Цитоплазма: энергетический и опорно-сократительный аппараты – биология

Цитоплазма: энергетический и опорно-сократительный аппараты

Энергетический аппарат клетки представлен митохондриями и пластидами. Эти органоиды обеспечивают клетку энергией, которая выделяется при окислительных процессах и запасается в виде макроэргических связей молекул АТФ.

Митохондрии – мелкие тельца (их размеры составляют 0,2 – 2,0 мкм в ширину и 2 – 10 мкм в длину), имеющие эллиптическую, сферическую, палочковидную и другие формы.

Их число в клетках варьирует в широких пределах – от нескольких десятков до тысячи и более. Например, в клетках печени число митохондрий составляет около 800.

Это объясняется активным функционированием данного органа.

Пластиды находятся в цитоплазме только растительных клеток. Различают зеленые пластиды – хлоропласты, красные, желтые и оранжевые – хромопласты и бесцветные – лейкопласты. Пластиды способны к взаимному превращению. Свет – один из факторов, регулирующих взаимопревращение пластид.

Например, лейкопласты на свету преобразуются в хлоропласты. В лейкопластах откладываются запасные питательные вещества, главным образом крахмальные зерна. Хромопласты могут развиваться из хлоропластов, что и происходит при созревании плодов.

Хромопласты придают желто-оранжевую окраску лепесткам цветков и плодам.

Хлоропласты – органоиды, в которых происходят жизненно важные для клетки процессы, в частности фотосинтез. Рассмотрим их строение более подробно (см. рис. 10). Эти органоиды, подобно митохондриям, имеют две мембраны – наружную и внутреннюю, которые разделены межмембранным пространством.

Наружная мембрана гладкая, внутренняя имеет складчатое строение, благодаря чему образуются тилакоиды. Складчатость способствует повышению эффективности химических процессов, что имеет существенное значение для обеспечения световой фазы фотосинтеза.

В мембраны встроен пигмент – хлорофилл, улавливающий свет, и ферменты, синтезирующие АТФ. Внутреннее содержимое пластид – строма содержит, как и у митохондрий, собственные рибосомы, ДНК и разнообразные ферменты. Пластиды, так же как и митохондрии, полуавтономны.

В хлоропластах осуществляются синтез углеводов, АТФ и биосинтез белка, поэтому их можно отнести и к синтетическому, и к энергетическому аппаратам клетки.

Опорно-сократительный аппарат клетки включает микротрубочки и микрофиламенты.

Эти структуры входят в состав более сложных органоидов: ресничек, жгутиков, клеточного центра, ложноножек – и в состав подмембранных образований клетки (см. рис. 10).

Они обеспечивают пространственную организацию цитоплазмы, движение, сокращение клеток и др. С участием опорно-сократительного аппарата происходит движение цитоплазмы, фагоцитоз, сокращение мышц, движение сперматозоидов и т. д.

Микротрубочки представляют собой полые цилиндрические образования длиной до нескольких микрометров. Они участвуют в поддержании формы клетки, обеспечивают внутриклеточный транспорт, движение ресничек, образуют основу центриолей клеточного центра и ресничек.

Микротрубочки обеспечивают движение хромосом в митозе, поскольку формируют веретено деления.Клеточный центр встречается в клетках животных и низших растений. Это органоид немембранного строения.

Он состоит из двух полых цилиндрических структур – центриолей, которые состоят из микротрубочек и располагаются вблизи друг друга во взаимно-перпендикулярных плоскостях. Клеточный центр принимает участие в делении клетки. Клетки высших растений лишены центриолей.

Микрофиламенты представляют собой тонкие белковые нити, лежащие в цитоплазме поодиночке или пучками. Они обеспечивают в клетке важные функции: сократимость мышечных клеток, процессы фагоцитоза и пиноцитоза, перемещение внутри цитоплазмы органоидов, образование микроворсинок.

Итак, цитоплазма клетки – сложная система, состоящая из клеточного матрикса, органоидов и включений. Все элементы цитоплазмы тесно взаимосвязаны между собой и обеспечивают структурно-функциональное единство клетки.

Строение ядерного аппарата. Ядерный аппарат неделящихся (интерфазных) клеток эукариотических организмов представлен оболочкой ядра, ядерным матриксом (его иногда называют ядерным соком, кариолимфой), хроматином и ядрышками (рис. 11).

Обычно в клетке имеется одно ядро, иногда два (например, у инфузории-туфельки) или несколько ядер (в мышечных клетках или клетках грибов). Форма ядра различных клеток неодинакова: может быть округлой, овальной, бобовидной, палочковидной и др. Место расположения ядра варьирует в разных клетках.

Оно может находиться в центре клетки или на периферии, как, например, в жировых клетках, клетках растений.Хромосомы. В период интерфазы хромосомы представляют собой длинные, очень тонкие перекрученные нити. Под микроскопом они неразличимы как индивидуальные структуры.

Таким образом, в неделящейся клетке хромосомы не видны, а зрительно обнаруживаются лишь зернышки и глыбки, которые условно называются хроматином. Репликация (самоудвоение) ДНК хроматина и спирализация тонких нитей происходят перед началом деления клетки.

Затем спирализация хромосом продолжается на начальных стадиях деления клетки (профазе митоза), и хромосомы приобретают форму толстых нитей, палочек. Строение одной и той же хромосомы на равных ее участках неоднородно. В хромосомах различают первичную перетяжку (центромеру), делящую хромосому на два плеча.

Первичная перетяжка (центромера) – это наименее спирализованная часть хромосомы. Место перетяжки у разных хромосом различно, но у каждой пары хромосом постоянное. Во время деления клетки к месту первичной перетяжки прикрепляются нити веретена деления. Некоторые хромосомы имеют вторичную перетяжку, располагающуюся вблизи одного из концов хромосомы.

Источник: https://studopedia.net/3_51380_tsitoplazma-energeticheskiy-i-oporno-sokratitelniy-apparati.html

Биология, 10-11 класс, Андреева Н.Д., 2012

Книги и учебники → Книги по биологии

Купить бумажную книгуКупить электронную книгуНайти похожие материалы на других сайтахКак открыть файлКак скачатьПравообладателям (Abuse, DMСA)Биология, 10-11 класс, Андреева Н.Д., 2012.    Учебник предназначен для изучения раздела «Общая биология» в 10— 11 классах на базовом уровне.

В нем рассматриваются основные свойства и особенности функционирования и развития живого на всех уровнях организации природы — от молекулярного до биосферного. Содержатся сведения об истории биологических открытий и современных достижениях науки. Большое количество иллюстративного материала делает текст более доказательным и доступным для понимания.

Основные свойства живой природы.Чем отличается живое от неживого?Определение понятия «жизнь». Из всего, что нас окружает, самое труднообъяснимое явление — жизнь. В повседневности мы привыкли к тому, что жизнь существует вокруг нас и в нас самих, и поэтому утратили способность удивляться этому феномену.

Нужно признать, что в науке пока нет общепринятого определения понятия «жизнь». Известно множество его определений, но ни одно из них не охватывает всех особенностей этого уникального явления.Наиболее удачное современное определение жизни принадлежит отечественному ученому М.В.

Волькенштейну: «Живые существа, встречающиеся на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот».Субстрат жизни. Уровень развития биологических знаний в конце XIX в. позволил установить, что основным субстратом жизни (от лат.

