Строение клетки эукариот (ядерных)

Эукариоты (лат. Eukaryota от др.греческого εὖ – «хорошо, полностью» и κάρυον – «орех, ядро»), или ядерные. Это такая группа живых организмов, в клетках которых содержится обособленное ядро.

Признаки и особенности клеток эукариот

Основополагающей особенностью этих клеток является наличие четкого сформированного ядра. Вся генетическая информация находится внутри ядра и отделена от цитоплазмы клетки ядерной оболочкой.

Все клетки эукариот состоят из трех основных частей:

  • клеточной оболочки (ограничивает клетку от окружающей среды и защищает ее);
  • цитоплазмы (составляет внутреннее содержимое клетки, в котором расположены все органоиды клетки);
  • ядра (содержит генетический материал клетки).

Характеристика клеток эукариот

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) линейная и связанна с белками – гистонами (одна из функций которых – упаковка всех молекул ДНК внутри ядра) и другими белками, входящими в состав хромосом.

Цикл жизни эукариотической клетки  состоит из двух фаз жизни ядра клетки:

  • Гаплофаза (первая фаза) – это гаплоидный (одинарный) набор хромосом.
  • Диплофаза (вторая фаза) – образование диплоидной клетки (ядра), которая содержит диплоидный (двойной) набор хромосом.

Третье отличие эукариот – наличие уникальных органелл, которые имеют собственный генетический аппарат, размножаются делением и окружены мембранами (одной или более).

Эти – митохондрии и пластиды. По своему строению и особенностям жизнедеятельности они сходны с бактериями.

Ещё одним свойством эукариот является явление эндоцитоза – процесс захвата клеткой внешнего материала. Одной из разновидностей является фагоцитоз (дословно «поедание клеткой»). Он выполняет защитную функцию.

Строение клетки эукариот (ядерных)

И еще одна особенность – строение жгутиков. Это выросты клетки, окруженные мембраной и содержащие цитоскелет (аксонема). Он состоит из микротрубочек. Жгутики эукариот имеют способность изгибаться и извиваться, тогда как у прокариот они могут только вращаться.

Виды и классы эукариот

Классифицируют клетки эукариот по разным параметрам. Самым первым было разделение на царства растений и животных. Отдельно выделили царство грибов. Их выделяют в отдельную группу из-за ряда биохимических особенностей.

В некоторых классификациях выделяют царства протистов (простейших) и хромисты (клетки, в состав которых входит хлоропласт).

Размеры клеток эукариот

Диаметр эукариотической клетки колеблется в пределах 10 – 100 мкм, тогда как клетки прокариот обычно имеют размер 0,5—10 мкм. Исходя из диаметров, логично, что и объем клеток эукариот в 1 000, а то и в 10 000 больше, чем у прокариот.

Строение эукариот

Клетки эукариоты достаточно крупные, поэтому и строение их сложнее прокариот. В их клетках встречается около десятка различных внутренних структур, называемые органеллами (иногда их называют органоиды).

Многие из них имеют собственную одну или несколько мембран, отделяющих их от цитоплазмы. Рассмотрим подробнее особенности их строения.

Ядро эукариот

Ядро эукариот имеет две мембраны. В составе ядра содержится генетический материал – молекулы ДНК, заключенные в хромосомы. И в составе клеток может быть как одно ядро, так и несколько. Есть и многоядерные клетки.

Геном эукариот

Геном эукариот значительно сложнее и его можно представить в виде формулы.

Строение клетки эукариот (ядерных)

Геном эукариотической клетки = ДНК ядра + ДНК митохондрии + ДНК хлоропластов + ДНК других пластид, в зависимости от типа клетки.

Оболочка клетки эукариот

Основу клеточной оболочки составляет плазмолемма или плазматическая мембрана. Основная ее функция – отделение всего внутреннего содержимого клетки от других клеток и внешней среды. Все плазмолеммы состоят из двойного слоя липидов (жиров), которые имеют два конца – гидрофобный и гидрофильный. Первые обращены внутрь клетки, вторые – наружу.

Кроме липидного слоя, в мембранах есть белки: периферические, погруженные (полуинтегральные) и пронизывающие (интегральные).

Периферические белки прилегают к липидному слою с внутренней или внешней стороны. полуинтегральные белки частично встроены в мембрану, а интегральные — проходят через всю толщу мембраны. Белки способны перемещаться в плоскости мембраны.

Функции белков различны: это транспортировка молекул, получение сигналов извне, поддержание массой структуры мембран.

Наверно, второе по значимости свойство мембран клеток – избирательная проницаемость. То есть через мембрану могут пройти далеко не все вещества.

Особенностью животных клеток эукариот является наличие наружного слоя – гликокаликса. Он выполняет функцию рецепторов и сигнальной системы. Кроме этого, этот слой необходим для объединения клеток и формирования тканей.

