) и гладък. Върху мембраните на зърнестата мрежа има много миниатюрни тела - рибозоми; няма такива в гладка мрежа. Основната функция на EPS е участието в синтеза, натрупването и транспортирането на основните органични вещества, произвеждани от клетката. Протеинът се синтезира в гранулиран EPS, а въглехидратите и мазнините се синтезират в гладък EPS.

Рибозоми- малки тела с диаметър 15-20 nm, състоящи се от две частици. Във всяка клетка има стотици хиляди от тях. Повечето рибозоми са разположени върху мембраните на гранулирания ER, а някои са разположени в цитоплазмата. Те се състоят от протеини и r-RNA. Основната функция на рибозомите е протеиновият синтез.

Митохондриите- това са малки тела с размери 0,2-0,7 микрона. Броят им в една клетка достига няколко хиляди. Те често променят формата, размера и местоположението си в цитоплазмата, преминавайки към най-активната си част. Външната обвивка на митохондриите се състои от две трислойни мембрани. Външната мембрана е гладка, вътрешната мембрана образува множество израстъци, върху които са разположени дихателни ензими. Вътрешната кухина на митохондриите е пълна с течност, в която се намират рибозоми, ДНК и РНК. Нови митохондрии се образуват, когато старите се делят. Основната функция на митохондриите е синтезът на АТФ. Те синтезират малко количество протеини, ДНК и РНК.

Пластидихарактерни само за растителните клетки. Има три вида пластиди - хлоропласти, хромопласти и левкопласти. Те са способни взаимно да преминават един в друг. Пластидите се възпроизвеждат чрез делене.

Хлоропласти(60) са зелени на цвят и с овална форма. Размерът им е 4-6 микрона. От повърхността всеки хлоропласт е ограничен от две трислойни мембрани – външна и вътрешна. Вътре е изпълнен с течност, в която има няколко десетки специални, свързани помежду си цилиндрични структури - грана, както и рибозоми, ДНК и РНК. Всяка грана се състои от няколко десетки плоски мембранни торбички, насложени една върху друга. В напречно сечение има заоблена форма, диаметърът му е 1 микрон. Целият хлорофил е концентриран в зърната, в тях протича процесът на фотосинтеза. Получените въглехидрати първо се натрупват в хлоропласта, след това навлизат в цитоплазмата, а оттам в други части на растението.

Хромопластиопределят червените, оранжевите и жълтите цветове на цветя, плодове и есенни листа. Те имат формата на многостранни кристали, разположени в цитоплазмата на клетката.

Левкопластибезцветен. Те се намират в неоцветени части на растенията (стъбла, грудки, корени) и имат кръгла или пръчковидна форма (5-6 микрона). В тях се отлагат запасни вещества.

Клетъчен центъроткрити в клетките на животните и низшите растения. Състои се от два малки цилиндъра - центриоли (с диаметър около 1 μm), разположени перпендикулярно един на друг. Стените им се състоят от къси тръби, кухината е изпълнена с полутечно вещество. Тяхната основна роля е образуването на вретено и равномерното разпределение на хромозомите между дъщерните клетки.

Комплекс Голджие кръстен на италианския учен, който пръв го открива в нервните клетки. Има разнообразна форма и се състои от кухини, ограничени от мембрани, тръби, излизащи от тях и везикули, разположени в краищата им. Основната функция е натрупването и екскрецията на органични вещества, синтезирани в ендоплазмения ретикулум, образуването на лизозоми.

Лизозоми- кръгли тела с диаметър около 1 микрон. На повърхността лизозомата е ограничена от трислойна мембрана, вътре в нея има комплекс от ензими, способни да разграждат въглехидрати, мазнини и протеини. В една клетка има няколко десетки лизозоми. В комплекса на Голджи се образуват нови лизозоми. Тяхната основна функция е да смила храната, която е влязла в клетката чрез фагоцитоза и да премахва мъртвите органели.

Органоиди на движението- камшичета и реснички - представляват клетъчни израстъци и имат еднакъв строеж при животните и растенията (общия им произход). Движението на многоклетъчните животни се осигурява от мускулни контракции. Основната структурна единица на мускулната клетка са миофибрилите - тънки нишки с дължина повече от 1 cm, диаметър 1 микрон, разположени в снопове по мускулните влакна.

Клетъчни включвания- въглехидрати, мазнини и протеини - спадат към непостоянните компоненти на клетката. Те се синтезират периодично, натрупват се в цитоплазмата като резервни вещества и се използват в процеса на жизнената дейност на организма.

Въглехидратите са концентрирани в нишестени зърна (при растенията) и гликоген (при животните). Има много от тях в клетките на черния дроб, картофените клубени и други органи. Мазнините се натрупват под формата на капки в семената на растенията, подкожната тъкан, съединителната тъкан и др. Протеините се отлагат под формата на зърна в яйцата на животните, семената на растенията и други органи.

Ядро- един от най-важните органели на клетката. Той е отделен от цитоплазмата с ядрена обвивка, състояща се от две трислойни мембрани, между които има тясна ивица от полутечно вещество. През порите на ядрената мембрана се извършва обмен на вещества между ядрото и цитоплазмата. Кухината на ядрото е изпълнена с ядрен сок. Съдържа ядро ​​(едно или повече), хромозоми, ДНК, РНК, протеини и въглехидрати. Ядрото е кръгло тяло с размери от 1 до 10 микрона или повече; той синтезира РНК. Хромозомите се виждат само в делящите се клетки. В интерфазното (неделящо се) ядро ​​те присъстват под формата на тънки дълги нишки от хроматин (връзки ДНК-протеин). Те съдържат наследствена информация. Броят и формата на хромозомите във всеки вид животни и растения са строго определени. Соматичните клетки, които изграждат всички органи и тъкани, съдържат диплоиден (двоен) набор от хромозоми (2 n); полови клетки (гамети) - хаплоиден (единичен) набор от хромозоми (n). Диплоиден набор от хромозоми в ядрото на соматична клетка се създава от сдвоени (идентични) хомоложни хромозоми. Хромозоми от различни двойки (нехомологичен)се различават един от друг по форма, местоположение центромериИ вторични стеснения.

Прокариоти- това са организми с малки, примитивно устроени клетки, без ясно изразено ядро. Те включват синьо-зелени водорасли, бактерии, фаги и вируси. Вирусите са ДНК или РНК молекули, покрити с протеинова обвивка. Те са толкова малки, че могат да се видят само с електронен микроскоп. Те нямат цитоплазма, митохондрии и рибозоми, така че не са в състояние да синтезират необходимите за живота им протеини и енергия. Веднъж попаднали в жива клетка и използвайки чужди органични вещества и енергия, те се развиват нормално.

Еукариоти- организми с по-големи типични клетки, съдържащи всички основни органели: ядро, ендоплазмен ретикулум, митохондрии, рибозоми, комплекс на Голджи, лизозоми и др. Еукариотите включват всички други растителни и животински организми. Техните клетки имат подобен тип структура, което убедително доказва единството на техния произход.

