Цитоплазма. Органоиды.

В состав цитоплазмы входят:

· Гиалоплазма – основное вещество цитоплазмы (различают 2 формы гиалоплазмы – золь (более жидкое) и гель (более густое). Золь может превращаться в гель и наоборот)

· Органоиды – постоянные компоненты цитоплазмы

· Включения – временные компоненты

Основу цитоплазмы составляют вода и белки. Также там могут находиться жиры и жироподобные вещества, различные минеральные соли. Цитоплазма имеет щелочную реакцию

Свойство цитоплазмы – циклоз – постоянное движение. Если движение цитоплазмы прекращается, клетка погибает

 

Органоиды клетки

 

Эндоплазматическая сеть (ЭПС) или эндоплазматический ретикулум (ЭПР)

Одномембранный органоид, представляющий собой систему мембран, формирующих цистерны и каналы, соединенных друг с другом

Наибольшего развития ЭПР достигает в клетках с интенсивным обменом веществ. В среднем он составляет от 30 до 50 % всего объема клетки.

 

Различают три вида ЭПР:

© шероховатый, содержащий на своей поверхности рибосомы. Функция – синтез белков

© гладкий, мембраны которого рибосом не несут. Функция – синтез липидов и углеводов

© промежуточный — частично гладкий, частично шероховатый; большая часть ЭПР клеток представлена именно этим видом.

Функции ЭПР:

© разделяет цитоплазму клетки на изолированные отсеки (компартменты)

© содержит ферментные системы

© осуществляет синтез и расщепление углеводов и липидов (гладкий ЭПР);

© обеспечивает синтез белка (шероховатый ЭПР);

© транспортирует к органоидам клетки продукты биосинтеза;

© служит местом образования цистерн аппарата Гольджи (промежуточный ЭПР).

 

Аппарат Гольджи

Представляет собой стопку уплощенных цистерн с расширенными краями, с которой связана система мелких одномембранных пузырьков

По внешнему виду ЭПС и Аппарат Гольджи очень похожи. Различить их можно по наличию пузырьков (везикул) – у аппарата Гольджи они есть, у ЭПС – нет.

Важнейшая функция комплекса Гольджи — выведение из клетки различных секретов (ферментов, гормонов), поэтому он хорошо развит в секреторных клетках

Функции аппарата Гольджи:

© транспорт и преобразование поступающих в него веществ;

© синтез сложных углеводов из простых сахаров;

© образование лизосом.

 

Лизосомы

Самые мелкие одномембранные органоиды клетки, содержащие множество ферментов.

Образуются в аппарате Гольджи

Расщепление веществ с помощью ферментов называют лизисом, отсюда и название органоида

Различают:

© первичные лизосомы — лизосомы, отделившиеся от аппарата Гольджи и содержащие ферменты в неактивной форме;

© вторичные лизосомы — лизосомы, образовавшиеся в результате слияния первичных лизосом с пиноцитозными или фагоцитозными вакуолями; в них происходит переваривание и лизис поступивших в клетку веществ (поэтому часто их называют пищеварительными вакуолями)

Иногда с участием лизосом происходит саморазрушение клетки. Этот процесс называют аутолизом

Функции лизосом:

© участие во внутриклеточном переваривании питательных веществ;

© разрушение структур клетки и ее самой при старении;

© участие в процессах дифференцировки в ходе эмбрионального развития

 

Митохондрии -

Двумембранные органоиды эукариотической клетки, обеспечивающие организм энергией

Особенности митохондрий:

· Есть собственная кольцевая ДНК

· Способны к делению (органоиды, не имеющие ДНК, не могут делиться)

· Имеют собственные белки

 

 

Митохондрия состоит из двух мембран. Наружная мембрана гладкая, внутренняя образует впячивания – кристы. Кристы нужны для того, чтобы увеличить поверхность внутренней мембраны и синтезировать как можно больше АТФ

Внутреннее пространство митохондрии заполнено веществом – матриксом.

Функции митохондрий:

© кислородное расщепление углеводов, аминокислот, глицерина и жирных кислот с образованием АТФ;

 © синтез митохондриальных белков

 

Рибосомы

Немембранные органоиды, встречающиеся в клетках всех организмов

Рибосомы состоят из двух субъединиц неравного размера — большой и малой, которые соединены ионами магния.