Мембраны растительных клеток покрыты стенкой из целлюлозы. В ней есть поры, которые пропускают внутрь клетки воду и небольшие молекулы. Такая клеточная стенка достаточно жесткая, она усиливает механическую опору и защиту клетки в целом.

Функции клеточных оболочек:

  • поддерживать, и определять форму и внутреннее содержимое клетки;
  • защищать от механических повреждений и проникновения повреждающих биологических агентов;
  • регулировать обмен веществ между клеткой и окружающей средой;
  • осуществлять «узнавание» многих молекулярных сигналов;
  • участвовать в формировании межклеточных контактов и специфических образований (реснички или жгутики).

Рибосомы в клетках эукариот

Рибосомы эукариот это немембранный органоид, который состоит из большой и малой субъединицы. Диаметр рибосом около 20 нм.

В химическом плане рибосомы – это белки (около 100 молекул) и рРНК – 4 молекулы. Молекулы рРНК составляет 50-63% ее массы. Она формирует структурный каркас рибосомы.

Основной функций рибосом является синтез белка (сборка полипептидных цепочек). Для выполнения этой функции рибосомы могут объединиться в комплекс, так называемую полирибосому или полисому. Но синтез возможен и на одиночной рибосоме.

Органоиды эукариот

Органоиды — это различные компоненты клеток. У них разные специфические функции и они обычно постоянно находятся в клетках.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС), или эндоплазматический ретикулум (ЭПР) – это двумембранная органелла. Внутренняя мембрана образует систему «цистерн» и каналов. Они соединены между собой и ограничивают полости ЭПС.

Функциями ЭПС являются:

  • транспортировка веществ внутри клетки и разделение цитоплазмы;
  • участие в синтез органических веществ;
  • место образования аппарата Гольджи.

Аппарат Гольджи, или комплекс Гольджи  – это органоид, который также имеет одну наружную мембрану. Его можно представить как в виде стопок плоских «цистерн» с расширенными краями. В каждой стопочке от 4 до 6 «цистерн». Вместе они называются диктиосома.

Функции аппарата Гольджи:

  • секреция, синтез и накопление органики;
  • переработка и преобразование поступивших веществ и их «укладка» в мембранные пузырьки;
  • здесь образуются лизосомы.

Аппарата Гольджи больше всего в клетках различных желез.

Лизосомы – это еще один одномембранный органоид. Это пузырьки, содержащие от 20 до 60 различных видов гидролитических ферментов. С их помощью происходит лизис – расщепление веществ.

Функции лизосом:

  • переработка органики внутри клетки;
  • ликвидация клеточных и неклеточных структур.

Вакуоли – это своеобразные хранилища растворов веществ, как  органических, так и неорганических. В них хранятся вещества, поступающие из ЭПС и аппарата Гольджи.

В клетках растений содержится больше вакуолей. По мере роста клетки, все маленькие вакуоли объединяются в одну центральную вакуоль. Она может быть очень крупной и занимать до 95% от всего объема клетки. Жидкость внутри – это клеточный сок. Состав его очень разнообразен.

В животных клетках вакуолей меньше количеству и они значительно мельче. Обычно они содержат ферменты.

Функции вакуолей:

  • регуляция водно-солевого обмена за счет накопления воды и водорастворимых веществ;
  • поддержание внутриклеточного (тургорного) давления;
  • окрашивание цветов и плодов растений.

Митохондрии – двумембранный органоид. Одна внешняя мембрана – гладкая, в внутренняя образует кристы – складки. За счет них внутренняя поверхность митохондрии увеличивается.

Количество митохондрий в клетках зависит от активности процессов обмена веществ. Митохондрии могут размножаться простым делением пополам.

Функции митохондрий:

  • синтез АТФ
  • расщепление органики с помощью кислорода.

Пластиды – это специфические  органоиды клеток растений. У них также две мембраны. Пластиды бывают трех типов:

  • лейкопласты – бесцветные;
  • хромопласты – желтого, красного и оранжевого цвета;
  • хлоропласты – зеленые.

Функции пластид разнообразны, как и они сами:

  • Хлоропласты, двумембранные. Пигмент хлорофилл придает им зеленый цвет. Наличие хлорофилла позволяет им выполнять основную функцию – фотосинтез.
  • Лейкопласты, как и хлоропласты двумембранные. Они не содержат пигментов, поэтому бесцветные. Основная функция их – это все что связано с питательными веществами (синтез, накопление и хранение). Поэтому их много в подземных частях растений.

Различают несколько видов лейкопластов по типу накапливаемых веществ. Амилопласты – накапливают крахмал, элайопласты – масла, а протеинопласты – белки.