План: I. Цитология. II. Устройство на клетката: 1. мембрана; 2. ядро; 3. цитоплазма: а) органели: 1. ендоплазмен ретикулум; 2.рибозоми; 3. Комплекс Голджи; 4.лизозоми; 5.клетъчен център; 6.енергийни органели. б) клетъчни включвания: 1. въглехидрати; 2. мазнини; 3. протеини. III. Функции на клетката: 1. клетъчно делене; 2. метаболизъм: а) пластичен метаболизъм; б) енергиен метаболизъм. 3. раздразнителност; 4. ролята на органичните вещества в осъществяването на клетъчните функции: а) протеини; б) въглехидрати; в) мазнини; г) нуклеинови киселини: 1. ДНК; 2. РНК; г) АТФ. IV. Нови открития в областта на клетките. В. Хабаровски цитолози. VI. Заключение Цитология. Цитологията (на гръцки “cytos” - клетка, “logos” - наука) е наука за клетките. Цитологията изучава структурата и химичния състав на клетките, функциите на клетките в тялото на животните и растенията, размножаването и развитието на клетките, адаптирането на клетките към условията на околната среда. Съвременната цитология е сложна наука. Той има най-тесни връзки с други биологични науки, например с ботаниката, зоологията, физиологията, изучаването на еволюцията на органичния свят, както и с молекулярната биология, химията, физиката и математиката. Цитологията е една от младите биологични науки, нейната възраст е около 100 години. Терминът „клетка“ е на около 300 години. Изучавайки клетката като най-важната единица на живите същества, цитологията заема централно място в редица биологични дисциплини. Изследването на клетъчната структура на организмите започва с микроскопи през 17 век, през 19 век е създадена единна клетъчна теория за целия органичен свят (Т. Шван, 1839 г.). През 20-ти век бързият прогрес на цитологията се улеснява от нови методи: електронна микроскопия, изотопни индикатори, култивиране на клетки и др. Името „клетка“ е предложено от англичанина Р. Хук през 1665 г., но едва през 19 век започна системното му изучаване. Въпреки факта, че клетките могат да бъдат част от различни организми и органи (бактерии, яйца, червени кръвни клетки, нерви и др.) и дори да съществуват като независими (протозойни) организми, много прилики са открити в тяхната структура и функции. Въпреки че една клетка е най-простата форма на живот, нейната структура е доста сложна... Клетъчна структура. Клетките са разположени в междуклетъчното вещество, което осигурява тяхната механична здравина, хранене и дишане. Основните части на всяка клетка са цитоплазмата и ядрото. Клетката е покрита с мембрана, състояща се от няколко слоя молекули, осигуряващи селективна пропускливост на веществата. Цитоплазмата съдържа малки структури, наречени органели. Клетъчните органели включват: ендоплазмен ретикулум, рибозоми, митохондрии, лизозоми, комплекс Голджи, клетъчен център. Мембрана. Ако изследвате клетка от растение, например корен от лук, през микроскоп, ще видите, че тя е заобиколена от относително дебела мембрана. В аксона на гигантския калмар ясно се вижда черупка от съвсем различно естество. Но не обвивката избира кои вещества да допуснат и кои да не навлязат в аксона. Клетъчната обвивка служи като допълнителен „земен вал“, който обгражда и защитава основната крепостна стена - клетъчната мембрана с нейните автоматични врати, помпи, специални „наблюдатели“, капани и други невероятни устройства. „Мембраната е крепостната стена на клетката“, но само в смисъл, че обхваща и защитава вътрешното съдържание на клетката. Растителната клетка може да бъде отделена от външната обвивка. Мембраната на бактериите може да бъде унищожена. Тогава може да изглежда, че те изобщо не са отделени от околния разтвор - те са просто парчета желе с вътрешни включвания. Нови физични методи, предимно електронна микроскопия, не само позволяват да се установи със сигурност наличието на мембрана, но и да се изследват някои от нейните детайли. Вътрешното съдържание на клетката и нейната мембрана се състоят главно от едни и същи атоми. Тези атоми - въглерод, кислород, водород, азот - са разположени в началото на периодичната таблица. В електронна снимка на тънък участък мембранните клетки се виждат като две тъмни линии. Общата дебелина на мембраната може да бъде точно измерена от тези изображения. Той е равен само на 70-80 A (1A = 10-8 cm), т.е. 10 хиляди пъти по-малко от дебелината на човешки косъм. И така, клетъчната мембрана е много фино молекулярно сито. Мембраната обаче е много странно сито. Порите му напомнят повече дълги тесни проходи в крепостната стена на средновековен град. Височината и ширината на тези проходи са 10 пъти по-малки от дължината им. Освен това дупките са много редки в това сито - порите в някои клетки заемат само една милионна част от площта на мембраната. Това съответства само на една дупка в областта на конвенционално космено сито за пресяване на брашно, т.е. От обичайна гледна точка мембраната изобщо не е сито. Ядро. Ядрото е най-видимият и най-големият органел на клетката, който за първи път привлече вниманието на изследователите. Клетъчното ядро ​​(лат. nucleus, гръцки karion) е открито през 1831 г. от шотландския учен Робърт Браун. Може да се сравни с кибернетична система, където се извършва съхранение, обработка и предаване в цитоплазмата на огромна информация, съдържаща се в много малък обем. Ядрото играе основна роля в наследствеността. Ядрото изпълнява и функцията за възстановяване на целостта на клетъчното тяло (регенерация) и е регулатор на всички жизнени функции на клетката. Формата на ядрото най-често е сферична или яйцевидна. Най-важният компонент на ядрото е хроматинът (от гръцки chromium - цвят, цвят) - вещество, което лесно се оцветява с ядрени багрила. Ядрото е отделено от цитоплазмата с двойна мембрана, която е пряко свързана с ендоплазмения ретикулум и комплекса на Голджи. На ядрената мембрана се намират пори, през които (както и през външната цитоплазмена мембрана) някои вещества преминават по-лесно от други, т.е. порите осигуряват селективна пропускливост на мембраната. Вътрешното съдържание на ядрото е ядрен сок, който запълва пространството между структурите на ядрото. Ядрото винаги съдържа едно или повече нуклеоли. Рибозомите се образуват в ядрото. Следователно има пряка връзка между клетъчната активност и размера на нуклеолите: колкото по-активни са процесите на протеинова биосинтеза, толкова по-големи са нуклеолите и, обратно, в клетките, където протеиновият синтез е ограничен, нуклеолите са или много малки, или напълно отсъства. Ядрото съдържа нишковидни структури, наречени хромозоми. Ядрото на клетката в човешкото тяло (с изключение на половите хромозоми) съдържа 46 хромозоми. Хромозомите са носители на наследствените наклонности на тялото, предавани от родителите на потомството. Повечето клетки съдържат едно ядро, но има и многоядрени клетки (в черния дроб, в мускулите и др.). Премахването на ядрото прави клетката нежизнеспособна. Цитоплазма. Цитоплазмата е полутечна слизеста безцветна маса, съдържаща 75-85% вода, 10-12% протеини и аминокиселини, 4-6% въглехидрати, 2-3% мазнини и липиди, 1% неорганични и други вещества. Цитоплазменото съдържание на клетката може да се движи, което допринася за оптималното разположение на органелите, по-добри биохимични реакции, освобождаване на метаболитни продукти и др. Цитоплазменият слой образува различни образувания: реснички, флагели, повърхностни израстъци Цитоплазмата е проникната от сложна мрежеста система, свързана с външната плазмена мембрана и състояща се от свързани помежду си тубули, везикули и сплескани торбички. Тази мрежеста система се нарича вакуоларна система. Органоиди. Цитоплазмата съдържа редица най-малки клетъчни структури - органели, които изпълняват различни функции. Органелите осигуряват жизнената дейност на клетката. Ендоплазмения ретикулум. Името на този органел отразява местоположението му в централната част на цитоплазмата (гръцки. "ендон" - вътре). EPS е много разклонена система от тубули, тръби, везикули, цистерни с различни размери и форми, ограничени от мембрани от цитоплазмата на клетката. EPS се предлага в два вида: гранулиран, състоящ се от тубули и цистерни, чиято повърхност е осеяна със зърна (гранули) и гранулиран, т.е. гладка (без зърна). Грана в ендоплазмения ретикулум не са нищо повече от рибозоми. Интересно е, че в клетките на животинските ембриони се наблюдава предимно гранулиран EPS, а при възрастните форми се наблюдава агранулен EPS. Знаейки, че рибозомите в цитоплазмата служат като място за протеинов синтез, може да се предположи, че гранулираният EPS преобладава в клетките, които активно синтезират протеин. Смята се, че агрануларната мрежа е в по-голяма степен в тези клетки, където се извършва активен синтез на липиди (мазнини и мастноподобни вещества). И двата вида ендоплазмен ретикулум не само участват в синтеза на органични вещества, но и ги натрупват и транспортират до местоназначението си, регулират метаболизма между клетката и околната среда. Рибозоми. Рибозомите са немембранни клетъчни органели, състоящи се от рибонуклеинова киселина и протеин. Тяхната вътрешна структура до голяма степен остава загадка. В електронен микроскоп те изглеждат като кръгли или гъбовидни гранули. Всяка рибозома е разделена от жлеб на големи и малки части (субединици). Често няколко рибозоми са свързани заедно с верига от специална рибонуклеинова киселина (РНК), наречена информационна РНК (иРНК). Рибозомите изпълняват уникалната функция да синтезират протеинови молекули от аминокиселини. Комплекс Голджи. Продуктите на биосинтезата навлизат в лумените на кухините и тубулите на ER, където се концентрират в специален апарат - комплекса на Голджи, разположен близо до ядрото. Комплексът на Голджи участва в транспорта на биосинтетичните продукти до клетъчната повърхност и в отстраняването им от клетката, в образуването на лизозоми и др. Комплексът на Голджи е открит от италианския цитолог Камилио Голджи (1844 – 1926) и през 1898 г. е наречен „комплекс (апарат) на Голджи“. Протеините, произведени в рибозомите, навлизат в комплекса на Голджи и когато се изискват от друга органела, част от комплекса на Голджи се отделя и протеинът се доставя на необходимото място. Лизозоми. Лизозомите (от гръцки "lyseo" - разтваря се и "soma" - тяло) са клетъчни органели с овална форма, заобиколени от еднослойна мембрана. Те съдържат набор от ензими, които разрушават протеини, въглехидрати и липиди. Ако лизозомната мембрана е повредена, ензимите започват да разграждат и унищожават вътрешното съдържание на клетката и тя умира. Клетъчен център. Клетъчният център може да се наблюдава в клетки, способни да се делят. Състои се от две пръчковидни тела - центриоли. Разположен в близост до ядрото и комплекса на Голджи, клетъчният център участва в процеса на клетъчно делене и в образуването на делителното вретено. Енергийни органели. Митохондриите (на гръцки “mitos” - нишка, “chondrion” - гранула) се наричат ​​енергийни станции на клетката. Това име се дължи на факта, че именно в митохондриите се извлича енергията, съдържаща се в хранителните вещества. Формата на митохондриите е различна, но най-често имат вид на нишки или гранули. Техният размер и брой също са променливи и зависят от функционалната активност на клетката. Електронните микрографии показват, че митохондриите се състоят от две мембрани: външна и вътрешна. Вътрешната мембрана образува издатини, наречени кристи, които са изцяло покрити с ензими. Наличието на кристи увеличава общата повърхност на митохондриите, което е важно за активната активност на ензимите. Митохондриите съдържат собствена специфична ДНК и рибозоми. В тази връзка те се възпроизвеждат независимо по време на клетъчното делене. Хлоропластите имат форма на диск или топка с двойна обвивка – външна и вътрешна. Вътре в хлоропласта има също ДНК, рибозоми и специални мембранни структури - грана, свързани помежду си и вътрешната мембрана на хлоропласта. Gran мембраните съдържат хлорофил. Благодарение на хлорофила хлоропластите преобразуват енергията на слънчевата светлина в химическата енергия на АТФ (аденозин трифосфат). ATP енергията се използва в хлоропластите за синтезиране на въглехидрати от въглероден диоксид и вода. Клетъчни включвания. Клетъчните включвания включват въглехидрати, мазнини и протеини. Въглехидрати. Въглехидратите са съставени от въглерод, водород и кислород. Въглехидратите включват глюкоза, гликоген (животински нишесте). Много въглехидрати са силно разтворими във вода и са основните източници на енергия за всички жизнени процеси. Разграждането на един грам въглехидрати освобождава 17,2 kJ енергия. мазнини. Мазнините се образуват от същите химични елементи като въглехидратите. Мазнините са неразтворими във вода. Те са част от клетъчните мембрани. Мазнините служат и като резервен източник на енергия в тялото. При пълното разграждане на един грам мазнини се освобождават 39,1 kJ енергия. катерици. Протеините са основните вещества на клетката. Протеините се състоят от въглерод, водород, кислород, азот и сяра. Протеинът често съдържа фосфор. Протеините служат като основен строителен материал. Те участват в образуването на клетъчни мембрани, ядро, цитоплазма и органели. Много протеини действат като ензими (ускорители на химични реакции). В една клетка има до 1000 различни протеина. При разграждането на протеините в тялото се освобождава приблизително същото количество енергия, както при разграждането на въглехидратите. Всички тези вещества се натрупват в цитоплазмата на клетката под формата на капки и зърна с различна големина и форма. Те периодично се синтезират в клетката и се използват в метаболитния процес. Функции на клетката. Клетката има различни функции: клетъчно делене, метаболизъм и раздразнителност. Клетъчно делене. Деленето е вид клетъчно възпроизвеждане. По време на клетъчното делене хромозомите са ясно видими. Наборът от хромозоми в клетките на тялото, характерен за даден вид растения и животни, се нарича кариотип. Във всеки многоклетъчен организъм има два вида клетки - соматични (телесни клетки) и зародишни клетки или гамети. В зародишните клетки броят на хромозомите е два пъти по-малък, отколкото в соматичните клетки. В соматичните клетки всички хромозоми са представени по двойки - този набор се нарича диплоиден и се обозначава като 2n. Сдвоени хромозоми (идентични по размер, форма, структура) се наричат ​​хомоложни. В зародишните клетки всяка хромозома е единична. Такова множество се нарича хаплоидно и се обозначава с n. Най-често срещаният метод за делене на соматичните клетки е митозата. По време на митозата клетката преминава през поредица от последователни етапи или фази, в резултат на което всяка дъщерна клетка получава същия набор от хромозоми, както клетката майка. По време на подготовката на клетката за делене - по време на интерфазата (периодът между два акта на делене), броят на хромозомите се удвоява. Заедно с всяка оригинална хромозома се синтезира точно копие от химическите съединения, присъстващи в клетката. Удвоената хромозома се състои от две половини - хроматиди. Всеки хроматид съдържа една ДНК молекула. По време на интерфазата в клетката протича процесът на биосинтеза на протеини и всички най-важни клетъчни структури също се удвояват. Продължителността на интерфазата е средно 10-20 часа. След това идва процесът на клетъчно делене - митоза. По време на митозата клетката преминава през следните четири фази: профаза, метафаза, анафаза и телофаза. В профазата центриолите са ясно видими - органели, които играят определена роля в разделянето на дъщерните хромозоми. Центриолите се разделят и се преместват към различни полюси. От тях се простират нишки, които образуват вретеното, което регулира разминаването на хромозомите към полюсите на делящата се клетка. В края на профазата ядрената мембрана се разпада, ядрото изчезва и хромозомите спираловидно се скъсяват. Метафазата се характеризира с наличието на ясно видими хромозоми, разположени в екваториалната равнина на клетката. Всяка хромозома се състои от две хроматиди и има стеснение - центромер, към който са прикрепени нишките на вретеното. След центромерното делене всяка хроматида става независима дъщерна хромозома. В анафаза дъщерните хромозоми се преместват към различни полюси на клетката. В последния етап - телофаза - хромозомите се развиват отново и придобиват вид на дълги тънки нишки. Около тях се появява ядрена обвивка, а в ядрото се образува ядро. По време на деленето на цитоплазмата всички нейни органели се разпределят равномерно между дъщерните клетки. Целият процес на митоза обикновено продължава 1-2 часа. В резултат на митозата всички дъщерни клетки съдържат същия набор от хромозоми и едни и същи гени. Следователно митозата е метод на клетъчно делене, който включва точното разпределение на генетичния материал между дъщерните клетки, като и двете дъщерни клетки получават диплоиден набор от хромозоми. Биологичното значение на митозата е огромно. Функционирането на органите и тъканите на един многоклетъчен организъм би било невъзможно без запазването на същия генетичен материал в безброй клетъчни поколения. Митозата осигурява такива важни жизнени процеси като ембрионално развитие, растеж, поддържане на структурната цялост на тъканите с постоянна загуба на клетки по време на тяхното функциониране (замяна на мъртви червени кръвни клетки, чревен епител и др.), Възстановяване на органи и тъкани след увреждане. Метаболизъм. Основната функция на клетката е обмяната на веществата. От междуклетъчното вещество към клетките непрекъснато се доставят хранителни вещества и кислород и се отделят продукти от разпад. Така човешките клетки абсорбират кислород, вода, глюкоза, аминокиселини, минерални соли, витамини и премахват въглероден диоксид, вода, урея, пикочна киселина и др. Наборът от вещества, характерни за човешките клетки, е присъщ и на много други клетки на живи организми: всички животински клетки, някои микроорганизми. В клетките на зелените растения естеството на веществата е значително различно: техните хранителни вещества са въглероден диоксид и вода и се отделя кислород. Някои бактерии, които живеят в корените на бобови растения (веч, грах, детелина, соя), използват атмосферния азот като хранителна субстанция и се отделят соли на азотната киселина. За микроорганизъм, който се установява в помийни ями и блата, сероводородът служи като хранителна субстанция и се отделя сяра, покривайки повърхността на водата и почвата с жълто покритие от сяра. Така в клетките на различните организми естеството