Строение и функции клетки
системой.
Органоиды.
Цитоплазма содержит ряд мельчайших структур клетки – органоидов,
которые выполняют различные функции. Органоиды обеспечивают
жизнедеятельность клетки.
Эндоплазматическая сеть.
Название этого органоида отражает место расположения его в
центральной части цитоплазмы (греч. «эндон» - внутри). ЭПС представляет
собой очень разветвлённую систему канальцев, трубочек, пузырьков, цистерн
разной величины и формы, отграниченных мембранами от цитоплазмы клетки.
ЭПС бывает двух видов: гранулярная, состоящая из канальцев и цистерн,
поверхность которых усеяна зёрнышками (гранулами) и агранулярная, т.е.
гладкая (без гран). Граны в эндоплазматической сети ни что иное, как
рибосомы. Интересно, что в клетках зародышей животных наблюдается в
основном гранулярная ЭПС, а у взрослых форм – агранулярная. Зная, что
рибосомы в цитоплазме служат местом синтеза белка, можно предположить, что
гранулярная ЭПС преобладает в клетках, активно синтезирующих белок.
Считают, что агранулярная сеть в большей степени предоставлена в тех
клетках, где идёт активный синтез липидов (жиров и жироподобных веществ).
Оба вида эндоплазматической сети не только участвуют в синтезе
органических веществ, но и накапливают и транспортируют их к местам
назначения, регулируют обмен веществ между клеткой и окружающей её средой.
Рибосомы.
Рибосомы – не мембранные клеточные органоиды, состоящие из
рибонуклеиновой кислоты и белка. Их внутреннее строение во многом ещё
остаётся загадкой. В электронном микроскопе они имеют вид округлых или
грибовидных гранул.
Каждая рибосомы разделена желобком на большую и маленькую части
(субъединицы). Часто несколько рибосом объединяются нитью специальной
рибонуклеиновой кислоты (РНК), называемой информационной (и-РНК). Рибосомы
осуществляют уникальную функцию синтеза белковых молекул из аминокислот.
Комплекс Гольджи.
Продукты биосинтеза поступают в просветы полостей и канальцев ЭПС,
где они концентрируются в специальный аппарат – комплекс Гольджи,
расположенный вблизи ядра. Комплекс Гольджи участвует в транспорте
продуктов биосинтеза к поверхности клетки и в выведении их из клетки, в
формировании лизосом и т.д.
Комплекс Гольджи был открыт итальянским цитологом Камилио Гольджи
(1844 – 1926) и в 1898 году был назван «комплексом (аппаратом) Гольджи».
Белки, выработанные в рибосомах, поступают в комплекс Гольджи, а когда они
требуются другому органоиду, то часть комплекса Гольджи отделяется, и белок
доставляется в требуемое место.
Лизосомы.
Лизосомы (от греч. «лизео» – растворяю и «сома» - тело) - это
органоиды клетки овальной формы, окружённые однослойной мембраной. В них
находится набор ферментов, которые разрушают белки, углеводы, липиды. В
случае повреждения лизосомной мембраны ферменты начинают расщеплять и
разрушать внутреннее содержимое клетки, и она погибает.
Клеточный центр.
Клеточный центр можно наблюдать в клетках, способных делиться. Он
состоит из двух палочковидных телец – центриолей. Находясь около ядра и
комплекса Гольджи, клеточный центр участвует в процессе деления клетки, в
образовании веретена деления.
Энергетические органоиды.
Митохондрии (греч. «митос» - нить, «хондрион» - гранула) называют
энергетическими станциями клетки. Такое название обуславливается тем, что
именно в митохондриях происходит извлечение энергии, заключённой в
питательных веществах. Форма митохондрий изменчива, но чаще всего они имеют
вид нитей или гранул. Размеры и число их также непостоянны и зависят от
функциональной активности клетки.
На электронных микрофотографиях видно, что митохондрии состоят из
двух мембран: наружной и внутренней. Внутренняя мембрана образует выросты,
называемые кристами, которые сплошь устланы ферментами. Наличие крист
увеличивает общую поверхность митохондрий, что важно для активной
деятельности ферментов.
В митохонлриях обнаружены свои специфические ДНК и рибосомы. В связи
с этим они самостоятельно размножаются при делении клетки.