  • Хромопласты содержат каротиноиды. Эти пигменты придают им красную, желтую или оранжевую окраску (плоды, лепестки, листья). Яркий цвет привлекает опылителей и распространителей семян растений.
Читайте также:  Отдел зеленые водоросли. одноклеточные зеленые водоросли - биология

Пластиды имеют способность переходить из одной формы в другую.

Цитоскелет в его состав входят микротрубочки и микрофиламенты – это белковые нити. Внутри клетки они образуют сложные структуры – переплетения.

Строение клетки эукариот (ядерных)

Функции цитоскелета:

  • определяет форму клетки и является опорой для органоидов;
  • образует «веретено деления»;
  • участвует в движениях клетки и токах цитоплазмы.

Клеточный центр

Особенное образование. Он участвует в процессе митоза или мейоза (об этом ниже) и играет определенную роль в формировании цитоскелета.

Клеточный центр состоит из двух центриоль и центросферы. Центриоли внешне напоминают цилиндры, состоящие из микротрубочек. В процессе деления клетки они расходятся к полюсам клетки, и образуют веретено деление.

Органоиды движения есть не у всех клеток эукариот. Основная функция их, конечно, движение клетки, но также функции захвата веществ или сократительные. К этим органоидам относят:

  • реснички (встречаются у инфузорий и клеток эпителия дыхательных путей);
  • жгутики (жгутиконосцы и сперматозоиды);
  • ложноножки (корненожки и лейкоциты);
  • миофибриллы (мышечные клетки).

Деление клеток эукариот

Для эукариотических клеток присущи 3 вида деления клеток:

  • амитоз — прямое деление;
  • митоз — непрямое деление;
  • мейоз — редукционное деление.

Амитоз — самый простой, но редкий способ деления клетки. Он характерен для стареющих или опухолевых клеток. В этом случае ядро делится путем перетяжки. Наследственный материал в таком случае распределяется не равномерно.

Митоз – это основной тип деления клеток, когда обе дочерние клетки получаю генетический материал идентичный материалу исходной (материнской) клетки. Митоз состоит из четырех стадий: профаза, метафаза, анафаза и телофаза.

Строение клетки эукариот (ядерных)

Значение митоза высоко с точки зрения биологии. Это:

  • генетическая стабильность;
  • увеличение числа клеток и, соответственно, рост организма;
  • явления регенерации.

Мейоз – это еще один способ деления клеток, но в результате этого деления образуются клетки с гаплоидным (одинарным) набором хромосом. Он также состоит из тех же 4 стадий, но в случае мейоза, по окончании первых стадий делений, после небольшой паузы, наступает вторая стадия деления уже без удвоения хромосом.

Значение мейоза:

  • является основой полового размножения (формирование гамет (половых клеток);
  • является основой комбинативной изменчивости организмов.

Примеры, функции и значение эукариотических клеток

Примерами эукариотических клетоя являются клетки растений, животных, грибов и протозоа (одноклеточные эукариоты).

Эукариотические клетки осуществляют все функции, характерные для живых организмов – обмен веществ, рост, развитие, размножение. Они также способны к адаптации и регенерации.  В многоклеточных организмах, клетки отличаются по строению в зависимости от выполняемых функций. Из таких специализированных клеток уже формируются ткани: эпителиальные, мышечные, нервные, соединительные и т.д.

Эукариотическая клетка строение, свойства и функции (Таблица)

Эукариоты или ядерные, — это надцарство живых организмов, клетки в которых содержится ядро. Все организмы, кроме прокариот (бактерий и архей), являются ядерными. Вирусы и вироиды не относятся ни к прокариотам, ни эукариотам.

Эукариотические клетки в основном намного крупнее прокариотических, разница в объёме достигает тысяч раз.

Клетки эукариот включают около десятка видов различных структур – органеллы, из которых многие отделены от цитоплазмы одной или несколькими мембранами.

Ядро — часть клетки, окружённая у эукариот двойной мембраной (двумя элементарными мембранами) и содержащая генетический материал: молекулы ДНК, «упакованные» в хромосомы. Ядро обычно одно, но бывают и многоядерные клетки.

Строение клетки эукариот (ядерных)