субстратум — подстилка, подкладка) являются два класса биополимеров — белки и нуклеиновые кислоты. В настоящее время на Земле не известно ни одной живой системы, которая не представляла бы собой совокупность белков и нуклеиновых кислот, обладающих высокой упорядоченностью на молекулярном уровне. В связи с этим известный отечественный биохимик В.А.

Энгельгардт подчеркивал, что «в способности живого создавать порядок из хаотического теплового движения молекул состоит наиболее глубокое, коренное отличие живого от неживого.

Содержание

Старшеклассникам об учебнике 3ВведениеБиология как часть культуры 4Биология как наука 4

Раздел I УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВЫХ СИСТЕМ

Молекулярный уровень§ 1. Основные свойства живой природы 12§ 2. Химические элементы и неорганические вещества, входящие в состав клеток 15§ 3. Органические вещества клетки: углеводы и липиды 17§ 4. Органические вещества клетки: белки 19§ 5. Органические вещества клетки: нуклеиновые кислоты и АТФ 23

Клеточный уровень

§ 6. Клеточная теория. Методы цитологии 29§ 7. Строение клеток эукариот: поверхностный аппарат 33§ 8. Цитоплазма: синтетический аппарат и аппарат внутриклеточного переваривания 39§ 9. Цитоплазма: энергетический и опорно-сократительный аппараты 42§ 10. Строение клетки: ядерный аппарат 46§ 11. Прокариоты — доядерные организмы 50§ 12. Вирусы — неклеточная форма жизни 54§ 13. Обмен веществ и энергии в клетке. Энергетический обмен 58§ 14. Фотосинтез — процесс пластического и энергетического обменов. Хемосинтез 62§ 15. Ген и генетический код 66§ 16. Биосинтез белков 69§ 17. Клеточный цикл, его периоды 73§ 18. Мейоз 77

Организменный уровень

§ 19. Организм как биологическая система 80§ 20. Типы питания организмов. Минеральное питание 82§ 21. Дыхание организмов. Газообмен 87§ 22. Экскреция как процесс саморегуляции организма 91§ 23. Размножение организмов 94§ 24. Гаметогенез и оплодотворение 99§ 25. Индивидуальное развитие организмов — онтогенез 106§ 26. Организм и среда 114

Популяционно-видовой уровень

§ 27. Вид и его критерии 122§ 28. Популяция — элементарная единица вида 125§ 29. Разнообразие биологических видов 129

Биогеоценотический уровень

§ 30. Биогеоценоз, его состав и структура 137§ 31. Функционирование биогеоценозов 146§ 32. Развитие биогеоценозов 148§ 33. Антропогенные экосистемы 151§ 34. Охрана биогеоценозов как путь сохранения биоразнообразия 156

Биосферный уровень

§ 35. Биосфера как глобальная экосистема 162§ 36. Биосферные функции живого вещества 166§ 37. Гомеостаз биосферы 168

Раздел II НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ И ИЗМЕНЧИВОСТЬ

Закономерности наследственности§ 38. Генетика как наука 174§ 39. Закономерности наследования. Моногибридное скрещивание 177§ 40. Дигибридное скрещивание 183§ 41. Доминирование. Анализирующее скрещивание 186§ 42. Сцепленное наследование. Хромосомная теория наследственности 190§ 43. Генетика пола. Наследование, сцепленное с полом 194§ 44. Генотип — целостная система 199

Закономерности изменчивости

§ 45. Модификационная изменчивость 201§ 46. Наследственная изменчивость. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости 205

Генетика человека

§ 47. Генетика человека как наука 211§ 48. Наследственные болезни человека 215§ 49. Заболевания, связанные с наследственной предрасположенностью. Медико-генетическое консультирование 219

Генетика и селекция

§ 50. Основы селекции как науки 222§ 51. Методы селекции растений, животных, микроорганизмов 226§ 52. Биотехнология. Генная инженерия 231

Раздел III ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ ЖИЗНИ

Представления о возникновении жизни. Эволюция органического мира§ 53. Становление и развитие представлений о происхождении жизни 240§ 54. История развития эволюционных идей 246§ 55. Эволюционное учение Ч. Дарвина 250

Синтетическая теория эволюции

§ 56. Кризис дарвинизма. Формирование синтетической теории эволюции 256§ 57. Популяция — элементарная единица эволюции. Движущие силы эволюции 258§ 58. Естественный отбор — направляющий фактор эволюции 264§ 59. Адаптации как результат действия естественного отбора 268

Микро- и макроэволюция

§ 60. Микроэволюция как процесс видообразования 274§ 61. Макроэволюция как процесс формирования надвидовых таксонов 277§ 62. Доказательства макроэволюции 282

Происхождение человека — антропогенез

§ 63. Антропогенез с точки зрения эволюции 288§ 64. Особенности и единство современных рас человека 295

Человек и природа

§ 65. Современный экологический кризис 299§ 66. Пути преодоления современного экологического кризиса 304Лабораторные работы 310Предметный указатель 320.
Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате и читать:
Скачать книгу Биология, 10-11 класс, Андреева Н.Д., 2012 – fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.
Скачать
Купить эту книгу

Скачать книгу Биология, 10-11 класс, Андреева Н.Д., 2012 – pdf – depositfiles.

Скачать книгу Биология, 10-11 класс, Андреева Н.Д., 2012 – pdf – Яндекс.Диск.

Источник: https://nashol.com/2013060571659/biologiya-10-11-klass-andreeva-n-d-2012.html

Все о цитоплазме клетки: химический состав, физическая структура и строение, основные функции

Главная > Наука > Биология > Цитоплазма: химический состав, строение и основные функции

Цитоплазма является, пожалуй, самой важной частью любой клеточной структуры, представляющей собой своего рода «соединительную ткань» между всеми составляющими клетки.

Функции и свойства цитоплазмы многообразны, ее роль в обеспечении жизнедеятельности клетки вряд ли можно переоценить.

В данной статье описаны большинство процессов, происходящих в наименьшей живой структуре на макроуровне, где основная роль отведена гелеобразной массе, заполняющей внутренний объем клетки и придающей последней внешний вид и форму.

Что такое цитоплазма

Цитоплазма представляет собой вязкое (желеподобное) прозрачное вещество, которое заполняет каждую клетку и ограничено клеточной мембраной. В ее состав входят вода, соли, белки и другие органические молекулы.

Все органоиды эукариотов, такие как ядро, эндоплазматический ретикулят и митохондрии, расположены в цитоплазме. Часть ее, которая не содержится в органоидах, называется цитосоль.

Хотя может показаться, что цитоплазма не имеет ни формы, ни структуры на самом деле она представляет собой высокоорганизованное вещество, которое обеспечивается за счет так называемого цитоскелета (белковая структура).

Открыта была цитоплазма в 1835 году Робертом Брауном и другими учеными.

Химический состав

Главным образом цитоплазма представляет собой субстанцию, которая заполняет клетку. Эта субстанция вязкая, подобная гелю, состоит на 80% из воды и, обычно, является прозрачной и бесцветной.

Цитоплазма — субстанция жизни, которую также называют молекулярным супом, в котором клеточные органоиды находятся во взвешенном состоянии и соединены друг с другом двухслойной липидной мембраной.