на храната и отделяните вещества е различно, но общият закон е валиден за всички: докато клетката е жива, има непрекъснато движение на вещества - от външната среда в клетката и от клетка във външната среда. Метаболизмът изпълнява две функции. Първата функция е да осигури на клетката строителен материал. От веществата, влизащи в клетката - аминокиселини, глюкоза, органични киселини, нуклеотиди - в клетката непрекъснато се извършва биосинтезата на протеини, въглехидрати, липиди и нуклеинови киселини. Биосинтезата е образуването на протеини, мазнини, въглехидрати и техните съединения от по-прости вещества. В процеса на биосинтеза се образуват вещества, характерни за определени клетки на тялото. Например, в мускулните клетки се синтезират протеини, които осигуряват мускулна контракция. Тялото на клетката, нейните мембрани и органели се образуват от протеини, въглехидрати, липиди и нуклеинови киселини. Реакциите на биосинтеза са особено активни в млади, растящи клетки. Биосинтезата на веществата обаче постоянно се случва в клетки, които са завършили растежа и развитието си, тъй като химичният състав на клетката се актуализира многократно по време на нейния живот. Установено е, че "продължителността на живота" на клетъчните протеинови молекули варира от 2-3 часа до няколко дни. След този период те се разрушават и се заменят с новосинтезирани. Така клетката запазва своите функции и химичен състав. Наборът от реакции, които допринасят за изграждането на клетката и обновяването на нейния състав, се нарича пластичен метаболизъм (на гръцки „plasticos“ - формован, изваян). Втората функция на метаболизма е да осигурява на клетката енергия. Всяка проява на жизнена активност (движение, биосинтез на вещества, генериране на топлина и др.) изисква разход на енергия. За снабдяване на клетката с енергия се използва енергията на химичните реакции, която се освобождава в резултат на разграждането на постъпващите вещества. Тази енергия се преобразува в други видове енергия. Наборът от реакции, които осигуряват на клетките енергия, се нарича енергиен метаболизъм. Пластичният и енергийният метаболизъм са неразривно свързани. От една страна, всички реакции на пластичен обмен изискват разход на енергия. От друга страна, за осъществяване на реакцията на енергийния метаболизъм е необходим постоянен синтез на ензими, тъй като „продължителността на живота“ на ензимните молекули е кратка. Чрез пластичен и енергиен обмен клетката комуникира с външната среда. Тези процеси са основното условие за поддържане на живота на клетката, източник на нейния растеж, развитие и функциониране. Живата клетка е отворена система, защото има постоянен обмен на вещества и енергия между клетката и околната среда. раздразнителност. Живите клетки са способни да реагират на физични и химични промени в околната среда. Това свойство на клетките се нарича раздразнителност или възбудимост. В този случай клетката преминава от състояние на покой в ​​работно състояние - възбуждане. Когато се възбуди в клетките, скоростта на биосинтезата и разграждането на веществата, консумацията на кислород и температурата се променят. Във възбудено състояние различните клетки изпълняват присъщите им функции. Жлезистите клетки образуват и секретират вещества, мускулните клетки се свиват, а в нервните клетки се появява слаб електрически сигнал - нервен импулс, който може да се разпространи през клетъчните мембрани. Ролята на органичните съединения в осъществяването на клетъчните функции. Основната роля в изпълнението на клетъчните функции принадлежи на органичните съединения. Сред тях най-голямо значение имат протеините, мазнините, въглехидратите и нуклеиновите киселини. катерици. Протеините са големи молекули, състоящи се от стотици и хиляди елементарни единици – аминокиселини. Общо 20 вида аминокиселини са известни в една жива клетка. Името аминокиселини е дадено поради съдържанието на аминогрупата NH2 в състава му. Протеините заемат специално място в метаболизма. Ф. Енгелс оценява тази роля на протеините по следния начин: „Животът е начин на съществуване на белтъчните тела, чиято съществена точка е постоянният обмен на вещества с външната природа, която ги заобикаля, а с прекратяването на този метаболизъм животът също спира, което води до разграждане на протеина. И всъщност навсякъде, където има живот, се срещат и катерици. Протеините са част от цитоплазмата, хемоглобина, кръвната плазма, много хормони, имунни тела и поддържат постоянството на водно-солевата среда на тялото. Без протеини няма растеж. Ензимите, които задължително участват във всички етапи на метаболизма, са от протеинова природа. Въглехидрати. Въглехидратите влизат в тялото под формата на нишесте. След като се разграждат до глюкоза в храносмилателния тракт, въглехидратите се абсорбират в кръвта и се абсорбират от клетките. Въглехидратите са основният източник на енергия, особено при интензивна мускулна работа. Тялото на възрастните получава повече от половината енергия от въглехидрати. Крайните продукти на въглехидратния метаболизъм са въглероден диоксид и вода. В кръвта количеството глюкоза се поддържа на относително постоянно ниво (около 0,11%). Намаляването на нивата на глюкозата причинява понижаване на телесната температура, нарушаване на нервната система и умора. Увеличаването на количеството глюкоза предизвиква отлагането й в черния дроб под формата на резервно животинско нишесте - гликоген. Значението на глюкозата за организма не се ограничава до ролята й на източник на енергия. Глюкозата е част от цитоплазмата и следователно е необходима по време на образуването на нови клетки, особено по време на периода на растеж. Въглехидратите също са важни за метаболизма на централната нервна система. При рязко намаляване на количеството захар в кръвта се наблюдават нарушения на нервната система. Появяват се конвулсии, делириум, загуба на съзнание и промени в сърдечната дейност. мазнини. Мазнините, получени от храната в храносмилателния тракт, се разграждат до глицерол и мастни киселини, които се абсорбират главно в лимфата и само частично в кръвта. Мазнините се използват от тялото като богат източник на енергия. Разграждането на един грам мазнини в тялото освобождава два пъти повече енергия от разграждането на същото количество протеини и въглехидрати. Мазнините също са част от клетките (цитоплазма, ядро, клетъчни мембрани), където тяхното количество е стабилно и постоянно. Натрупванията на мазнини могат да изпълняват други функции. Например, подкожната мазнина предотвратява увеличеното пренасяне на топлина, перинефралната мазнина предпазва бъбрека от натъртвания и т.н. Липсата на мазнини в храната нарушава дейността на централната нервна система и репродуктивните органи, намалява издръжливостта на различни заболявания. С мазнините тялото получава разтворими в тях витамини (витамини A, D, E и др.), които са жизнено важни за човека. Нуклеинова киселина. Нуклеиновите киселини се образуват в клетъчното ядро. Оттук идва и името (лат. “nucleus” – ядро). Като част от хромозомите нуклеиновите киселини участват в съхранението и предаването на наследствените свойства на клетката. Нуклеиновите киселини осигуряват образуването на протеини. ДНК. Молекулата на ДНК - дезоксирибонуклеиновата киселина - е открита в клетъчните ядра през 1868 г. от швейцарския лекар I.F. Мишер. По-късно те научиха, че ДНК се намира в хромозомите на ядрото. Основната функция на ДНК е информационна: редът на подреждане на нейните четири нуклеотида (нуклеотидът е мономер; мономерът е вещество, състоящо се от повтарящи се елементарни единици) носи важна информация - определя реда на подреждане на аминокиселините в линейния протеин молекули, т.е. първичната им структура. Набор от протеини (ензими, хормони) определя свойствата на клетката и организма. ДНК молекулите съхраняват информация за тези свойства и ги предават на поколения потомци, т.е. ДНК е носител на наследствена информация. РНК. РНК - рибонуклеинова киселина - е много подобна на ДНК и също е изградена от четири вида мономерни нуклеотиди. Основната разлика между РНК и ДНК е единичната, а не двойната верига на молекулата. Съществуват няколко вида РНК, всички от които участват в внедряването на наследствена информация, съхранявана в молекулите на ДНК чрез протеинов синтез. АТФ. Много важна роля в биоенергетиката на клетката играе адениловият нуклеотид, към който са прикрепени два остатъка от фосфорна киселина. Това вещество се нарича аденозин трифосфорна киселина (АТФ). АТФ е универсален биологичен акумулатор на енергия: светлинната енергия на Слънцето и енергията, съдържаща се в консумираната храна, се съхраняват в молекулите на АТФ. Всички клетки използват ATP (E) енергия за процесите на биосинтеза, движението на нервните импулси, луминесценцията и други жизненоважни процеси. Нови открития в областта на клетките. Ракови клетки. Двама британци и един американец ще си поделят Нобеловата награда за медицина за 2001 г. Техните открития в областта на развитието на клетките могат да доведат до разработването на нови методи за борба с рака. Според представител на Нобеловия комитет учените-медици ще си поделят наградата от $943 000. 61-годишният американец Леланд Хартуел работи в Центъра за изследване на рака Фред Хътчисън в Сиатъл. Британците, 58-годишният Тимъти Хънт и 52-годишният Пол Нърс, са служители на Кралския фонд за изследване на рака в Хартфордшър и Лондон. Научните открития на лауреатите са свързани с жизнения цикъл на раковите клетки. По-специално, те откриха ключови регулатори на клетъчното делене - нарушаването на този процес води до появата на ракови клетки. Резултатите от изследването могат да се използват при диагностициране на заболяването и са важни за перспективата за създаване на нови методи за лечение на рак. Трима победители бяха определени сутринта на 10/08/01 в резултат на гласуване на членовете на комисията, което се проведе в Каролинския институт в Стокхолм. Клониране. Клонираната овца Доли показа на света технологията за получаване на точно копие на животно от възрастна клетка. Това означава, че е станало принципно възможно да се получи точно копие на човек. И сега човечеството е изправено пред въпроса: какво ще се случи, ако някой осъзнае тази възможност?.. Ако си спомним за трансплантацията на органи, която ни позволява да заменим една или повече „резервни части“, тогава клонирането теоретично ни позволява да осигурим пълна подмяна на „единицата“, наречена човешко тяло. Да, това е решението на проблема с личното безсмъртие! В края на краищата, благодарение на клонирането, можете да изключите болестта, увреждането и дори смъртта от плановете си за живота! Звучи приятно, нали? Особено ако смятате, че копията трябва да са живи и в същото време да са в такива условия, че най-малкото да не се развалят. Можете ли да си представите тези „складове“ от живи човешки „резервни части“? Но има и втора „полза“ - използването на клониране не само за получаване на органи, но и за провеждане на изследвания и експерименти върху жив „материал“. Освен това пред онези, които се осмеляват, се извисява примамливата идея за възпроизвеждане на Айнщайн, Пушкин, Лобачевски, Нютон. Те създадоха гении и се втурнаха напред по пътя на прогреса. Но буквално всеки - от учени до обикновена публика - е наясно, че отглеждането на човек за „резервни части“ повдига много етични въпроси. Световната общност вече разполага с документи, според които това не трябва да се допуска. Конвенцията за правата на човека установява принципа: „Интересите и доброто на човешкото същество трябва да имат предимство пред едностранно разглежданите интереси на обществото и развитието на науката.“ Руското законодателство също налага много строги ограничения върху използването на човешки материал. Така предложената от лекарите поправка към проекта на „Закон за репродуктивните права на гражданите и гаранциите за тяхното прилагане“ съдържа следната клауза: „Човешкият ембрион не може да бъде целенасочено получен или клониран за научни, фармакологични или медицински цели“. Като цяло дискусиите по този въпрос в света са доста разгорещени. Докато американски експерти от Федералната комисия по биотехнологии тепърва започват да изучават правните и етични аспекти на това откритие и да го представят на законодателите, Ватиканът остана верен на предишната си позиция, заявявайки неприемливостта на човешката намеса в процесите на възпроизвеждане и, като цяло в генетичния материал на хора и животни. Ислямските теолози изразиха загриженост, че клонирането на хора ще наруши и без това противоречивата институция на брака. Индуси и будисти агонизират как да свържат клонирането с проблемите на кармата и дхарма. Световната здравна организация (СЗО) също има негативно отношение към клонирането на хора. Генералният директор на СЗО Хироши Накаджима смята, че „използването на клониране за човешко производство е етично неприемливо“. Експертите на СЗО изхождат от факта, че използването на клониране върху хора би нарушило такива основни принципи на медицинската наука и право като зачитане на човешкото достойнство и безопасността на човешкия генетичен потенциал. СЗО обаче не е против изследванията в областта на клетъчното клониране, тъй като това би могло да бъде от полза, по-специално, за диагностицирането и изследването на рака. Лекарите също не възразяват срещу клонирането на животни, което може да допринесе за изучаването на болести, които засягат хората. В същото време СЗО смята, че въпреки че клонирането на животни може да донесе значителни ползи за медицината, човек трябва да бъде нащрек през цялото време, като помни възможните негативни последици - като прехвърлянето на инфекциозни болести от животни на хора. Загрижеността, изразена относно клонирането в съвременните култури на Запада и Изтока, е разбираема. Сякаш за да ги обобщи, известният френски цитобиолог Пиер Шамбон предлага да се въведе 50-годишен мораториум върху инвазията на човешките хромозоми, ако това не е насочено към премахване на генетични дефекти и заболявания. И ето още един не маловажен въпрос: може ли душата да бъде клонирана? Може ли изкуствен човек изобщо да се счита за човек, надарен с това? Гледната точка на църквата по този въпрос е абсолютно ясна. „Дори такъв изкуствен човек да бъде създаден от ръцете на учени, той няма да има душа, което означава, че не е човек, а зомби“, казва отец Олег, свещеник в църквата „Възнесение Христово“. Но представителят на църквата не вярва във възможността за създаване на клониран човек, тъй като е убеден, че само Бог може да създаде човек. „За да може една ДНК клетка, освен чисто биологични и механични връзки, да започне процеса на израстване на живо човешко същество, надарено с душа, в това трябва да участва светият дух, а това не се случва с изкуствения произход на живота. "Хабаровски цитолози. Служителите се занимаваха с въпроси на цитологията и хистологията в Медицинския институт на Хабаровския край (сега Далекоизточния държавен медицински университет - FESMU). В началото му беше Йосиф Александрович Алов, ръководител на катедрата по хистология през 1952 г. - 1961 г. От 1962 г. до 1982 г. ръководи лабораторията по хистология в Института по морфология на човека на Академията на медицинските науки на СССР в Москва.Сега катедрата по хистология се ръководи от Рижавски Борис Яковлевич (от 1979 г.), който защитава докторска дисертация през 1985 г. , Основните направления на работа на Катедрата по хистология са следните: - овариоектология (отстраняване на яйчник) и нейното влияние върху формирането на нормална морфология на кората на главния мозък в потомството (определяне на специални количествени показатели, например индекси на растеж и др.) - ефектът на алкохола и ноотропните лекарства върху потомството - изследване на плацентата и нейните патологии по време на ембриогенезата и влиянието на тези отклонения върху по-нататъшната онтогенеза. За решаването на тези проблеми се използват предимно класически хистологични техники. Също така въпросите, свързани с клетките и тъканите, се занимават с Централната изследователска лаборатория (CNRL) на Далекоизточния държавен медицински университет, ръководена от професор Сергей Серафимович Тимошин, под чието ръководство са защитени 3 докторски и 18 кандидатски дисертации. По негова инициатива и пряко участие е създадена първата радиоимунологична лаборатория в Хабаровския край. В здравната практика е въведена техника за определяне на хормони и биологично активни вещества с радиоимунни и имуноензимни методи, която позволява ранна диагностика на редица заболявания, включително рак. Заключение. Клетката е самостоятелно живо същество. Храни се, движи се в търсене на храна, избира къде да отиде и какво да яде, защитава се и не допуска неподходящи вещества и същества от околната среда. Всички тези способности се притежават от едноклетъчни организми, например амеби. Клетките, които изграждат тялото, са специализирани и нямат някои от възможностите на свободните клетки. Клетката е най-малката единица на живота, която е в основата на устройството и развитието на растителните и животинските организми на нашата планета. Това е елементарна жива система, способна на самообновяване, саморегулация и самовъзпроизвеждане. Клетката е основният „градивен елемент на живота“. Извън клетката живот няма. Живата клетка е в основата на всички форми на живот на Земята – животински и растителен. Единствените изключения - и както знаем, изключенията още веднъж потвърждават правилата - са вирусите, но те не могат да функционират извън клетките, които съставляват „къщата“, където „живеят“ тези уникални биологични образувания. Списък на използваната литература: 1. Batueva A.S. "Биология. Човекът“, учебник за 9. клас. 2. Вернандски V.I. "Проблеми на биогеохимията". 3. Воронцов Н.Н., Сухорукова Л.Н. „Еволюция на органичния свят“. 4. Дубинин Н., Губарев В. “Нишката на живота”. 5. Затула Д.Г., Мамедова С.А. „Приятел или враг е вирусът?“ 6. Карузина И.П. "Урок по основи на генетиката." 7. Либерман Е.А. „Жива клетка“. 8. Полянски Ю.И. „Обща биология”, учебник за 10-11 клас. 9. Прохоров A.M. „Съветски енциклопедичен речник“. 10. Скулачев В. “Истории за биоенергията”. 11. Хрипкова А.Г., Колесов Д.В., Миронов В.С., Шепило И.Н. "Физиология на човека". 12. Цузмер А.М., Петришина О.Л. „Биология, човекът и неговото здраве“. 13. Чухрай Е. S. „Молекула, живот, организъм.“ 14. Щърбанова С. „Кои сме ние? Книга за живота, клетките и учените."