Таблица строение эукариотической клетки и функции

Органоиды Строение и свойства эукариотической клетки Функции клетки
Плазматическая мембрана Тонкая пленка 7-10мк, состоящая из двойного слоя фосфолипидов, с включением белков. Гидрофобные (отталкивающие воду) молекулы липидов погружены в толщу мембраны, а гидрофильные – обращены наружу в окружающую водную среду. К некоторым белкам на поверхности клеток прикреплены углеводы; такие белки называют гликопротеинами, они являются рецепторами. Снаружи углеводный слой – гликока-ликс. Белки, гликопротеины и липиды, находящиеся на поверхности разных клеток, очень специфичны и являются указателями типа клеток. С их помощью клетки «узнают» друг друга {например, сперматозоид «узнает» яйцеклетку). Сходное строение имеют внутриклеточные мембраны
  • — Изолируетклетку от окружающей среды.
  • — Обеспечивает обмен веществ и энергии между клеткой и внешней средой, движение клеток и сцепление их друг с другом.
  • — Соединяет клетки в ткани.
  • —  Клеточная мембрана обладает избирательной проницаемостью, регулирует поступление веществ в клетку, водный баланс, выведение продуктов обмена.
  • — Участвует в фагоцитозе и пиноцитозе.
  • — Большинство мембранных белков служат катализаторами химических реакций, осуществляют транспорт веществ или являются рецепторами
Цитоплазма Цитоплазма – коллоидный раствор различных солей и органических веществ – цитозоль. Вода составляет 60-90 % всей массы цитоплазмы. Белки – 10-20 %, а иногда до 70 % сухой массы. Система белковых нитей, пронизывающая цитоплазму называется цитоскелетом. Кроме белков в состав цитоплазмы могут входить липиды 23 %, различные органические 1,5 % и неорганические соединения 1,5 %. Цитоплазма находится в постоянном движении
  1. — Жидкая среда клетки для химических реакций.
  2. — Участвует в передвижении веществ.
  3. — Поддерживает тургор клетки. 
  4. — Терморегуляция.
  5. — Механическая функция, за счет цитоскелета
Ядро – важнейший органоид эукариотической клетки, в прокариотической клетке отсутствует Окружено двухслойной пористой мембраной, образующей комплекс с остальными мембранами клетки. Содержит хроматин – комплекс ДНК и белка, образует хромосомы в момент деления клетки. Ядрышко – состоит из белка и РНК, может быть несколько. Ядерный сок – кариолимфа – коллоидный раствор органических и неорганических веществ
  • — Хранение наследственной информации в хромосомах. 
  • — Регуляция синтеза белка и процессов происходящих в клетке. 
  • — Транспорт веществ. 
  • — Синтез РНК (иРНК, тРНК, рРНК), а также сборка рибосом. 
  • — Руководит процессами самовоспроизведения и процессами развития организма
Эндоплазматическая сеть (ретикулум) Шероховатый (гранулярный) ретикулум – представляет собой систему мембран, образующих канальцы, цистерны, трубочки, несущую рибосомы. Строение мембран сходно с наружной мембраной и образуете ней единую сеть
  1. — Синтез белка на рибосомах.
  2. — Транспорт веществ по цистернам и трубочкам.
  3. — Деление клетки на отдельные секции – компартменты
Гладкий ретикулум – имеет такое же строение, как и шероховатый, но не несет рибосом — Участвует в синтезе липидов, белок не синтезируется. — Остальные функции, сходные с шероховатым ретикулум
Рибосомы Мельчайшие органоиды клетки диаметром около 20нм. Рибосомы состоят из двух неравных субъединиц (частиц): большой и малой. В состав рибосомы входят рибосомальная РНК и белки. Синтезируются в ядрышке. Объединяются вдоль иРНК в цепочки, образуя полисому Биосинтез первичной структуры белка по принципу матричного синтеза
 Лизосомы Представляет собой окруженный одинарной мембраной пузырек диаметром 0,2-0,8мкм, имеет овальную форму. Содержит набор пищеварительных ферментов, синтезированных на рибосомах. Образуется в комплексеГольджи. Прочная мембрана лизосом препятствует проникновению ферментов в цитоплазму. Входит в состав единой мембранной системы клетки — Пищеварительная – обеспечивает переваривание органических веществ, попавших в клетку при фагоцитозе и линоцитозе  — При голодании лизосомы могут участвовать в растворении органоидов, клеток и частей организма (утрата хвоста у головастика) – автолизе
Митохондрии Двухмембранные органоиды. Наружная мембрана гладкая, а внутренняя образует многочисленные складки и выросты -кристы. Внутри митохондрия заполнена бесструктурным матриксом. В матриксе содержатся молекулы ДНК, РНК, рибосомы. Митохондрии имеют разнообразную форму: округлые, овальные, цилиндрические и палочковидные тельца
  • — Энергетический и дыхательный центр клеток. 
  • — Освобождение энергии в процессе дыхания. 
  • — «Запасание» энергии в виде молекул АТФ. Источником энергии являются органические вещества, окисляющиеся под действием ферментов до СO2 и Н2O
Клеточный центр – характерен для клеток животных и низших растении Органоид немембранного строения, состоящий из двух центриолей – цилиндрической формы, расположенных перпендикулярно друг другу. Каждая центриоль имеет вид полого цилиндра, стенка которого образована из 9пар микротрубочек. Участвуют в делении клеток животных и низших растений, образуя веретено деления
Аппарат (комплекс) Гольджи Система уплощенных цистерн (трубочек, полостей), ограниченных двойными мембранами, образующих по краям пузырьки (диктиосомы). В растительных клетках цистерны способны расширяться и превращаться в крупные вакуоли. Входит в единую мембранную систему клетки
  1. — Участвует в транспорте продуктов биосинтеза к поверхности клетки и в выведении их из клетки.
  2. — Вещества упаковываются в пузырьки.
  3. — В растениях – участвуют в построении клеточной стенки.
  4. — Формирует лизосомы
Органоиды движения Микротрубочки – длинные тонкие полые цилиндры, диаметром 25нм. Стенки микротрубочек состоят из белков — Опорная – образуют внутренний каркас, помогающий клеткам сохранять форму. — Двигательная – входят в состав ресничек и жгутиков
Микронити – тонкие структуры, состоящие из тысяч молекул белка, соединенных друг с другом — Образуют опорно-двигательную систему, называемую цитоскелетом. — Способствуют току цитоплазмы в клетках
Реснички – многочисленные цитоплазматические выросты на поверхности мембраны – образованы микротрубочками, покрытыми мембраной Обеспечивают передвижение некоторых одноклеточных организмов и ток жидкости в организмах, удаление частичек пыли (дыхательный реснитчатый эпителий)
Жгутики – единичные выросты на поверхности клетки. Реснички и жгутики имеют общую основную структуру: девять пар микротрубочек, расположенных кольцом, две одиночные микротрубочки в центре и базальное тельце в основании Служат для движения одноклеточным организмам, сперматозоидам,зооспорам
Клеточные включения Непостоянные структуры цитоплазмы. Плотные включения в виде гранул Содержат запасные питательные вещества (крахмал, жиры, белки, сахар)
Пластиды – хлоропласты Содержимое пластид называют стромой. Наружная мембрана гладкая, внутренняя образует пластинчатые апячивания – тилакоиды. Большая часть их укладывается в виде стопки монет и образует граны. В мембранах гран находится хлорофилл, придающий зеленую окраску и обеспечивающий протекание световой фазы светосинтеза
Пластиды – лейкопласты Округлые, бесцветные органоиды, внутренняя мембрана образует 2-3 выроста. На свету преобразовываются в хлоропласты Служат местом отложения запасных питательных веществ, чаще всего крахмала
Пластиды – хромопласты Двухмембранные шарообразные органоиды, шаровидной формы. Содержат пигменты – каротиноиды, окраска желтая, красная, оранжевая Придают лепесткам цветков, плодам и прицветным листьям окраску, привлекают насекомых-опылителей
Клеточная оболочка (стенка) Состоит из целлюлозы, имеет поры. Имеется в клетках грибов, состоит из хитина Защищает клетку от внешних воздействий, придает прочность, является скелетом растения
Вакуоль, характерна только для растительных клеток Мембранная полость, заполненная клеточным соком. Вакуоль является производной эндоплазматической сети. Клеточный сок является водным раствором органических веществ: органических кислот, сахара, солей, белков, дубильных веществ, алкалоидов, пигментов и так далее.
  • — регуляция водно-солевого обмена;
  • — поддержание тургорного давления;
  • — накопление продуктов обмена веществ и запасных веществ;
  • — выведение из обмена токсичных веществ
Читайте также:  Доказательства эволюции - биология