Хлоропласты – по форме напоминают диск или шар с двойной оболочкой –
наружной и внутренней. Внутри хлоропласта также имеются ДНК, рибосомы и
особые мембранные структуры – граны, связанные между собой и внутренней
мембраной хлоропласта. В мембранах гран и находится хлорофилл. Благодаря
хлорофиллу в хлоропластах происходит превращение энергии солнечного света в
химическую энергию АТФ (аденозинтрифосфат). Энергия АТФ используется в
хлоропластах для синтеза углеводов из углекислого газа и воды.
Клеточные включения.
К клеточным включениям относятся углеводы, жиры и белки.
Углеводы. Углеводы состоят из углерода, водорода и кислорода. К
углеводам относятся глюкоза, гликоген (животный крахмал). Многие углеводы
хорошо растворимы в воде и являются основными источниками энергии для
осуществления всех жизненных процессов. При распаде одного грамма углеводов
освобождается 17,2 кДж энергии.
Жиры. Жиры образованы теми же химическими элементами, что и углеводы.
Жиры нерастворимы в воде. Они входят в состав клеточных мембран. Жиры также
служат запасным источником энергии в организме. При полном расщеплении
одного грамма жира освобождается 39, 1 кДж энергии.
Белки. Белки являются основными веществами клетки. Белки состоят из
углерода, водорода, кислорода, азота, серы. Часто в состав белка входит
фосфор. Белки служат главным строительным материалом. Они участвуют в
формировании мембран клетки, ядра, цитоплазмы, органоидов. Многие белки
выполняют роль ферментов (ускорителей течения химических реакций). В одной
клетке насчитывается до 1000 разных белков. При распаде белков в организме
освобождается примерно такое же количество энергии, как и при расщеплении
углеводов.
Все эти вещества накапливаются в цитоплазме клетки в виде капель и
зёрен различной величины и формы. Они периодически синтезируются в клетке и
используются в процессе обмена веществ.
Функции клеток.
Клетка обладает различными функциями: деление клетки, обмен веществ и
раздражимость.
Деление клетки.
Деление – это вид размножения клеток. Во время деления клетки хорошо
заметны хромосомы. Набор хромосом в клетках тела, характерный для данного
вида растений и животных, называется кариотипом.
В любом многоклеточном организме существует два вида клеток –
соматические (клетки тела) и половые клетки или гаметы. В половых клетках
число хромосом в два раза меньше, чем в соматических. В соматических
клетках все хромосомы представлены парами – такой набор называется
диплоидным и обозначается 2n. Парные хромосомы (одинаковые по величине,
форме, строению) называются гомологичными.
В половых клетках каждая из хромосом в одинарном числе. Такой набор
называется гаплоидным и обозначается n.
Наиболее распространённым способом деления соматических клеток
является митоз. Во время митоза клетка проходит ряд последовательных стадий
или фаз, в результате которых каждая дочерняя клетка получает такой же
набор хромосом, какой был у материнской клетки.
Во время подготовки клетки к делению – в период интерфазы (период
между двумя актами деления) число хромосом удваивается. Вдоль каждой
исходной хромосомы из имеющихся в клетке химических соединений
синтезируется её точная копия. Удвоенная хромосома состоит из двух
половинок – хроматид. Каждая из хроматид содержит одну молекулу ДНК. В
период интерфазы в клетке происходит процесс биосинтеза белка, удваиваются
также все важнейшие структуры клетки. Продолжительность интерфазы в среднем
10-20 часов. Затем наступает процесс деления клетки – митоз.
Во время митоза клетка проходит следующие четыре фазы: профаза,
метафаза, анафаза и телофаза.
В профазе хорошо видны центриоли – органоиды, играющие определённую
роль в делении дочерних хромосом. Центриоли делятся и расходятся к разным
полюсам. От них протягиваются нити, образующие веретено деления, которое
регулирует расхождение хромосом к полюсам делящейся клетки. В конце профазы
ядерная оболочка распадается, исчезает ядрышко, хромосомы спирализуются и
укорачиваются.
Метафаза характеризуется наличием хорошо видимых хромосом,
располагающихся в экваториальной плоскости клетки. Каждая хромосома состоит