Цитоскелет, находящийся в цитоплазме, придает ей форму. Процесс цитоплазматического течения обеспечивает перемещение полезных веществ между органоидами и вывод продуктов жизнедеятельности.

Читайте также:  Безусловные и условные рефлексы, их значение - биология

Эта субстанция содержит много солей и является хорошим проводником электричества.

Как было сказано, субстанция состоит на 70−90% из воды и является бесцветной. Большинство клеточных процессов происходят в ней, например, гликоз, метаболизм, процессы клеточного деления.

Внешний прозрачный стеклообразный слой называется эктоплазмой или клеточной корой, внутренняя часть субстанции носит название эндоплазмы.

В клетках растений имеет место процесс цитоплазматического течения, представляющий собой течение цитоплазмы вокруг вакуоля.

Основные характеристики

Следует перечислить следующие свойства цитоплазмы:

  • Цитоплазму можно разделить на две части: эндоплазма, представляющая собой ее центральную область с органоидами, и эктоплазма — периферическая ее часть, подобная гелю.
  • Цитоплазма представляет собой жидкую субстанцию, заполняющую пространство между клеточной мембраной и органоидами;
  • Различные части желеобразной массы окрашены в разные оттенки цветов и называются эргатоплазмой;
  • Смесь разнообразных гранул, органических образований придает ей коллоидную консистенцию;
  • Периферийная зона цитоплазмы более вязкая и желатинообразная, чем остальная ее часть, и называется плазмогель. Слой же цитоплазмы вокруг клеточного ядра имеет более высокую текучесть, чем остальная ее часть, и называется плазмосоль;
  • Физическая природа субстанции — коллоидное состояние. Она состоит в основном из воды и частиц различной формы и размера, взвешенные в ней;
  • Содержит протеины, из которых 20−25% являются растворимыми в воде, включая ферменты;
  • Также здесь находятся некоторые аминокислоты, углеводороды, неорганические соли, липиды и липидоподобные вещества;
  • Плазмогель способен абсорбировать либо выделять воду в соответствии с потребностями клетки;
  • Она имеет целую систему организованных волокон, которые можно наблюдать используя специальную технику раскрашивания;
  • Субстанция химически представляет собой 90% воды и 10% органических и неорганических образований.

Структура и компоненты

В прокариотах (например, бактерии), которые не имеют ядра, соединенного с мембраной, цитоплазма представляет все содержимое клетки внутри плазматической мембраны. В эукариотах (например, клетки растений и животных) цитоплазма образована тремя отличающимися друг от друга компонентами: цитосоль, органоиды, различные частицы и гранулы, носящие название цитоплазматических включений.

Цитосоль, органоиды, включения

Цитосоль представляет собой полужидкий компонент, расположенный внешне по отношению к ядру и внутри плазматической мембраны.

Цитосоль составляет приблизительно 70% объема клетки и состоит из воды, волокон цитоскелета, солей и органических и неорганических молекул, растворенных в воде.

Также содержит протеины и растворимые структуры такие, как рибосомы и протеасомы. Внутренняя часть цитосоля, наиболее текучая и гранулированная, называется эндоплазмой.

Сеть волокон и высокие концентрации растворенных макромолекул, например, белков приводят к образованию макромолекулярных скоплений, которые сильно влияют на перенос веществ между компонентами цитоплазмы.

Органоид означает «маленький орган», который связан с мембраной. Органоиды находятся внутри клетки и выполняют специфические функции, необходимые для поддержания жизни этого наименьшего кирпичика жизни. Органоиды представляют собой маленькие клеточные структуры, выполняющие специальные функции. Можно привести следующие примеры:

  • митохондрии;
  • рибосомы;
  • ядро;
  • лизосомы;
  • хлоропласты (в растениях);
  • эндоплазматическая сеть;
  • аппарат Гольджи.

Внутри клетки также находится цитоскелет — сеть волокон, помогающих ей сохранять свою форму.

Цитоплазматические включения представляют собой частицы, которые временно находятся во взвешенном состоянии в желеобразной субстанции и состоят из макромолекул и гранул. Можно встретить три типа таких включений: секреторные, питательные, пигментные.

В качестве примера секреторных включений можно назвать белки, ферменты и кислоты. Гликоген (молекула для хранения глюкозы) и липиды — яркие примеры питательных включений, меланин, находящийся в клетках кожи, является примером пигментных включений.

Цитоплазматические включения, будучи небольшими частицами, взвешенными в цитосоле, представляют собой разнообразную гамму включений, присутствующих в различного типа клетках. Это могут быть как кристаллы оксалата кальция или диоксида кремния в растениях, так и гранулы крахмала и гликогена.

Широкую гамму включений представляют собой липиды, имеющие сферическую форму, присутствующие как в прокариотах, так и в эукариотах, и служащие для накопления жиров и жирных кислот. Например, такие включения занимают большую часть объема адипоситов — специализированных накопительных клеток.

Функции цитоплазмы в клетке

Наиболее важные функции можно представить в виде следующей таблицы:

  • обеспечение формы клетки;
  • среда обитания органоидов;
  • транспорт веществ;
  • запас полезных веществ.

Цитоплазма служит для поддержки органоидов и клеточных молекул. Множество клеточных процессов происходит в цитоплазме.

Некоторые из этих процессов включают синтез белков, первый этап клеточного дыхания, который носит название гликолиз, процессы митоза и мейоза.

Кроме того, цитоплазма помогает перемещаться гормонам по клетке, также через нее осуществляется вывод продуктов жизнедеятельности.

Большинство разных действий и событий происходит именно в этой желатиноподобной жидкости, в которой содержатся ферменты, способствующие разложению продуктов жизнедеятельности, также здесь проходит множество процессов метаболизма. Цитоплазма обеспечивает клетку формой, заполняя ее, помогает поддерживать органоиды на своих местах. Без нее клетка выглядела бы «сдутой», и различные вещества не могли бы легко перемещаться от одного органоида к другому.

Транспорт веществ

Жидкая субстанция содержимого клетки очень важна для поддержания ее жизнедеятельности, так как позволяет легко обмениваться питательными веществами между органоидами.

Такой обмен обязан процессу цитоплазматического течения, представляющему собой потоки цитосоля (наиболее подвижная и текучая часть цитоплазмы), переносящие питательные вещества, генетическую информацию и другие вещества от одного органоида к другому.

Некоторые процессы, которые происходят в цитосоле, включают в себя также перенос метаболитов. Органоид может производить аминокислоту, жирную кислоту и другие вещества, которые через цитосоль перемещаются к органоиду, нуждающемуся в этих веществах.

Цитоплазматические потоки приводят к тому, что сама клетка может перемещаться. Некоторые наименьшие жизненные структуры снабжены ресничками (маленькие, похожие на волос образования снаружи клетки, позволяющие последней перемещаться в пространстве). Для других же клеток, например, амебы единственной возможностью перемещаться является перемещение жидкости в цитосоле.

Запас питательных веществ

Помимо транспорта различного материала, жидкое пространство между органоидами выступает в роли своего рода камеры хранения этих материалов до момента, когда они действительно потребуются тому или иному органоиду.

Внутри цитосоля во взвешенном состоянии находятся протеины, кислород и различные строительные блоки.