_______________

Источник информации:

1. Биология в таблицах и схемах / Спб. — 2004.

2. Биология: Справочник для старшеклассников и поступающих в вузы/ Т.Л.Богданова —М.: 2012.

Строение эукариотической клетки

Клетки, образующие ткани животных и растений, значительно различаются по форме, размерам и внутреннему строению. Однако все они обнаруживают сходство в главных чертах процессов жизнедеятельности, обмена веществ, в раздражимости, росте, развитии, способности к изменчивости.

Клетки всех типов содержат два основных компонента, тесно связанных между собой, – цитоплазму и ядро. Ядро отделено от цитоплазмы пористой мембраной и содержит ядерный сок, хроматин и ядрышко. Полужидкая цитоплазма заполняет всю клетку и пронизана многочисленными канальцами.

Снаружи она покрыта цитоплазматической мембраной. В ней имеются специализированные структуры-органоиды, присутствующие в клетке постоянно, и временные образования – включения.

Мембранные органоиды: наружная цитоплазматическая мембрана (HЦM), эндоплазматическая сеть (ЭПС), аппарат Гольджи, лизосомы, митохондрии и пластиды. В основе строения всех мембранных органоидов лежит биологическая мембрана.

Все мембраны имеют принципиально единый план строения и состоят из двойного слоя фосфолипидов, в который с различных сторон ива разную глубину погружены белковые молекулы. Мембраны органоидов отличаются друг от друга лишь наборами входящих в них белков.