В многоклетъчния организъм съдържанието на клетката е отделено от външната среда и съседните клетки чрез плазмена мембрана или плазмалема. Цялото съдържание на клетката, с изключение на ядрото, се нарича цитоплазма. Включва вискозна течност - цитозол (или хиалоплазма), мембранни и немембранни компоненти. Мембранните компоненти на клетката включват ядрото, митохондриите, пластидите, ендоплазмения ретикулум, апарата на Голджи, лизозомите и вакуолите на растителните клетки. Немембранните компоненти включват хромозоми, рибозоми, клетъчен център и центриоли, локомоторни органели (реснички и флагели). Клетъчната мембрана (плазмалема) се състои от липиди и протеини. Липидите в мембраната образуват двоен слой (киселинен), а протеините проникват в цялата й дебелина или са разположени по външната или вътрешната повърхност на мембраната. Някои протеини, разположени на външната повърхност, имат въглехидрати, прикрепени към тях. Протеините и въглехидратите на повърхността на мембраните не са еднакви в различните клетки и са своеобразни индикатори за вида на клетката. Благодарение на това клетките, принадлежащи към един и същи тип, се държат заедно, за да образуват тъкани. В допълнение, протеиновите молекули осигуряват селективен транспорт на захари, аминокиселини, нуклеотиди и други вещества към и извън клетката. По този начин клетъчната мембрана функционира като селективно пропусклива бариера, която регулира обмена между клетката и околната среда.