Помимо полезных веществ, в цитоплазме содержатся и продукты метаболизма, которые ждут своей очереди, пока процесс удаления не выведет их из клетки.

Плазматическая мембрана

Клеточная, или плазматическая, мембрана представляет собой образование, препятствующее вытеканию цитоплазмы из клетки.

Эта мембрана состоит из фосфолепидов, образующих двойной липидный слой, который является полупроницаемым: лишь определенные молекулы могут проникать через этот слой.

Протеины, липиды и другие молекулы могут проникать через клеточную мембрану посредством процесса эндоцитоза, при котором образуется пузырек с этими веществами.

Пузырек, включающий в себя жидкость и молекулы, отрывается от мембраны, образуя при этом эндосому. Последняя перемещается внутри клетки к своим адресатам. Продукты жизнедеятельности выводятся посредством процесса экзоцитоза.

В этом процессе пузырьки, образующиеся в аппарате Гольджи, соединяются с мембраной, которая выталкивает их содержимое в окружающую среду.

Также мембрана обеспечивает форму клетки и служит опорной платформой для цитоскелета и клеточной стенки (в растениях).

Клетки растений и животных

Подобие внутреннего содержимого клеток растений и животных говорит об их одинаковом происхождении. Цитоплазма обеспечивает механическую поддержку внутренним структурам клетки, которые находятся в ней во взвешенном состоянии.

Цитоплазма поддерживает форму и консистенцию клетки, а также содержит множество химических веществ, являющихся ключевыми для поддержания жизненных процессов и метаболизма.

Реакции метаболизма, такие как гликоз и синтез протеинов, происходят в желеобразном содержимом. В клетках растений, в отличие от животных, присутствует движение цитоплазмы вокруг вакуоли, которое известно как цитоплазматическое течение.

Цитоплазма клеток животных представляет собой вещество, подобное гелю, растворенному в воде, она заполняет весь объем клетки и содержит белки и другие важные молекулы, необходимые для жизнедеятельности. Гелеобразная масса содержит протеины, углеводороды, соли, сахара, аминокислоты и нуклеотиды, все клеточные органоиды и цитоскелет.

Источник: https://obrazovanie.guru/nauka/biologiya/tsitoplazma-himicheskij-sostav-stroenie-i-osnovnye-funktsii.html

Лекция 3. Строение П.А.К

ПодробностиОбновлено 11.10.2012 23:43Просмотров: 6999

ПАК – это субмембранная система клетки, в которой можно выделить: наружную мембрану или плазмалемму, внутреннею мембрану или гликокаликс, субмембранный опорно-сократительный аппарат.

ПЛАЗМАЛЕММА

занимает центральную часть ПАКа, построена по типичной жидкостно мозаичной модели.

ГЛИКОКАЛИКС

В основном включает в себя углеводный компонент: полисахариды, олигосахариды, гликопротеины, гликолипиды, а также наружные домены интегральных и полуинтегральных и периферических белков.

Гликокаликс выполняет маркерную функцию, функцию индивидуализации, а также способен участвовать в образование клеточных контактов, кроме того, как производное гликокаликса формируется клеточная стенка у растений, а также белки соединительной ткани, например, коллаген и эластин.

Гликокаликс может выполнять ферментативные функции, примером является фермент гидролаза, встроенная в гликокаликс, которая участвует в процессах пристеночного пищеварения.

СОСА

СОСА включает в себя:

  1. периферическую геалоплазму

  2. белки опорно-сократительной системы

периферическая гиалоплазма отличается от основной определенной концентрацией ферментативных комплексов.

Здесь располагаются белки и ферменты, которые способствуют транспорту через мембрану, здесь также локализована фермент аденилатциклаза, которая участвует в работе рецепторных систем вторичных посредников, здесь локализованы ферменты гликолиза.

Кроме того, в периферической гиалоплазме находятся секреторные гранулы, которые способны выводится из клетки после поступления из клетки сигнала.

к белкам опорно-сократительной системы относятся:

  1. тонкие фибриллы

  2. микрофибриллы

  3. скелетные фибриллы

  4. микротрубочки

 Тонкие фибриллы

Первичная структура белков неизвестна, функции неизвестны. Однако выяснено, что тонкие филоменты способны делить клетку на функциональные отсеки или компартменты.

К тонким фибриллам могут прикрепляться ферментативные комплексы, различные органоиды (рибосомы, митохондрии)

Микрофибриллы

Микрофибриллы состоят из белка актина и имеют диаметр примерно 5-7 нм. В клетке актин может существовать в двух вариантах: глобулярный актин или G-актин, фибриллярный или F-актин. При определенных условиях G-актин может полимеризоваться, и приобретать вид двойной спирали.

F-актин нестабилен и его структура стабилизируется другим белком тропомиоезином (это фибриллярный белок, который укладывается на структуру α-спирали и стабилизирует ее. Актиновые фибриллы способны не только к сборке, но и к разборке с разных концов молекул. Сборка и разборка контролируется определенными белками, которые называются кэп-белками.

Актиновые фибриллы могут сшиваться и взаимодействовать между собой при помощи определенных белков. Сшивание молекул может происходит по середине или концами актиновых фибрилл, в результате образуется пучок микрофибрилл, который в зависимости от количества сшивающих белков может быть рыхлым или плотным.

Кроме того к актиновым фибриллам могут якорные белки, при помощи которых фибриллы взаимодействуют с белками плазмолеммы, частично ограничивая их подвижность. в клетке актиновые фибриллы взаимодействуют с белком миозином. Причем выделяется одноголовочный и двуголовочный миозин. Одноголовочный встречается редко , в основном в кардиомиоцитах.

Двуголовочный характерен для всех остальных клеток.

Головки обладают АТФ-азной активностью, это значит, что при расщеплении молекул АТФ головки могут менять свою конформацию. Расщепление молекул АТФ проходит в несколько этапов, причем конформационные изменения головки способны вызывать движения в шарнирной части, если молекула миозина прикреплена головкой к молекуле актина, то движение головки вызывает движение молекулы миозина по актину.

Головка миозина содержит в себе центр связывающий АТФ, а также несколько центров для взаимодействия с актиновыми фибриллами. Находясь в связанном с АТФ состоянии головка миозина не обладает сродством к F-актину. Гидролиз АТФ приводит к тому, что в АТФ-азном центре оказывается комплекс АДФ+Fн.

Образование этого комплекса так изменяет конформацию головки, что она способна связаться с фибриллярным актином. Эта связь приводит к дальнейшему изменению конформации головки, в результате чего АДФ и неорганический фосфат уходят из АТФ-азного центра.

В этот момент наблюдается смещение головки миозина относительно ее стержня, и головка продвигается по F-актину.

В норме в клетки в состав актомиозиновой системы входят не отдельные молекулы миозина, а их функциональные объединения, которые получили название биполярные миозиновые филаменты. В этом случае молекула миозина своими головками прикреплена к разным нитям фибриллярного актина, а хвосты миозина сцеплены.

Особенно сильно АМС развита в клетках поперечноисчерченой мускулатуры. Единицей строения клетки скелетной мускулатуры является сакромер, который ограничен белковыми полосками.

АМС участвует в образование на клетки временных и постоянных выростов. К временным выростам относятся псевдоподии или ложноножки, которые характерны для защитных клеток организма фагоцитов. К постоянным относятся микроворсинки, которые возникают в тонком кишечнике.