Схема строения эукариотической клетки. А – клетка животного происхождения; Б – растительная клетка:1 – ядро с хроматином и ядрышком, 2 – цитоплазматическая мембрана, 3- клеточная стенка, 4 – поры в клеточной стенке, через которые сообщается цитоплазма соседних клеток, 5 – шероховатая эндоплазматическая сеть, б – гладкая эндоплазматическая сеть, 7 – пиноцитозная вакуоль, 8 – аппарат (комплекс) Гольджи, 9 – лизосома, 10 – жировые включения в каналах гладкой эндоплазматической сети, 11 – клеточный центр, 12 – митохондрия, 13 -свободные рибосомы и полирибосомы, 14 – вакуоль, 15 – хлоропласт

Цитоплазматическая мембрана. У всех клеток растений, многоклеточных животных, у простейших и бактерий клеточная мембрана трехслойна: наружный и внутренний слои состоят из молекул белков, средний – из молекул липидов.

Она ограничивает цитоплазму от внешней среды, окружает все органоиды клетки и представляет собой универсальную биологическую структуру. В некоторых клетках наружная оболочка образована несколькими мембранами, плотно прилегающими друг к другу.

В таких случаях клеточная оболочка становится плотной и упругой и позволяет сохранить форму клетки, как, например, у эвглены и инфузории туфельки. У большинства растительных клеток, помимо мембраны, снаружи имеется еще толстая целлюлозная оболочка – клеточная стенка.

Она хорошо различима в обычном световом микроскопе и выполняет опорную функцию за счет жесткого наружного слоя, придающего клеткам четкую форму.

На поверхности клеток мембрана образует удлиненные выросты – микроворсинки, складки, впячивания и выпячивания, что во много раз увеличивает всасывающую или выделительную поверхность.

С помощью мембранных выростов клетки соединяются друг с другом в тканях и органах многоклеточных организмов, на складках мембран располагаются разнообразные ферменты, участвующие в обмене веществ.

Отграничивая клетку от окружающей среды, мембрана регулирует направление диффузии веществ и одновременно осуществляет активный перенос их внутрь клетки (накопление) или наружу (выделение).

За счет этих свойств мембраны концентрация ионов калия, кальция, магния, фосфора в цитоплазме выше, а концентрация натрия и хлора ниже, чем в окружающей среде. Через поры наружной мембраны из внешней среды внутрь клетки проникают ионы, вода и мелкие молекулы других веществ.

Проникновение в клетку относительно крупных твердых частиц осуществляется путем фагоцитоза (от греч. “фаго” – пожираю, “питое” – клетка). При этом наружная мембрана в месте контакта с частицей прогибается внутрь клетки, увлекая частицу в глубь цитоплазмы, где она подвергается ферментативному расщеплению. Аналогичным путем в клетку попадают и капли жидких веществ; их поглощение называетсяпиноцитозом (от греч. “пино” – пью, “цитос” – клетка). Наружная клеточная мембрана выполняет и другие важные биологические функции.

Цитоплазма на 85 % состоит из воды, на 10 % – из белков, остальной объем приходится на долю липидов, углеводов, нуклеиновых кислот и минеральных соединений; все эти вещества образуют коллоидный раствор, близкий по консистенции глицерину.

Коллоидное вещество клетки в зависимости от ее физиологического состояния и характера воздействия внешней среды имеет свойства и жидкости, и упругого, более плотного тела. Цитоплазма пронизана каналами различной формы и величины, которые получили название эндоплазматической сети.

Их стенки представляют собой мембраны, тесно контактирующие со всеми органоидами клетки и составляющие вместе с ними единую функционально-структурную систему для осуществления обмена веществ и энергии и перемещения веществ внутри клетки.

В стенках канальцев располагаются мельчайшие зернышки-гранулы, называемые рибосомами. Такая сеть канальцев называется гранулярной.

Рибосомы могут располагаться на поверхности канальцев разрозненно или образуют комплексы из пяти-семи и более рибосом, называемые полисомами.

Другие канальцы гранул не содержат, они составляют гладкую эндоплазматическую сеть. На стенках располагаются ферменты, участвующие в синтезе жиров и углеводов.

Внутренняя полость канальцев заполнена продуктами жизнедеятельности клетки. Внутриклеточные канальцы, образуя сложную ветвящуюся систему, регулируют перемещение и концентрацию веществ, разделяют различные молекулы органических веществ и этапы их, синтеза. На внутренней и внешней поверхности мембран, богатых ферментами, осуществляется синтез белков, жиров и углеводов, которые либо используются в обмене веществ, либо накапливаются в цитоплазме в качестве включений, либо выводятся наружу.

Рибосомы встречаются во всех типах клеток – от бактерий до клеток многоклеточных организмов. Это округлые тельца, состоящие из рибонуклеиновой кислоты (РНК) и белков почти в равном соотношении.