Ядрото е най-големият органел на клетката, затворен в обвивка от две мембрани, пронизани навсякъде с множество пори. Чрез тях се осъществява активен обмен на вещества между ядрото и цитоплазмата. Кухината на ядрото е изпълнена с ядрен сок.

Съдържа ядро ​​(едно или повече), хромозоми, ДНК, РНК, протеини, въглехидрати, липиди. Ядрото се образува от определени области на хромозоми; В него се образуват рибозоми. Хромозомите се виждат само в делящите се клетки. В интерфазното (неделящо се) ядро ​​те присъстват под формата на тънки дълги нишки от хроматин (връзки ДНК-протеин). Ядрото, поради наличието на хромозоми, съдържащи наследствена информация, функционира като център, който контролира цялата жизнена дейност и развитие на клетката.

Ендоплазменият ретикулум (ER) е сложна система от канали и кухини, състоящи се от мембрани, проникващи в цялата цитоплазма и образуващи едно цяло с външната клетъчна мембрана и ядрената обвивка. Има два вида EPS - гранулиран (грапав) и гладък. На мембраните на гранулираната мрежа има много рибозоми, а на мембраните на гладката мрежа ги няма. Основната функция на EPS е да участва в синтеза, натрупването и транспортирането на основните органични вещества, произведени от клетката. Протеинът се синтезира от гранулиран EPS, а въглехидратите и мазнините от гладък EPS.

Рибозомите са много малки органели, състоящи се от две субчастици. Те съдържат протеини и РНК. Основната функция на рибозомите е протеиновият синтез.

Митохондриите са външно ограничени от външна мембрана, която има по същество същата структура като плазмената мембрана. Под външната мембрана има вътрешна мембрана, която образува множество гънки - кристи. Кристите съдържат дихателни ензими. Рибозомите, ДНК и РНК са разположени във вътрешната кухина на митохондриите. Нови митохондрии се образуват, когато старите се делят. Основната функция на митохондриите е синтезът на АТФ. Те синтезират малки количества ДНК и РНК протеини.

Хлоропластите са органели, открити само в растителните клетки. Тяхната структура е подобна на митохондриите. На повърхността всеки хлоропласт е ограничен от две мембрани – външна и вътрешна. Вътрешността на хлоропласта е изпълнена с желатинова строма. В стромата има специални мембранни мембрани (две мембрани) - grana, свързани помежду си и с вътрешната мембрана на хлоропласта. Мембраните съдържат гран на-орофил. Благодарение на хлорофила енергията на слънчевата светлина се превръща в химическата енергия на АТФ. АТФ енергията се използва в хлоропластите за синтезиране на въглехидрати.

Апаратът на Голджи се състои от 3 до 8 подредени, сплескани и леко извити кухини с форма на диск. Той изпълнява различни функции в клетката: участва в транспорта на биосинтетични продукти до клетъчната повърхност и в отстраняването им от клетката, в образуването на лизозоми и в изграждането на клетъчната мембрана.

Лизозомите са прости сферични мембранни торбички (единична мембрана), пълни с храносмилателни ензими, които разграждат въглехидрати, мазнини, протеини и нуклеинови киселини. Тяхната основна функция е да усвояват хранителните частици и да премахват мъртвите органели.

Клетъчният център участва в клетъчното делене и се намира близо до ядрото. Клетъчният център на животинските и нисшите растителни клетки включва центриол. Центриолът е сдвоена формация; съдържа две удължени гранули, състоящи се от микротубули и центриоли, разположени перпендикулярно една на друга

Органелите на движението - камшичета и реснички - са клетъчни израстъци и имат еднаква структура при животни и растения. Движението на многоклетъчните животни се осигурява от мускулни контракции. Основната структурна единица на мускулната клетка са миофибриолите - тънки нишки, разположени в снопове по мускулните влакна.