Актиновые фибриллы образуют стресс-фибриллы, которые способны удерживать форму клетки при меняющимся астматическом давлении. При делении клеток АМС участвует в формировании пояска деления. Поясок деления необходим для деления цитоплазмы.

Читайте также:  Стебель - биология

Патологии

Обнаружены химические вещества, которые способны влиять на полимеризацию микрофибрилл, например, метаболиты некоторых грибов – цитохалазины способны присоединяться к молекулам G-актина.

Такой комплекс присоединяется к концу микрофибриллы и препятствует ее полимеризации, что приводит к разрушению микрофибриллы. Токсин бледной поганки фаллоидин взаимодействует сразу с F-актином вызывая его суперстабилизацию.

В этом случае F-актин теряет способность к внутриклеточным перестройкам.

Встречаются наследственные патологии, которые обусловлены дефектами актин-связывающих белков, к такой патологии относятся один из видов миодистрофии – миодистрофия Дюшена.

Причиной является патология гена локализованного в Х-хромосоме, поэтому данное заболевание проявляется в основном у мальчиков.

Это мышечная слабость, причем к 8-13 годам они теряют способность ходить, погибают от остановки дыхания.

Скелетные фибриллы

Является универсальным элементом СОСА и представляет собой белковые нити диаметром около 10нм. Характеризуются повышенной устойчивостью к действию химических и физических факторов, поэтому основной функцией является структурная и опорная. Участвуют в формировании цитоскелета клетки, способны поддерживать определенные части клетки, например, длинные отростки нейрона.

В большом количестве встречаются в зоне контактов между клетками. Скелетные фибриллы представляют собой белки различной первичной структуры, но одинаковой третичной и четвертичной. На третичном уровне организации белок скелетные фибриллы представляет собой гомотетромер.

Скелетные фибриллы образуются за счет взаимодействия нескольких гомотетромеров между собой по принципу кирпичной кладки.

Такая структура в длину может расти до бесконечности (в зависимости от размеров клетки), а в ширину не более чем до 8 протофибрилл. Примером белков скелетных фибрилл является белки кератины, которые особенно в большом количестве встречаются в наружных слоях эпидермиса и производных эпидермиса.

Увеличение скелетных фибрилл в клетки приводит к нарушению клеточных функций и, следовательно, к различным патологиям, например, в сердечной мышцы к различным кардиомиодистрофиям, увеличение фибрилл в нейронах головного мозга приводит к различным формам старческого слабоумия.

Увеличение скелетных фибрилл может происходить под действием различных химических факторов, например, алкоголя. Увеличение скелетных фибрилл в клетках печени приводит к циррозу печени у алкоголиков. Увеличение скелетных фибрилл в нейронах приводит к деградации личности.

Первичная структура скелетных фибрилл в клетках различных тканей различна, поэтому скелетные фибриллы можно использовать для диагностики опухолей и на основании диагностики делать вывод является ли данная опухоль первичной, либо это метастаза.

Микротрубочки

Это полые белковые структуры диаметром 22-25нм и шириной примерно 6нм.

Микротрубочки состоят из белков тубулинов. Как правило, с микротрубочками связаны так называемые ассоциативные белки или МАР белки.

В клетке встречаются 3 вида тубулинов α, β, γ, причем основная масса примерно 99% приходится на α и β тубулин. Γ-тубулин в составе микротрубочек не встречается, он располагается в клеточном центре и образует ЦОМТ. Считается, что γ-тубулин необходим для начала сборки микротрубочек.

Тубулины являются ГТФ-связывающими белками, поэтому в присутствии ГТФ и ионов магния α и β тубулины активируются и способны объединятся в стабильные гетеродимеры. Затем в ЦОМТах при наличии ГТФ и магния начинается сборка гетеродимеров, которые реагируют между собой с образованием протофибрилл.

Формируется так называемый тубулиновый коврик, который в длину может расти до бесконечности, а в ширину не более чем до 13 протофибрилл. После этого края коврика слипаются, и он превращается в полую трубочку. В микротрубочке выделяют + и – концы, на + конце в основном идет полимеризация микротрубочек, на –конце в основном деполимеризация.

Этот процесс (сборки и разборки) регулируется специальными белками и в норме в клетки процесс сборки преобладает над процессом разборки. Сборка и разборка микротрубочек зависит от концентрации различных веществ, например, ионов кальция. При избыточной концентрации кальция в клетки процесс деполимеризации микротрубочек активируется.

В настоящее время считают, что количество кальция в клетке является основным механизмом, определяющим процессы перестройки микротрубочковых систем. При действии алкоголя и растительного алкалоида колхицина микротрубочки разрушаются.

Основными функциями микротрубочек является структурная и опорная функции. Существуют структуры, в которых цитоскелет образуется за счет микротрубочек, например, тромбоциты.

Кроме того микротрубочки объединяются с белками МАР и могут участвовать в выполнении многих важных функций в клетке.

МАР-белки способны регулировать сборку и разборку микротрубочек, в частности в соединении с некоторыми МАР-белками микротрубочки приобретают устойчивость к действию ионов кальция и низких температур.

Важнейшими среди МАР-белков являются белки транслокаторы, которые вместе с микротрубочками образуют тубулин транслокаторную систему клетки. Транслокаторы по строению сходны с миозином. В них выделяют стержень и головку, причем головка обладает АТФ-азной активностью, следовательно, при изменении конформации транслокатор способен перемещаться по микротрубочке.

Выделяют 3 группы транслокаторов:

  1. кинезины

  2. динеины

  3. динамины

кинезины способны перемещаться по микротрубочке только от – к + концу, поэтому они обеспечивают транспорт веществ от центра клеток к ПАКу, это так называемый антреградный транспорт. В данном случае транслокатор движется по микротрубочке за счет конформационные изменений головки, а к стержню прикреплен немембранный пузырек с упакованным веществом.

С помощью данного вида транспорта транспортируются медиаторы в нейроны, а также пигменты в пигментных клетках

Динеины участвуют в формировании тубулин-динеиновой системы, которая осуществляет ретроградный транспорт. Помимо этого динеины участвую в образовании локомоторных структур клеток: ресничек и жгутиков.

Динамины обладают ГТФ-азной активностью, обеспечивают ретроградный транспорт. Функции динаминов изучены плохо.

Важнейшей функцией тубулин-транслокаторной системы является формирование двигательных систем в клетке, которые у всех эукориот построены по единой схеме.

Существуют наследственные патологии, связанные с нарушением структуры тубулина. Они практически не совместимы с жизнью, однако существует патологии тубулин-денеиновой системы, которые касаются непосредственно жгутиков и ресничек.

При этом нарушается структура ресничного эпителия, выстилающего носоглотку, дыхательные пути и полость среднего уха, что приводит к хроническим бронхитам и отитам мужчины с синдромом неподвижных ресничек, как правило, стерильны.

Все компоненты СОСА характеризуются структурным единством, которое проявляется в том случае, что фибриллярные белки могут взаимодействовать друг с другом.

Например, микрофибриллы могут образовывать пучки, которые могут взаимодействовать с микротрубочками и скелетными фибриллами.