В их состав непременно входит магний, присутствие которого поддерживает структуру рибосом. Рибосомы могут быть связаны с мембранами эндоплазматической сети, с наружной клеточной мембраной или свободно лежать в цитоплазме. В них осуществляется синтез белков.

Читайте также:  Простые и сложные вещества, биология

Рибосомы кроме цитоплазмы встречаются в ядре клетки. Они образуются в ядрышке и затем поступают в цитоплазму.

Комплекс Гольджи в растительных клетках имеет вид отдельных телец, окруженных мембранами. В животных клетках этот органоид представлен цистернами, канальцами и пузырьками.

В мембранные трубки комплекса Гольджи из канальцев эндоплазматической сети поступают продукты секреции клетки, где они химически перестраиваются, уплотняются, а затем переходят в цитоплазму и либо используются самой клеткой, либо выводятся из нее.

В цистернах комплекса Гольджи происходит синтез полисахаридов и их объединение с белками, в результате чего образуются гликопротеиды.

Митохондрии – небольшие тельца палочковидной формы, ограниченные двумя мембранами. От внутренней мембраны митохондрии отходят многочисленные складки – кристы, на их стенках располагаются разнообразные ферменты, с помощью которых осуществляется синтез высокоэнергетического вещества – аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ).

В зависимости от активности клетки и внешних воздействий митохондрии могут перемещаться, изменять свои размеры, форму. В митохондриях найдены рибосомы, фосфолипиды, РНК и ДНК.

С присутствием ДНК в митохондриях связывают способность этих органоидов к размножению путем образования перетяжки или почкованием в период деления клетки, а также синтез части митохондриальных белков.

Лизосомы – мелкие овальные образования, ограниченные мембраной и рассеянные по всей цитоплазме. Встречаются во всех клетках животных и растений. Они возникают в расширениях эндоплазматической сети и в комплексе Гольджи, здесь заполняются гидролитическими ферментами, а затем обособляются и поступают в цитоплазму.

В обычных” условиях лизосомы переваривают частицы, попадающие в клетку путем фагоцитоза, и органоиды отмирающих клеток. Продукты лизиса выводятся через мембрану лизосомы в цитоплазму, где они включаются в состав новых молекул.

При разрыве лизоеомной мембраны ферменты поступают в цитоплазму и переваривают ее содержимое, вызывая гибель клетки.

Пластиды есть только в растительных клетках и встречаются, у большинства зеленых растений. В пластидах синтезируются и накапливаются органические вещества. Различают пластиды трех видов: хлоропласты, хромопласты и лейкопласты.

Хлоропласты – зеленые пластиды, содержащие зеленый пигмент хлорофилл. Они находятся в листьях, молодых стеблях, незрелых плодах. Хлоропласты окружены двойной мембраной. У высших растений внутренняя часть хлоропластов заполнена полужидким веществом, в котором параллельно друг другу уложены пластинки.

Парные мембраны пластинок, сливаясь, образуют стопки, содержащие хлорофилл (рис. 6). В каждой стопке хлоропластов высших растений чередуются слои молекул белка и молекул липидов, а между ними располагаются молекулы хлорофилла.

Такая слоистая структура обеспечивает максимум свободных поверхностей и облегчает захват и перенос энергии в процессе фотосинтеза.

Хромопласты – пластиды, в которых содержатся растительные пигменты (красный или бурый, желтый, оранжевый). Они сосредоточены в цитоплазме клеток цветков, стеблей, плодов, листьев растений и придают им соответствующую окраску. Хромопласты образуются из лейкопластов или хлоропластов в результате накопления пигментов каротиноидов.

Лейкопласты-бесцветные пластиды, располагающиеся в неокрашенных частях растений: в стеблях, корнях, луковицах и др. В лейкопластах одних клеток накапливаются зерна крахмала, в лейкопластах других клеток – масла, белки.

Все пластиды возникают из своих предшественников – пропластид. В них выявлена ДНК, которая контролирует размножение этих органоидов.

Клеточный центр, или центросома, играет важную роль при делении, клетки и состоит из двух центриолей. Он встречается у всех клеток животных и растений, кроме цветковых, низших грибов и некоторых, простейших.

Центриоли в делящихся клетках принимают участие в формировании веретена деления и располагаются на его полюсах. В делящейся клетке первым делится клеточный центр, одновременно образуется ахроматиновое веретено, ориентирующее хромосомы при расхождении их к полюсам.

В дочерние клетки отходит по одной центриоле.

У многих растительных и животных клеток имеются органоиды специального назначения: реснички, выполняющие функцию движения (инфузории, клетки дыхательных путей), жгутики (простейшие одноклеточные, мужские половые клетки у животных и растений и др.).