Голямата централна вакуола се намира в растителните клетки и представлява торбичка, образувана от единична мембрана. (По-малки вакуоли, например храносмилателни и контрактилни, се намират както в растителните, така и в животинските клетки.) Вакуолата съдържа клетъчен сок - концентриран разтвор на различни вещества (минерални соли, захари, киселини, пигменти, ензими), които се съхраняват тук.

Клетъчните включвания - въглехидрати, мазнини и протеини - са нестабилни компоненти на клетката. Те се синтезират периодично, натрупват се в цитоплазмата като резервни вещества и се използват в процеса на жизнената дейност на организма.

клеткае най-малката и основна структурна единица на живите организми, способна на самообновяване, саморегулация и самовъзпроизвеждане.

Характерни размери на клетката:бактериални клетки - от 0,1 до 15 микрона, клетки на други организми - от 1 до 100 микрона, понякога достигащи 1-10 mm; яйца на големи птици - до 10-20 cm, процеси на нервни клетки - до 1 m.

Клетъчна формамного разнообразни: има сферични клетки (коки), верига (стрептококи), удължен (пръчици или бацили), извита (вибриони), нагънат (спирила), многостранен, с моторни камшичета и др.

Видове клетки: прокариотни(безядрени) и еукариотни (с образувано ядро).

Еукариотниклетките от своя страна се разделят на клетки животни, растения и гъби.

Структурна организация на еукариотната клетка

Протопласт- това е цялото живо съдържание на клетката. Протопластът на всички еукариотни клетки се състои от цитоплазма (с всички органели) и ядро.

Цитоплазма- това е вътрешното съдържание на клетката, с изключение на ядрото, състоящо се от хиалоплазма, потопени в нея органели и (в някои видове клетки) вътреклетъчни включвания (резервни хранителни вещества и / или крайни продукти на метаболизма).

Хиалоплазма- основна плазма, цитоплазмена матрица, основното вещество, което е вътрешната среда на клетката и е вискозен безцветен колоиден разтвор (съдържание на вода до 85%) от различни вещества: протеини (10%), захари, органични и неорганични киселини, аминокиселини, полизахариди, РНК, липиди, минерални соли и др.

■ Хиалоплазмата е среда за вътреклетъчни метаболитни реакции и свързващо звено между клетъчните органели; той е способен на обратими преходи от зол към гел; съставът му определя буферните и осмотичните свойства на клетката. Цитоплазмата съдържа цитоскелет, състоящ се от микротубули и контрактилни протеинови нишки.

■ Цитоскелетът определя формата на клетката и участва във вътрешноклетъчното движение на органелите и отделните вещества. Ядрото е най-големият органел на еукариотна клетка, съдържащ хромозоми, в които се съхранява цялата наследствена информация (вижте по-долу за повече подробности).

Структурни компоненти на еукариотната клетка:

■ плазмалема (плазмена мембрана),
■ клетъчна стена (само в растителни и гъбични клетки),
■ биологични (елементарни) мембрани,
■ ядро,
■ ендоплазмен ретикулум (ендоплазмен ретикулум),
■ митохондрии,
■ Комплекс Голджи,
■ хлоропласти (само в растителни клетки),
■ лизозоми, s
■ рибозоми,
■ клетъчен център,
■ вакуоли (само в растителни и гъбични клетки),
■ микротубули,
■ реснички, флагели.

Схеми на структурата на животински и растителни клетки са дадени по-долу:

Биологични (елементарни) мембрани- Това са активни молекулни комплекси, които разделят вътреклетъчните органели и клетки. Всички мембрани имат подобна структура.

Структура и състав на мембраните:дебелина 6-10 nm; се състоят главно от протеинови молекули и фосфолипиди.

■Фосфолипидиобразуват двоен (бимолекулен) слой, в който техните молекули са обърнати към хидрофилните си (водоразтворими) краища навън, а техните хидрофобни (водонеразтворими) краища към вътрешността на мембраната.

■ Протеинови молекулиразположен на двете повърхности на липидния двоен слой ( периферни протеини), проникват и в двата слоя липидни молекули ( интегралнапротеини, повечето от които са ензими) или само един слой от тях (полуинтегрални протеини).

Свойства на мембраната: пластичност, асиметрия(съставът на външния и вътрешния слой на липидите и протеините е различен), полярност (външният слой е положително зареден, вътрешният е отрицателно зареден), способност за самозатваряне, селективна пропускливост (в този случай хидрофобна веществата преминават през липидния двоен слой, а хидрофилните преминават през порите в интегралните протеини).

Функции на мембраната:бариера (отделя съдържанието на органоида или клетката от околната среда), структурна (осигурява определена форма, размер и стабилност на органоида или клетката), транспортна (осигурява транспортирането на вещества в и извън органоида или клетката), каталитична (осигурява околомембранни биохимични процеси), регулаторен ( участва в регулирането на метаболизма и енергията между органела или клетката и външната среда), участва в преобразуването на енергията и поддържането на трансмембранния електрически потенциал.

Плазмена мембрана (плазмалема)

Плазмената мембрана, или плазмалема, е биологична мембрана или комплекс от биологични мембрани, плътно прилежащи една към друга, покриващи клетката отвън.

Структурата, свойствата и функциите на плазмалемата са основно същите като тези на елементарните биологични мембрани.

❖ Структурни характеристики:

■ външната повърхност на плазмената мембрана съдържа гликокаликса - полизахариден слой от гликолипоидни и гликопротеинови молекули, които служат като рецептори за "разпознаване" на определени химикали; в животинските клетки може да бъде покрита със слуз или хитин, а в растителните - с целулозни или пектинови вещества;

■ обикновено плазмалемата образува издатини, инвагинации, гънки, микровили и др., увеличавайки повърхността на клетката.

■ Допълнителни функции:рецептор (участва в „разпознаването“ на веществата и във възприемането на сигнали от околната среда и предаването им на клетката), осигуряване на комуникация между клетките в тъканите на многоклетъчен организъм, участие в изграждането на специални клетъчни структури (флагели, реснички и др.).

Клетъчна стена (обвивка)

Клетъчна стенае твърда структура, разположена извън плазмалемата и представляваща външната обвивка на клетката. Присъства в прокариотни клетки и клетки на гъби и растения.

❖Състав на клетъчната стена:целулоза в растителните клетки и хитин в гъбичните клетки (структурни компоненти), протеини, пектини (които участват в образуването на пластини, които държат заедно стените на две съседни клетки), лигнин (който държи целулозните влакна заедно в много здрава рамка) , суберин (отлага се върху черупката отвътре и я прави практически непропусклива за вода и разтвори) и др. Външната повърхност на клетъчната стена на епидермалните растителни клетки съдържа голямо количество калциев карбонат и силициев диоксид (минерализация) и е покрита с хидрофобни вещества, восъци и кутикула (слой от веществото кутин, пропит с целулоза и пектини).

❖ Функции на клетъчната стена:служи като външна рамка, поддържа клетъчния тургор, изпълнява защитни и транспортни функции.

Клетъчни органели

Органели (или органели)- Това са постоянни, високоспециализирани вътреклетъчни структури, които имат специфичен строеж и изпълняват съответните функции.

❖ По предназначение органелите се делят на:
■ органели с общо предназначение (митохондрии, комплекс на Голджи, ендоплазмен ретикулум, рибозоми, центриоли, лизозоми, пластиди) и
■ органели със специално предназначение (миофибрили, флагели, реснички, вакуоли).
❖ Чрез наличието на мембрана органелите се делят на:
■ двойна мембрана (митохондрии, пластиди, клетъчно ядро),
■ единична мембрана (ендоплазмен ретикулум, комплекс на Голджи, лизозоми, вакуоли) и
■ немембранни (рибозоми, клетъчен център).
Вътрешното съдържание на мембранните органели винаги се различава от заобикалящата ги хиалоплазма.

Митохондриите- двойномембранни органели на еукариотни клетки, които извършват окислението на органични вещества до крайни продукти с освобождаване на енергия, съхранявана в молекулите на АТФ.

■ Структура:пръчковидни, сферични и нишковидни форми, дебелина 0,5-1 µm, дължина 2-7 µm; двумембранна, външната мембрана е гладка и има висока пропускливост, вътрешната мембрана образува гънки - кристи, върху които има сферични тела - АТФ-соми. В пространството между мембраните се натрупват водородни йони 11, които участват в дишането на кислород.

■ Вътрешно съдържание (матрица):рибозоми, кръгова ДНК, РНК, аминокиселини, протеини, ензими от цикъла на Кребс, ензими за тъканно дишане (разположени върху кристите).

■ Функции:окисление на веществата до CO 2 и H 2 O; синтез на АТФ и специфични протеини; образуването на нови митохондрии в резултат на делене на две.

Пластиди(наличен само в растителни клетки и автотрофни протисти).

■ Видове пластиди: хлоропласти (зелено), левкопласти (безцветен, с кръгла форма), хромопласти (жълто или оранжево); пластидите могат да преминават от един тип в друг.

■Структура на хлоропластите:те са двумембранни, с кръгла или овална форма, дължина 4-12 µm, дебелина 1-4 µm. Външната мембрана е гладка, вътрешната има тилакоиди - гънки, образуващи затворени дисковидни инвагинации, между които има строма (виж отдолу). Във висшите растения тилакоидите се събират на купчини (като колона от монети) зърна , които са свързани помежду си ламели (единични мембрани).