Все компоненты СОСА способны взаимодействовать с интегральными белками плазмолеммы, а плазмолемма структурно связана с гликокаликсом, поэтому для ПАКа характерно структурное единство.

Источник: http://biobox.spb.ru/lektsii/stroenie-i-funktsii-kletki/97-2-stroenie-i-funktsii-kletki.html

Биология, 10-11 класс, Андреева Н.Д., 2012

Биология, 10-11 класс, Андреева Н.Д., 2012.   Учебник предназначен для изучения раздела «Общая биология» в 10— 11 классах на базовом уровне.

В нем рассматриваются основные свойства и особенности функционирования и развития живого на всех уровнях организации природы — от молекулярного до биосферного. Содержатся сведения об истории биологических открытий и современных достижениях науки.

Большое количество иллюстративного материала делает текст более доказательным и доступным для понимания.

Основные свойства живой природы.

Чем отличается живое от неживого?Определение понятия «жизнь». Из всего, что нас окружает, самое труднообъяснимое явление — жизнь. В повседневности мы привыкли к тому, что жизнь существует вокруг нас и в нас самих, и поэтому утратили способность удивляться этому феномену. Нужно признать, что в науке пока нет общепринятого определения понятия «жизнь».

Известно множество его определений, но ни одно из них не охватывает всех особенностей этого уникального явления.Наиболее удачное современное определение жизни принадлежит отечественному ученому М.В.

Волькенштейну: «Живые существа, встречающиеся на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот».Субстрат жизни. Уровень развития биологических знаний в конце XIX в. позволил установить, что основным субстратом жизни (от лат.

субстратум — подстилка, подкладка) являются два класса биополимеров — белки и нуклеиновые кислоты. В настоящее время на Земле не известно ни одной живой системы, которая не представляла бы собой совокупность белков и нуклеиновых кислот, обладающих высокой упорядоченностью на молекулярном уровне. В связи с этим известный отечественный биохимик В.А.

Энгельгардт подчеркивал, что «в способности живого создавать порядок из хаотического теплового движения молекул состоит наиболее глубокое, коренное отличие живого от неживого.

Содержание

Старшеклассникам об учебнике 3ВведениеБиология как часть культуры 4Биология как наука 4

Раздел I УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВЫХ СИСТЕМ

Молекулярный уровень§ 1. Основные свойства живой природы 12§ 2. Химические элементы и неорганические вещества, входящие в состав клеток 15§ 3. Органические вещества клетки: углеводы и липиды 17§ 4. Органические вещества клетки: белки 19§ 5. Органические вещества клетки: нуклеиновые кислоты и АТФ 23

Клеточный уровень

§ 6. Клеточная теория. Методы цитологии 29§ 7. Строение клеток эукариот: поверхностный аппарат 33§ 8. Цитоплазма: синтетический аппарат и аппарат внутриклеточного переваривания 39§ 9. Цитоплазма: энергетический и опорно-сократительный аппараты 42§ 10. Строение клетки: ядерный аппарат 46§ 11. Прокариоты — доядерные организмы 50§ 12. Вирусы — неклеточная форма жизни 54§ 13. Обмен веществ и энергии в клетке. Энергетический обмен 58§ 14. Фотосинтез — процесс пластического и энергетического обменов. Хемосинтез 62§ 15. Ген и генетический код 66§ 16. Биосинтез белков 69§ 17. Клеточный цикл, его периоды 73§ 18. Мейоз 77

Организменный уровень

§ 19. Организм как биологическая система 80§ 20. Типы питания организмов. Минеральное питание 82§ 21. Дыхание организмов. Газообмен 87§ 22. Экскреция как процесс саморегуляции организма 91§ 23. Размножение организмов 94§ 24. Гаметогенез и оплодотворение 99§ 25. Индивидуальное развитие организмов — онтогенез 106§ 26. Организм и среда 114

Популяционно-видовой уровень

§ 27. Вид и его критерии 122§ 28. Популяция — элементарная единица вида 125§ 29. Разнообразие биологических видов 129

Биогеоценотический уровень

§ 30. Биогеоценоз, его состав и структура 137§ 31. Функционирование биогеоценозов 146§ 32. Развитие биогеоценозов 148§ 33. Антропогенные экосистемы 151§ 34. Охрана биогеоценозов как путь сохранения биоразнообразия 156

Биосферный уровень

§ 35. Биосфера как глобальная экосистема 162§ 36. Биосферные функции живого вещества 166§ 37. Гомеостаз биосферы 168

Раздел II НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ И ИЗМЕНЧИВОСТЬ

Закономерности наследственности§ 38. Генетика как наука 174§ 39. Закономерности наследования. Моногибридное скрещивание 177§ 40. Дигибридное скрещивание 183§ 41. Доминирование. Анализирующее скрещивание 186§ 42. Сцепленное наследование. Хромосомная теория наследственности 190§ 43. Генетика пола. Наследование, сцепленное с полом 194§ 44. Генотип — целостная система 199

Закономерности изменчивости

§ 45. Модификационная изменчивость 201§ 46. Наследственная изменчивость. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости 205

Генетика человека

§ 47. Генетика человека как наука 211§ 48. Наследственные болезни человека 215§ 49. Заболевания, связанные с наследственной предрасположенностью. Медико-генетическое консультирование 219

Генетика и селекция

§ 50. Основы селекции как науки 222§ 51. Методы селекции растений, животных, микроорганизмов 226§ 52. Биотехнология. Генная инженерия 231

Раздел III ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ ЖИЗНИ

Представления о возникновении жизни. Эволюция органического мира§ 53. Становление и развитие представлений о происхождении жизни 240§ 54. История развития эволюционных идей 246§ 55. Эволюционное учение Ч. Дарвина 250

Синтетическая теория эволюции

§ 56. Кризис дарвинизма. Формирование синтетической теории эволюции 256§ 57. Популяция — элементарная единица эволюции. Движущие силы эволюции 258§ 58. Естественный отбор — направляющий фактор эволюции 264§ 59. Адаптации как результат действия естественного отбора 268

Микро- и макроэволюция

§ 60. Микроэволюция как процесс видообразования 274§ 61. Макроэволюция как процесс формирования надвидовых таксонов 277§ 62. Доказательства макроэволюции 282

Происхождение человека — антропогенез

§ 63. Антропогенез с точки зрения эволюции 288§ 64. Особенности и единство современных рас человека 295

Человек и природа

§ 65. Современный экологический кризис 299§ 66. Пути преодоления современного экологического кризиса 304Лабораторные работы 310

Предметный указатель 320.

Источник: http://x-uni.com/a/25504/biologiya-10-11-klass-andreeva-nd-2012

Цитоплазма: Опорно-двигательная система (цитоскелет)

В предыдущих главах уже много и часто говорилось о движении: движутся хромосомы к полюсам клетки во время митоза, перемещаются вакуоли клеточных органелл, движется клеточная поверхность. Кроме того, в клетках растений и животных наблюдаются токи цитоплазмы (например, в растительных клетках или у амебы).

Более того, отдельные клетки (свободноживущие одноклеточные организмы или специфические типы клеток в многоклеточных животных организмах) обладают способностью активно перемещаться, ползать ( 237).

Некоторые клетки имеют специализированные структуры, реснички или жгутики, которые позволяют им или самым перемещаться, или перемещать окружающую их жидкость.