Включения –временные элемеаты, возникающие в клетке на определенной стадии ее жизнедеятельности в результате синтетической функции. Они либо используются, либо выводятся из клетки.

Включениями являются также запасные питательные вещества: в растительных клетках-крахмал, капельки жира, блки, эфирные масла, многие органические кислоты, соли органических и неорганических кислот; в животных клетках – гликоген (в клетках печени и мышцах), капли жира (в подкожной клетчатке); Некоторые включения накапливаются в клетках как отбросы – в виде кристаллов, пигментов и др.

Вакуоли – это полости, ограниченные мембраной; хорошо выражены в клетках растений и имеются у простейших. Возникают в разных участках расширений эндоплазматической сети. И постепенно отделяются от нее.

Вакуоли поддерживают тургорное давление, в них сосредоточен клеточный или вакуолярный сок, молекулы которого определяют его осмотическую концентрацию. Считается, что первоначальные продукты синтеза – растворимые углеводы, белки, пектины и др.

– накапливаются в цистернах эндоплазматической сети. Эти скопления и представляют собой зачатки будущих вакуолей.

Цитоскелет. Одной из отличительных особенностей эукариотической клетки является развитие в ее цитоплазме скелетных образований в виде микротрубочек и пучков белковых волокон.

Элементы цитоскелета тесно связаны с наружной цитоплазматической мембраной и ядерной оболочкой, образуют сложные переплетения в цитоплазме.

Опорные элемеиты цитоплазмы определяют форму клетки, обеспечивают движение внутриклеточных структур и перемещение всей клетки.

Ядро клетки играет основную роль в ее жизнедеятельности, с его удалением клетка прекращает свои функции и гибнет.

В большинстве животных клеток одно ядро, но встречаются и многоядерные клетки (печень и мышцы человека, грибы, инфузории, зеленые водоросли).

Эритроциты млекопитающих развиваются из клеток-предшественников, содержащих ядро, но зрелые эритроциты утрачивают его и живут недолго.

Ядро окружено двойной мембраной, пронизанной порами, посредством которых оно тесно связано с каналами эндоплазматической сети и цитоплазмой.

Внутри ядра находится хроматин – спирализованные участки хромосом. В период деления клетки они превращаются в палочковидные структуры, хорошо различимые в световой микроскоп.

Хромосомы – это сложный комплекс белков с ДНК, называемый нуклеопротеидом.

Функции ядра состоят в регуляции всех жизненных отправлений клетки, которую оно осуществляет при помощи ДНК и РНК-материальных носителей наследственной информации. В ходе подготовки к делению клетки ДНК удваивается, в процессе митоза хромосомы расходятся и передаются дочерним клеткам, обеспечивая преемственность наследственной информации у каждого вида организмов.

Кариоплазма – жидкая фаза ядра, в которой в растворенном виде находятся продукты жизнедеятельности ядерных структур

Ядрышко – обособленная, наиболее плотная часть ядра. В состав ядрышка входят сложные белки и РНК, свободные или связанные фосфаты калия, магния, кальция, железа, цинка, а также рибосомы. Ядрышко исчезает перед началом деления клетки и вновь формируется в последней фазе деления.

Таким образом, клетка обладает тонкой и весьма сложной организацией. Обширная сеть цитоплазматических мембран и мембранный принцип строения органоидов позволяют разграничить множество одновременно протекающих в клетке химических реакций. Каждое из внутриклеточных образований имеет свою структуру и специфическую функцию, но только при их взаимодействии возможна гармоничная жизнедеятельность клетки.На основе такого взаимодействия вещества из окружающей среды поступают в клетку, а отработанные продукты выводятся из нее во внешнюю среду – так совершается обмен веществ. Совершенство структурной организации клетки могло возникнуть только в результате длительной биологической эволюции, в процессе которой выполняемые ею функции постепенно усложнялись. Простейшие одноклеточные формы представляют собой и клетку, и организм со всеми его жизненными проявлениями. В многоклеточных организмах клетки образуют однородные группы – ткани. В свою очередь ткани формируют органы, системы, и их функции определяются общей жизнедеятельностью целостного организма.

Помимо организмов с типичной клеточной организацией (эукариотические клетки) существуют относительно простые, доядерные, илипрокариотические, клетки – бактерии и синезеленые, у которых отсутствуют оформленное ядро, окруженное ядерной мембраной, и высокоспециализированные внутриклеточные органоиды.

Особую форму организации живого представляют вирусы и бактериофаги (фаги). Их строение крайне упрощено: они состоят из ДНК (либо РНК) и белкового футляра.

Свои функции обмена веществ и размножения вирусы и фаги осуществляют только внутри клеток другого организма: вирусы – внутри клеток растений и животных, фаги – в бактериальных клетках как паразиты на, генетическом уровне.    

Ссылка на основную публикацию