■ Състав на хлоропластите:в мембраните на тилакоидите и граната - зърна от хлорофил и други пигменти; вътрешно съдържание (строма): протеини, липиди, рибозоми, кръгова ДНК, РНК, ензими, участващи във фиксирането на CO 2, вещества за съхранение.

■Функции на пластидите:фотосинтеза (хлоропласти, съдържащи се в зелените органи на растенията), синтез на специфични протеини и натрупване на резервни хранителни вещества: нишесте, протеини, мазнини (левкопласти), придаващи цвят на растителните тъкани, за да привлекат опрашващи насекоми и разпространители на плодове и семена (хромопласти) ).

Ендоплазмения ретикулум (EPS), или ендоплазменретикулум, открит във всички еукариотни клетки.

■Структура:е система от свързани помежду си тубули, тръби, цистерни и кухини с различни форми и размери, чиито стени са образувани от елементарни (единични) биологични мембрани. Има два вида EPS: гранулиран (или грапав), съдържащ рибозоми на повърхността на канали и кухини, и агранулен (или гладък), несъдържащ рибозоми.

■Функции:разделяне на клетъчната цитоплазма на отделения, които предотвратяват смесването на химичните процеси, протичащи в тях; грубият ER се натрупва, изолира за узряване и транспортира протеини, синтезирани от рибозоми на повърхността си, синтезира клетъчни мембрани; гладък EPSсинтезира и транспортира липиди, сложни въглехидрати и стероидни хормони, премахва токсичните вещества от клетката.

Комплекс (или апарат) на Голджи - мембранна органела на еукариотна клетка, разположена в близост до клетъчното ядро, която представлява система от цистерни и везикули и участва в натрупването, съхранението и транспортирането на вещества, изграждането на клетъчната мембрана и образуването на лизозоми.

■Структура:комплексът е диктиозома - купчина свързани с мембрана плоски дисковидни торбички (цистерни), от които пъпчат везикулите, и система от мембранни тубули, свързващи комплекса с каналите и кухините на гладката ER.

■Функции:образуването на лизозоми, вакуоли, плазмалема и клетъчната стена на растителна клетка (след нейното делене), секрецията на редица сложни органични вещества (пектинови вещества, целулоза и др. в растенията; гликопротеини, гликолипиди, колаген, млечни протеини , жлъчка, редица хормони и др. животни); натрупване и дехидратация на липиди, транспортирани по EPS (от гладък EPS), модификация и натрупване на протеини (от гранулиран EPS и свободни рибозоми на цитоплазмата) и въглехидрати, отстраняване на вещества от клетката.

Зрели диктиозомни цистерни, връзващи везикули (вакуоли на Голджи), изпълнен със секрет, който след това или се използва от самата клетка, или се извежда извън нейните граници.

❖ Лизозоми- клетъчни органели, които осигуряват разграждането на сложни молекули на органични вещества; се образуват от везикули, отделени от комплекса на Голджи или гладкия ER и присъстват във всички еукариотни клетки.

■ Структура и състав:лизозомите са малки едномембранни кръгли везикули с диаметър 0,2-2 µm; пълни с хидролитични (храносмилателни) ензими (~40), способни да разграждат протеини (до аминокиселини), липиди (до глицерол и висши карбоксилни киселини), полизахариди (до монозахариди) и нуклеинови киселини (до нуклеотиди).

Сливайки се с ендоцитни везикули, лизозомите образуват храносмилателна вакуола (или вторична лизозома), където се извършва разграждането на сложни органични вещества; получените мономери навлизат в клетъчната цитоплазма през мембраната на вторичната лизозома, а неразградените (нехидролизирани) вещества остават във вторичната лизозома и след това, като правило, се екскретират извън клетката.

■ Функции: хетерофагия- разграждане на чужди вещества, попаднали в клетката чрез ендоцитоза, автофагия - разрушаване на ненужни за клетката структури; автолизата е самоунищожение на клетка, което възниква в резултат на освобождаване на съдържанието на лизозомите по време на клетъчна смърт или дегенерация.

❖ Вакуоли- големи везикули или кухини в цитоплазмата, които се образуват в клетките на растения, гъби и много протистии ограничена от елементарна мембрана – тонопласт.

■ Вакуоли протистисе делят на храносмилателни и съкратителни (имащи снопове от еластични влакна в мембраните и служещи за осмотична регулация на водния баланс на клетката).

■Вакуоли растителни клеткиизпълнен с клетъчен сок – воден разтвор на различни органични и неорганични вещества. Те могат също да съдържат токсични и танинови вещества и крайни продукти от клетъчната дейност.

■Вакуолите на растителните клетки могат да се слеят в централна вакуола, която заема до 70-90% от обема на клетката и може да бъде проникната от нишки на цитоплазмата.

Функции:натрупване и изолиране на резервни вещества и вещества, предназначени за екскреция; поддържане на тургорното налягане; осигуряване на растеж на клетките поради разтягане; регулиране на водния баланс на клетките.

♦Рибозоми- клетъчни органели, присъстващи във всички клетки (в количество от няколко десетки хиляди), разположени върху мембраните на гранулирания EPS, в митохондриите, хлоропластите, цитоплазмата и външната ядрена мембрана и извършващи биосинтезата на протеини; Рибозомните субединици се образуват в нуклеолите.

■ Структура и състав:рибозомите са най-малките (15-35 nm) немембранни гранули с кръгла и гъбеста форма; имат два активни центъра (аминоацил и пептидил); се състоят от две неравни субединици - голяма (под формата на полусфера с три издатини и канал), която съдържа три РНК молекули и протеин, и малка (съдържаща една РНК молекула и протеин); субединиците са свързани с помощта на Mg+ йон.

■ Функция:синтез на протеини от аминокиселини.

❖ Клетъчен център- органела на повечето животински клетки, някои гъби, водорасли, мъхове и папрати, разположена (в интерфаза) в центъра на клетката близо до ядрото и служеща като център за започване на сглобяването микротубули .

■ Структура:Клетъчният център се състои от две центриоли и центросфера. Всеки центриол (фиг. 1.12) има вид на цилиндър с дължина 0,3-0,5 µm и диаметър 0,15 µm, чиито стени са образувани от девет тройки микротубули, а средата е изпълнена с хомогенна субстанция. Центриолите са разположени перпендикулярно един на друг и са заобиколени от плътен слой цитоплазма с излъчващи микротубули, образуващи излъчваща центросфера. По време на клетъчното делене центриолите се придвижват към полюсите.

■ Основни функции: образуване на полюси на клетъчно делене и ахроматични нишки на делителното вретено (или митотично вретено), осигуряващи равномерно разпределение на генетичния материал между дъщерните клетки; в интерфазата той насочва движението на органелите в цитоплазмата.

Цитосклст клетки е система микрофиламенти И микротубули , проникващи в цитоплазмата на клетката, свързани с външната цитоплазмена мембрана и ядрената обвивка и поддържащи формата на клетката.

■Микрофланци- тънки, контрактилни нишки с дебелина 5-10 nm и състоящи се от протеини ( актин, миозин и т.н.). Намира се в цитоплазмата на всички клетки и псевдоподите на подвижните клетки.

Функции:микрофиламентите осигуряват двигателната активност на хиалоплазмата, участват пряко в промяната на формата на клетката по време на разпространението и амебоидното движение на протистните клетки и участват в образуването на стеснението по време на деленето на животински клетки; един от основните елементи на клетъчния цитоскелет.

■ Микротубули- тънки кухи цилиндри (25 nm в диаметър), състоящи се от тубулинови протеинови молекули, подредени в спирални или прави редове в цитоплазмата на еукариотните клетки.

Функции:микротубулите образуват вретеновидни нишки, влизат в състава на центриоли, реснички, флагели и участват във вътреклетъчния транспорт; един от основните елементи на клетъчния цитоскелет.

Органели на движението — камшичета и реснички , присъстват в много клетки, но са по-чести в едноклетъчните организми.

■ реснички- многобройни цитоплазмени къси (5-20 µm дълги) издатини върху повърхността на плазмалемата. Наличен на повърхността на различни видове животински клетки и някои растения.

■ Камшичета- единични цитоплазмени издатини върху повърхността на клетките на много протисти, зооспори и сперматозоиди; ~10 пъти по-дълъг от ресничките; се използват за движение.

■ Структура:ресничките и камшичетата (фиг. 1.14) се състоят от тях микротубули, подредени по системата 9 × 2 + 2 (девет двойни микротубули - дублети образуват стена, в средата има две единични микротубули). Дублетите могат да се плъзгат един покрай друг, което води до огъване на ресничките или флагела. В основата на камшичетата и ресничките има базални тела, идентични по структура с центриолите.

■ Функции: ресничките и флагелите осигуряват движението на самите клетки или на околната течност и суспендираните в нея частици.

Включвания

Включвания- непостоянни (временно съществуващи) компоненти на клетъчната цитоплазма, чието съдържание варира в зависимост от функционалното състояние на клетката. Има трофични, секреторни и екскреторни включвания.

■ Трофични включвания- това са запаси от хранителни вещества (мазнини, нишестени и протеинови зърна, гликоген).

■ Секреторни включвания- това са отпадъчни продукти на ендокринните и екзокринните жлези (хормони, ензими).

■ Екскреторни включвания- Това са метаболитни продукти в клетката, които трябва да се изхвърлят от клетката.