Рибосомы в своем составе имеют белки и рРНК

Рибосомы эукариот образуются в ядрышке

В зависимости от локализации в клетке, различают

© свободные рибосомы — рибосомы, находящиеся в цитоплазме, синтезирующие белки для собственных нужд клетки;

© прикрепленные рибосомы — рибосомы, связанные с ЭПС – синтезируют белки на экспорт из клетки

Функция рибосом – биосинтез белка

Клеточный центр

Состоит из двух центриолей, расположенных перпендикулярно друг другу.

Центриоль – цилиндр, стенка которого образована девятью триплетами микротрубочек (то есть 27 микротрубочек)

Функции:

· Образуют веретено деления

· Обеспечивают расхождение хромосом во время деления

· Участвуют в образовании ресничек и жгутиков

Микротрубочки

Представляют собой цилиндр, стенка которого состоит из белка тубулина

Функции:

· Образование клеточного центра

· Образование ресничек и жгутиков

· Формирование цитоскелета

 

 

Микрофиламенты

Представляют собой тонкие спирально закрученные нити, состоящие из белка актина.

Функции

· Участие в движении клетки

· Участие в движении цитоплазмы

· Входит в состав белков мышц (актин, миозин)

 

 

Реснички – многочисленные выросты цитоплазмы на поверхности клетки.

Жгутики – единичные выросты цитоплазмы. Состоят из 9 пар микротрубочек по периферии, и 1 пары в центре.

Функция – передвижение клетки.

 

Пластиды – двумембранные органоиды, характерные для растительных клеток

 

Различают 3 вида пластид:

1) Хлоропласты

2) Лейкопласты

3) Хромопласты

Пластиды одного вида могут превращаться в другие. Так например в клубнях картофеля содержатся лейкопласты, которые запасают крахмал, но на свету некоторые из них могут превратиться в хлоропласты, благодаря чему клубень зеленеет.

Пластиды, как и митохондрии, являются полуавтономными органоидами, то есть имеют собственную ДНК, синтезируют собственные белки и способны к делению.

Но если пластиды и митохондрии вынуть из клетки в окружающую среду, они тут же погибнут. То есть несмотря на то, что они имеют собственный генетический материал, они не могут существовать вне клетки. От этого и называются полуавтономными.

 

Хлоропласты – двумембранные органоиды, содержащие хлорофилл и осуществляющие фотосинтез.

Имеют форму двояковыпуклой линзы

Наружная мембрана хлоропластов гладкая, внутренняя образует тилакоиды.

Тилакоиды бывают двух видов: дисковидные формируют граны (стопки монет), а трубковидные тилакоиды формируют тилакоиды стромы, которые соединяют все граны в единую систему. В тилакоидах находятся пигменты – зеленый хлорофилл и каротиноиды (оранжевый).

Внутреннее вещество хлоропласта называется стромой.

Функция хлоропластов – фотосинтез. Световые реакции фотосинтеза осуществляются на тилакоидах, темновые – в строме.

 

Вакуоль

Вакуоль растительной клетки имеет одну мембрану – тонопласт. Основная роль – отложение и изоляция питательных веществ. Также эта структура является резервуаром для веществ, которые нужно вывести из организма. Вакуоль играет важную роль в поддержании тургора – внутриклеточного давления.

Наличие вакуолей – характерная деталь растений и грибов, однако и в клетках ряда видов простейших, бактерий и животных также содержатся эти органеллы. Интересно, что у ряда живых организмов – пресноводных простейших (амебы, инфузории-туфельки и т.д.) - имеются сократительные вакуоли. В них поступает пресная вода из-за разницы концентрации солей в водоеме и в клетке. По мере растяжения вакуоли в определенный момент происходит выталкивание воды наружу при сокращении ее стенок. Без таких вакуолей организмы не выживут, так как просто лопнут из-за переизбытка жидкости.

Ядро -

Наиболее важный компонент эукариотических клеток.

Большинство клеток имеет одно ядро, но встречаются и многоядерные клетки (у ряда простейших, в скелетных мышцах позвоночных). Некоторые высокоспециализированные клетки утрачивают ядро (эритроциты млекопитающих и клетки ситовидных трубок у покрытосеменных растений)

Главными функциями ядра являются:

© хранение генетической информации и передача ее дочерним клеткам в процессе деления

© контроль жизнедеятельности клетки путем регуляции синтеза различных белков.