Наконец, у многоклеточных животных организмов есть специализированные клетки, мышечная работа которых позволяет производить различные движения органов, отдельных его частей и всего организма. Было найдено, что в основе всех этих многочисленных двигательных реакций лежат общие молекулярные механизмы.

Кроме того, было показано, что наличие каких-либо двигательных аппаратов должно сочетаться и структурно связываться с существованием опорных, каркасных или скелетных внутриклеточных образований. Поэтому можно говорить (описывать и изучать) об опорно-двигательной системе клеток.

Читайте также:  Головной мозг - биология

Само понятие о цитоскелете или скелетных компонентах цитоплазмы разных клеток было высказано Н.К.Кольцовым, выдающимся русским цитологом еще в начале ХХ века. К сожалению, они были забыты и только уже в конце 50-х годов с помощью электронного микроскопа эта скелетная система было переоткрыта.

Огромный вклад в изучение цитоскелета внес метод иммунофлуоресценции, который помог разобраться в химии и динамике этого чрезвычайно важного компонента клетки. Цитоскелетные компоненты представлены нитевидными, неветвящимися белковыми комплексами или филаментами (тонкими нитями).

Существуют три системы филаментов, различающихся как по химическому составу, так и по своей ультраструктуре, так и по функциональным свойствам. Самые тонкие нити – это микрофиламенты; их диаметр составляет около 8 нм и состоят они в основном из белка актина.

Другую группу нитчатых структур составляют микротрубочки, которые имеют диаметр 25 нм и состоят в основном из белка тубулина, и, наконец, промежуточные филаменты с диметром около 10 нм (промежуточный по сравнению с 6 нм и 25 нм), образующиеся из разных, но родственных белков ( 238, 239).

Все эти фибриллярные структуры могут участвовать в качестве составных частей в процессе физического перемещения клеточных компонентов или даже целых клеток, кроме того они же в ряде случаев выполняют сугубо каркасную скелетную роль.

Элементы цитоскелета встречаются во всех без исключения эукариотических клетках; аналоги этих фибриллярных структур встречаются и у прокариот. Степень выраженности их в разных клетках может быть различной.

Так, например, клетки эпидермиса кожи особенно богаты промежуточными филаментами, мышечные клетки – актиновыми микрофиламентами, особенно многих микротрубочек в пигментных клетках, меланоцитах, в отростках нервных клеток и т.д.

Общими свойствами элементов цитоскелета является то, что это белковые, неветвящиеся фибриллярные полимеры, нестабильные, способные к полимеризации и деполимеризации. Такая нестабильность может приводить к некоторым вариантам клеточной подвижности, например, к изменению формы клетки.

Некоторые компоненты цитоскелета при участии специальных дополнительных белков могут стабилизироваться или образовывать сложные фибриллярные ансамбли, и играть только каркасную роль.

При взаимодействии с другими специальными белками-транслокаторами (или моторными белками) они могут участвовать в разнообразных клеточных движениях.

По своим свойствам и функциям элементы цитоскелета можно разделить на две группы: только каркасные фибриллы – промежуточные филаменты, и опорно-двигательные – как, например, актиновые микрофиламенты, взаимодействующие с моторными белками – миозинами, и тубулиновые микротрубочки, взаимодействующие с моторными белками динеинами и кинезинами.

Причем во второй группе фибрилл цитоскелета (микрофиламенты и микротрубочки) могут происходить два принципиально различных способа движения.

Первый из них основан на способности основного белка микрофиламентов – актина и основного белка микротрубочек – тубулина к полимеризации и деполимеризации, что может при связи этих белков с плазматической мембраной вызывать ее морфологические изменения в виде образования выростов (псевдоподий и ламеллоподий) на краю клетки. Псевдоподии и тонкие выросты (филоподии) могут или втягиваться обратно в клетку, или закрепляться на поверхности клетки и затем участвовать в перемещении клетки по субстрату.

При другом способе передвижения фибриллы актина (микрофиламенты) или тубулина (микротрубочки) являются направляющими структурами, по которым перемещаются специальные подвижные белки – моторы. Последние могут связываться с мембранными или фибриллярными компонентами клетки и тем самым участвовать в их перемещении.

Источник: http://mikrobiki.ru/mikrobiologiya/kletochnaya-biologiya/tscitoplazma-oporno-dvigatel-naya-sistema-tscitoskelet.html

7 – Опорно-двигательная система клетки

Лекция № 7.

Количество часов: 2

ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА КЛЕТКИ

1.     Центриоли, структура, репликация, участие в делении клетки

2.     Строение ресничек и жгутиков эукариотических клеток

3.     Фибриллярные структуры цитоплазмы

Одним из важнейших свойств любой клетки является подвижность. Подвижность клетки проявляется различными формами движения (внутриклеточное, амебовидное, мерцательное, сократительное).

Несмотря на разнообразие форм, в основе любых двигательных реакций лежат общие молекулярные механизмы. Кроме того, двигательные аппараты (реснички, жгутики) структурно связаны с существованием опорных внутриклеточных структур.

Это позволяет говорить об опорно-двигательной системе клеток.

1.     Центриоли, структура, репликация, участие в делении клетки

Клеточный центр, или центросома, представляет собой немембранный органоид, локализованный около ядра и состоящий из двух центриолей и центросферы. Причем постоянным и наиболее важным компонентом клеточного центра являются центриоли. Этот органоид обнаружен в клетках животных, низших растений и грибов.

Центриоли (от лат. centrum – срединная точка, центр)представляют два перпендикулярно расположенных друг к другу цилиндра, стенки которых образованы микротрубочками и соединены системой связок.

Конец одного цилиндра (дочерняя центриоль) направлен к поверхности другого (материнская центриоль). Совокупность сближенных между собой материнской и дочерней центриолей называетя диплосомой. Впервые центриоли были обнаружены и описаны в 1875 В. Флемингом.

В интерфазных клетках центриоли часто располагаются возле комплекса Гольджи и ядра.

Ультрамикроскопическое строение центриолей было изучено только с помощью электронного микроскопа. Стенку центриолей составляют расположенные по окружности 9 триплетов микротрубочек, образующих полый цилиндр.

Системы микротрубочек центриоли можно описать формулой (9X3) + 0, подчеркивая отсутствие микротрубочек в центральной части. Ширина центриоли составляет около 0,2 мкм, длина – 0,3-0,5 мкм (однако, есть центриоли, достигающие в длину нескольких микрометров).

Кроме микротрубочек в состав центриоли входят дополнительные структуры – “ручки”, соединяющие триплеты.

Центросфера – плотный слой цитоплазмы вокруг центриолей, в котором часто содержатся микротрубочки, расположенные лучами.

Центриолярный цикл. Строение и активность центриолей меняются в зависимости от периода клеточного цикла. Это позволяет говорить о центриолярном цикле. В начале периода G1 от поверхности материнской центриоли начинается рост микротрубочек, которые растут и заполняют цитоплазму.

По мере роста микротрубочки теряют связь с областью центриолей и могут находиться в цитоплазме длительное время.  В периоде S или G2 происходит удвоение числа центриолей. Этот процесс заключается в том, что центриоли в диплосоме расходятся и около каждой из них происходит закладка процентриолей.