Ядро и хромозоми

Ядро- най-големият органел; е задължителен компонент на всички еукариотни клетки (с изключение на флоемните ситовидни тръбни клетки на висшите растения и зрелите еритроцити на бозайниците). Повечето клетки имат едно ядро, но има двуядрени и многоядрени клетки. Има две състояния на ядрото: интерфазно и делящо се

Интерфазно ядровключва ядрена обвивка(отделяне на вътрешното съдържание на ядрото от цитоплазмата), ядрен матрикс (кариоплазма), хроматин и нуклеоли. Формата и размерите на ядрото зависят от вида на организма, вида, възрастта и функционалното състояние на клетката. Има високо съдържание на ДНК (15-30%) и РНК (12%).

■ Функции на ядрото:съхраняване и предаване на наследствена информация под формата на непроменена структура на ДНК; регулиране (чрез системата за протеинов синтез) на всички клетъчни жизнени процеси.

❖ Ядрена обвивка(или кариолема) се състои от външна и вътрешна биологични мембрани, между които има перинуклеарно пространство. Вътрешната мембрана има протеинова ламина, която придава форма на ядрото. Външната мембрана е свързана с ER и носи рибозоми. Обвивката е пронизана от ядрени пори, през които се осъществява обменът на вещества между ядрото и цитоплазмата. Броят на порите не е постоянен и зависи от размера на ядрото и неговата функционална активност.

■ Функции на ядрената мембрана:той разделя ядрото от цитоплазмата на клетката, регулира транспорта на вещества от ядрото към цитоплазмата (РНК, рибозомни субединици) и от цитоплазмата към ядрото (протеини, мазнини, въглехидрати, АТФ, вода, йони).

❖ Хромозома- най-важният органел на ядрото, съдържащ една ДНК молекула в комплекс със специфични хистонови протеини и някои други вещества, повечето от които са разположени на повърхността на хромозомата.

В зависимост от фазата на жизнения цикъл на клетката, хромозомите могат да бъдат включени две държави — деспирализирани и спирализирани.

» В деспирализирано състояние хромозомите са в периода интерфаза клетъчен цикъл, образувайки нишки, невидими в оптичен микроскоп, които формират основата хроматин .

■ В процеса настъпва спирализация, придружена от скъсяване и уплътняване (100-500 пъти) на ДНК вериги клетъчно делене ; докато хромозомите придобиват компактна форма и стават видими под оптичен микроскоп.

Хроматин- един от компонентите на ядрената материя през интерфазния период, чиято основа е размотани хромозоми под формата на мрежа от дълги тънки нишки на ДНК молекули в комплекс с хистони и други вещества (РНК, ДНК полимераза, липиди, минерали и др.); оцветява добре с оцветители, използвани в хистологичната практика.

■ В хроматина участъци от молекулата на ДНК се увиват около хистони, образувайки нуклеозоми (приличат на мъниста).

Хроматиде структурен елемент на хромозома, която е верига от ДНК молекула в комплекс с хистонови протеини и други вещества, многократно нагъната като суперспирала и пакетирана под формата на пръчковидно тяло.

■ По време на спирализиране и опаковане отделните участъци от ДНК се подреждат по правилен начин, така че върху хроматидите да се образуват редуващи се напречни ивици.

❖ Структура на хромозома (фиг. 1.16). В спирализирано състояние хромозомата е пръчковидна структура с размер около 0,2-20 µm, състояща се от две хроматиди и разделена на две рамена чрез първично стесняване, наречено центромер. Хромозомите могат да имат вторично стесняване, разделящо регион, наречен сателит. Някои хромозоми имат участък ( нуклеоларен организатор ), който кодира структурата на рибозомната РНК (rRNA).

Видове хромозомив зависимост от формата им: равни рамене , неравни рамене (центромерът е изместен от средата на хромозомата), пръчковидна (центромерът е близо до края на хромозомата).

След анафазата на митозата и анафазата на мейозата II, хромозомите се състоят от един хромитид, а след репликация на ДНК (удвояване) на синтетичния (S) етап на интерфазата, те се състоят от два сестрински хромитида, свързани един с друг в центромера. По време на клетъчното делене микротубулите на вретено са прикрепени към центромера.

❖ Функции на хромозомите:
■ съдържат генетичен материал - ДНК молекули;
■ извършване ДНК синтез (по време на удвояването на хромозомите в S-периода на клетъчния цикъл) и иРНК;
■ регулират протеиновия синтез;
■ контролира жизнената дейност на клетката.

Хомоложни хромозоми- хромозоми, принадлежащи към една и съща двойка, идентични по форма, размер, местоположение на центромерите, носещи едни и същи гени и определящи развитието на същите характеристики. Хомоложните хромозоми могат да се различават по алелите на гените, които съдържат, и да обменят участъци по време на мейоза (кросингоувър).

Автозомихромозоми в клетките на двудомни организми, идентични при мъжките и женските от един и същи вид (това са всички хромозоми на клетка с изключение на половите хромозоми).

Полови хромозоми(или хетерохромозоми ) са хромозоми, които носят гени, които определят пола на живия организъм.

Диплоиден комплект(означен като 2p) - хромозомен набор соматични клетки, в които има всяка хромозома неговата сдвоена хомоложна хромозома . Тялото получава една от хромозомите на диплоидния набор от бащата, другата от майката.

■ Диплоиден комплект човек се състои от 46 хромозоми (от които 22 двойки хомоложни хромозоми и две полови хромозоми: жените имат две X хромозоми, мъжете имат по една X и Y хромозома).

Хаплоиден комплект(обозначено с 1l) - единичен хромозомен набор сексуален клетки ( гамети ), в които хромозомите нямат сдвоени хомоложни хромозоми . Хаплоидният набор се формира по време на образуването на гамети в резултат на мейоза, когато от всяка двойка хомоложни хромозоми само една попада в гаметата.

Кариотип- това е набор от постоянни количествени и качествени морфологични характеристики, характерни за хромозомите на соматичните клетки на организми от даден вид (техния брой, размер и форма), чрез които диплоидният набор от хромозоми може да бъде недвусмислено идентифициран.

Нуклеол- кръгли, силно уплътнени, неограничени

мембранно тяло с размери 1-2 микрона. Ядрото има едно или повече нуклеоли. Ядрото се образува около нуклеоларните организатори на няколко хромозоми, които се привличат една друга. По време на ядреното делене нуклеолите се разрушават и се образуват отново в края на деленето.

■ Състав: протеин 70-80%, РНК 10-15%, ДНК 2-10%.
■ Функции: синтез на r-RNA и t-RNA; сглобяване на рибозомни субединици.

Кариоплазма (или нуклеоплазма, кариолимфа, ядрен сок ) е безструктурна маса, която запълва пространството между структурите на ядрото, в което са потопени хроматин, нуклеоли и различни вътрешноядрени гранули. Съдържа вода, нуклеотиди, аминокиселини, АТФ, РНК и ензимни протеини.

Функции:осигурява взаимосвързаността на ядрените структури; участва в транспорта на вещества от ядрото към цитоплазмата и от цитоплазмата към ядрото; регулира синтеза на ДНК по време на репликация, синтеза на иРНК по време на транскрипция.

Сравнителна характеристика на еукариотните клетки

Характеристики на структурата на прокариотните и еукариотните клетки

Транспорт на вещества

Транспорт на вещества- това е процесът на транспортиране на необходимите вещества в тялото, до клетките, вътре в клетката и в клетката, както и отстраняване на отпадъчните вещества от клетката и тялото.

Вътреклетъчният транспорт на веществата се осигурява от хиалоплазмата и (в еукариотните клетки) ендоплазмения ретикулум (ER), комплекса на Голджи и микротубулите. Транспортирането на вещества ще бъде описано по-късно на този сайт.

Методи за транспортиране на вещества през биологични мембрани:

■ пасивен транспорт (осмоза, дифузия, пасивна дифузия),
■ активен транспорт,
■ ендоцитоза,
■ екзоцитоза.

Пасивен транспортне изисква разход на енергия и се случва по градиента концентрация, плътност или електрохимичен потенциал.

Осмозае проникването на вода (или друг разтворител) през полупропусклива мембрана от по-малко концентриран разтвор към по-концентриран.

дифузия- проникване вещества през мембраната по градиента концентрация (от зона с по-висока концентрация на вещество към област с по-ниска концентрация).

дифузияводата и йоните се извършват с участието на интегрални мембранни протеини, които имат пори (канали), дифузията на мастноразтворимите вещества се извършва с участието на липидната фаза на мембраната.

Улеснена дифузияпрез мембраната става с помощта на специални мембранни транспортни протеини, вижте снимката.

Активен транспортизисква изразходване на енергия, освободена по време на разграждането на АТФ, и служи за транспортиране на вещества (йони, монозахариди, аминокиселини, нуклеотиди) срещу градиент тяхната концентрация или електрохимичен потенциал. Осъществява се от специални протеини-носители permiases , имащи йонни канали и образуващи йонни помпи .

Ендоцитоза- улавяне и обгръщане на макромолекули (протеини, нуклеинови киселини и др.) и микроскопични твърди хранителни частици ( фагоцитоза ) или капчици течност с разтворени в нея вещества ( пиноцитоза ) и ги затваря в мембранна вакуола, която се изтегля „в клетката. След това вакуолата се слива с лизозома, чиито ензими разграждат молекулите на уловеното вещество до мономери.

Екзоцитоза- процес, обратен на ендоцитоза. Чрез екзоцитоза клетката отстранява вътреклетъчни продукти или несмлени остатъци, затворени във вакуоли или везикули.