 

В состав ядра входят:

© ядерная оболочка

© кариоплазма

© хроматин

© ядрышки.

 

 

Ядерная оболочка

Ядро отграничено от остальной цитоплазмы ядерной оболочкой, состоящей из двух мембран.

Между мембранами имеется узкая щель, заполненная полужидким веществом, — перинуклеарное пространство. В некоторых местах обе мембраны сливаются друг с другом, образуя ядерные поры, через которые происходит обмен веществ между ядром и цитоплазмой

Наружная ядерная мембрана со стороны, обращенной в цитоплазму, покрыта рибосомами, придающими ей шероховатость, внутренняя мембрана гладкая.

Кариоплазма — внутреннее содержимое ядра. Представляет собой гелеобразный матрикс, в котором располагаются хроматин и одно или несколько ядрышек

Ядрышко

Количество ядрышек зависит от функционального состояния ядра и может колебаться от 1 до 5–7 и более. Ядрышки обнаруживаются только в неделящихся ядрах, во время митоза они исчезают, а после завершения деления возникают вновь.

Хроматином называют глыбки, гранулы и сетевидные структуры ядра, интенсивно окрашивающиеся некоторыми красителями и отличающиеся по форме от ядрышка. Хроматин представляет собой молекулы ДНК, связанные с белками — гистонами.

В зависимости от степени спирализации различают:

© эухроматин — деспирализованные (раскрученные) участки хроматина, имеющие вид тонких, неразличимых при световой микроскопии нитей, слабо окрашивающихся и генетически активных; © гетерохроматин — спирализованные и уплотненные участки хроматина, имеющие вид глыбок или гранул, интенсивно окрашивающихся и генетически не активных.

Хромосомами называются постоянные компоненты ядра клетки, имеющие особую организацию, способные к самовоспроизведению и сохранению свойств на протяжении всего онтогенеза.

Функции хромосом:

© хранение наследственной информации;

© использование наследственной информации для создания и поддержания клеточной организации;

© самоудвоение генетического материала;

© передача генетического материала от материнской клетки к дочерним

 

Главными химическими компонентами хромосом являются ДНК (40%) и белки (60%).

Каждая хромосома состоит из двух хроматид. В процессе митоза хроматиды разойдутся в дочерние клетки и станут самостоятельными хромосомами. Хроматиды соединяются между собой в области первичной перетяжки (центромеры), к которой прикрепляются нити веретена деления.

В зависимости от места положения центромеры различают

© метацентрические хромосомы — равноплечие, то есть плечи приблизительно одинаковой длины;

© субметацентрические хромосомы — умеренно неравноплечие, то есть одно плечо короче другого;

© акроцентрические хромосомы — резко неравноплечие, то есть одно плечо практически отсутствует.

Фрагменты, на которые первичная перетяжка делит хромосому, называются плечами, а концы хромосомы — теломерами. Теломеры предохраняют концы хромосом от слипания, способствуя тем самым сохранению целостности хромосом

 

Некоторые хромосомы имеют вторичные перетяжки. Иногда вторичная перетяжка очень длинная и отделяет от основного тела хромосомы небольшой участок — спутник. Такие хромосомы называют спутничными

Хромосомы обладают индивидуальными особенностями: длиной, положением центромеры, формой. Каждый вид живых организмов имеет в своих клетках определенное и постоянное число хромосом.

Хромосомы ядра одной клетки всегда парные. Парные хромосомы выглядят одинаково. Такие хромосомы называют гомологичными. У человека 23 пары гомологичных хромосом.

Совокупность количественных (число и размеры) и качественных (форма) признаков хромосомного набора соматической клетки называется кариотипом.

Если в ядрах клеток хромосомы образуют гомологичные пары, то такой набор хромосом называют диплоидным (двойным) и обозначают — 2n. Количество ДНК, соответствующее диплоидному набору хромосом, обозначают 2с. Диплоидный набор хромосом характерен для соматических клеток.

 Диплоидный набор соматической клетки

 

В ядрах половых клеток каждая хромосома представлена в единственном числе. Такой набор хромосом называют гаплоидным (одинарным) и обозначают — n. У человека диплоидный набор содержит 46 хромосом, а гаплоидный — 23.

Гаплоидный набор половой клетки