В начале вблизи и перпендикулярно исходной центриоли закладываются девять одиночных микротрубочек. Затем они преобразуются в девять дуплетов, а потом в девять триплетов микротрубочек новых центриолей. Этот способ увеличения числа центриолей был назван дупликацией.

Следует отметить, что удвоение числа центриолей не связано с их делением, почкованием или фрагментацией, а происходит путем образования процентриолей. Таким образом, в результате дупликации в клетке содержатся четыре попарно связанные центриоли.

В этом периоде материнская центриоль продолжает играть роль центра образования цитоплазматических микротрубочек. В периоде G2 обе материнские центриоли покрываются фибриллярным гало (зона тонких фибрилл), от которого в профазе начнут отрастать митотические микротрубочки.

В этом периоде в цитоплазме происходит исчезновение микротрубочек и клетка стремиться приобрести шаровидную форму. В профазе митоза диплосомы расходятся к противоположным полюсам клетки. От фибриллярного гало материнской центриоли отходят микротрубочки, из которых формируется веретено деления митотического аппарата.

Таким образом, центриоли являются центрами организации роста микротрубочек. В телофазе происходит разрушение веретена деления. Следует отметить, что в клетках высших растений, некоторых водорослей, грибов, ряда простейших центры организации роста микротрубочек центриолей не имеют.У некоторых простейших центрами индукции образования микротрубочек выступают плотные пластинки, связанные с мембраной.

2.     Строение ресничек и жгутиков эукариотических клеток

Реснички и жгутики – органоиды специального назначения, выполняющие двигательную функцию и выступающие из клетки. Различий в ультрамикроскопическом строении ресничек и жгутиков нет. Жгутики отличаются от ресничек лишь длиной.

Длина ресничек составляет 5-10 мкм, а длина жгутиков может достигать 150 мкм. Диаметр их составляет около 0,2 мкм. Причем клетки, имеющие реснички и жгутики, в свободном состоянии обладают способностью двигаться.

Неподвижные клетки, благодаря движению ресничек, способны перемещать жидкости и частички веществ.

Жгутик это органоид движения у бактерий, ряда простейших, зооспор и сперматозоидов. В клетке обычно бывает от 1 до 4 жгутиков.

Ресничка – это органоид движения или рецепции у клеток животных и некоторых растений. Траектория движения ресничек очень разнообразна. В различных клетках это движение может быть маятникообразным, крючкообразным, воронкообразным или волнообразным.

Ресничка представляет собой тонкий цилиндрический вырост цитоплазмы, покрытый цитоплазматической мембраной. Внутри выроста расположена аксонема (“осевая нить”), состоящая в основном из микротрубочек. В основании реснички находится базальное тело, погруженное в цитоплазму. Диаметры аксонемы и базального тельца одинаковы (около 150 нм).

Базальное тельце, как и центриоли, состоит из 9 триплетов микротрубочек и имеет “ручки”. Часто в основании реснички лежит не одна, а пара базальных телец, располагающихся под прямым углом друг к другу подобно диплосоме – центриоли. Аксонема в отличие от базального тельца или центриоли имеет 9 дублетов микротрубочек с “ручками”, образующих стенку цилиндра аксонемы.

Кроме периферических дублетов микротрубочек, в центре аксонемы располагается пара центральных микротрубочек. В целом систему микротрубочек реснички описывают как (9 х 2) + 2 в отличие от (9 х 3) + 0 системы центриолей и базальных телец.

Базальное тельце и аксонема структурно связаны друг с другом и составляют единое целое: две микротрубочки триплетов базального тельца являются микротрубочками дублетов аксонемы.

Для объяснения способа движения ресничек и жгутиков используется гипотеза “скользящих нитей”. Считается, что незначительные смещения дублетов микротрубочек друг относительно друга могут вызвать изгиб всей реснички. Если такое локальное смещение будет происходить вдоль жгутика, то возникает волнообразное движение.

3.     Фибриллярные структуры цитоплазмы

Цитоплазма клетки представляет собой вязкую жидкость, поэтому из-за поверхностного натяжения клетка должна иметь шаровидную форму. Однако помимо шаровидной встречается множество других форм клеток (кубические, призматические, звездчатые, дисковидные, с разнообразными отростками и другие). Форма определяется с помощью жестких, параллельно расположенных волокон.

Эти волокна называются фибриллярными структурами цитоплазмы. К ним относятся микротрубочки, микрофиламенты и промежуточные филаменты. Эти структуры образуют цитоскелет клетки (опорно-двигательная система).

Цитоскелет определяет форму клетки, участвует в передвижении клетки, во внутриклеточном транспорте органоидов и отдельных соединений.

Микротрубочки – немембранные органоиды, представляющие собой  полые цилиндры длиной около 200 нм и толщиной около 25 нм. Микротрубочки можно обнаружить в цитоплазме практически всех эукариотных клеток.

В больших количествах они находятся в цитоплазматических отростках нервных клеток, фибробластов и других изменяющих свою форму клеток. Местом организации роста микротрубочек цитоскелета в интерфазной клетке является центриоль.

Микротрубочки различного происхождения (реснички простейших, клетки нервной ткани, веретено деления) имеют сходный состав и содержат белки – тубулины. Очищенные тубулины при определенных условиях способны собираться в микротрубочки.

Добавление алкалоида колхицина предотвращает самосборку микротрубочек или приводит к разборке уже существующих. В клетке тубулины существуют в двух формах – свободной и связанной. Сдвиг равновесия между этими формами приводит или к диссоциации микротрубочек, или к их росту.

Ни тубулины в чистом виде, ни построенные из них микротрубочки не способны к сокращению. В клетках микротрубочки принимают участие в создании ряда временных (цитоскелет интерфазных клеток, веретено деления) или постоянных структур (центриоли, базальные тельца, реснички, жгутики). Кроме того, микротрубочки способствуют ориентированному движению внутриклеточных компонентов.

Микрофиламенты представляют собой тонкие (около 7 нм) белковые нити, встречающиеся практически во всех типах эукариотических клеток. Они расположены пучками или слоями в кортикальном слое цитоплазмы, непосредственно под плазмолеммой.

Сеть микрофиламентов выявлена в большинстве клеток. В состав микрофиламентов входят сократительные белки: актин, миозин, тропомиозин, альфа-актинин.

Функции микрофиламентов заключаются в образовании цитоскелета и обеспечении большинства внутриклеточных форм движения (токи цитоплазмы, движение вакуолей, митохондрий).

Промежуточные филаменты имеют толщину около 10 нм и также являются белковыми структурами.  Это тонкие неветвящиеся, часто располагающиеся пучками нити. Характерно, что их белковый состав различен в разных тканях. В эпителии в состав промежуточных филаментов входит кератин.

Пучки кератиновых промежуточных филаментов в эпителиальных клетках образуют тонофибриллы. В состав промежуточных филаментов клеток мезенхимальных тканей (например, фибробластов) входит другой белок – виментин, в мышечные клетки – десмин, в нервных клетках в состав их нейрофиламентов также входит особый белок.

Промежуточные филаменты выполняют опорно-каркасную функцию.

Источник: https://studizba.com/lectures/2-biologicheskie-discipliny/120-lekcii-po-citologii/1776-7-oporno-dvigatelnaya-sistema-kletki.html

Ссылка на основную публикацию