Каждый органоид (органелла) клетки несет определенные функции. Кроме них в цитоплазме присутствуют включения: пигменты, белковые гранулы, жир, гликоген.
СОДЕРЖАНИЕ
Методы исследования клетки
- Прижизненная окраска
- Микрохирургия
- Культивирование клеток и тканей
- Исследование биоэлектрических явлений
- Исследование физико-химических свойств (вязкость, удельный вес клетки, pH).
- Центрифугирование – метод получения изолированных клеточных структур.
- Микрохимическое и ультрамикрохимическое изучение клетки (химические свойства).
- Метод рентгеноструктурного анализа (рентгеновские лучи).
Методы исследования фиксированием окраски:
- Окрашивание
- Цитохимические методы (например, выявить все неорганические компоненты клетки).
- Метод меченных атомов (радиоактивность).
Органоиды
Мембраны клеток
Есть у всех клеток, ограничивают содержимое цитоплазмы от внешней среды.
Мембрана имеет трехслойную структуру и толщину 7.5нм. Наружный и внутренний слой – белок, средний – липиды.
Наружная клеточная мембрана подвижная, имеет выросты и впячивания. Поверхность по строению и функциям неоднородна.
Прочная, легко восстанавливается после мелких повреждений.
В мембране много пор, через которые проходят крупные ионы и молекулы. Мелкие ионы могут проходить непосредственно через мембрану.
Поступление веществ в клетку идет с затратой энергии и носит избирательный характер (полупроницаемость). Существует два способа поглощения – пиноцитоз и фагоцитоз , — механизмы проникновения в клетку высокомолекулярных соединений.
Мембрана обеспечивает связь между клетками в тканях (складки, выросты, межклеточное пространство). Через нее клетки получают информацию об окружающем пространстве. Если его мало, то рост прекращается — контактное торможение . Опухолевые клетки эту способность теряют.
Межклеточные контакты могут быть:
- простые (эпителий)
- замок
- десмосомы (слиты пучками поперечных волокон)
- синапсы (нервные клетки)
В зависимости от наличия мембраны остальные органеллы делятся на мембранные и немембранные. К мембранным относятся ЭПС, аппарат Гольджи, лизосомы, митохондрии, пластиды. К немембранным — рибосомы, клеточный центр.
Пронизывает всю цитоплазму.
Представляет разветвленную цепь каналов и полостей, образованную мембраной.
Особенно развита в клетках с интенсивным обменом веществ.
Занимает 30-50% объема клетки.
На мембране ЭПС находятся ферменты.
- Гладкая ЭПС . Содержит ферменты углеводного и жирового обменов. Особенно развита в печени. В мышцах накапливает ион Ca 2+ (отвечает за сокращение).
- Шероховатая ЭПС . Осуществляет синтез белка на прикрепленных к ней рибосомах. Особенно развита в нервных и железистых клетках.
По каналам ЭПС перемещаются вещества как внутри клетки, так и за ее пределами.
ЭПС есть у всех организмов, кроме цианобактерий.
Аппарат Гольджи
Был открыт в 1898 г. Гольджи.
Состоит из гладкой мембраны, образующей системы крупных полостей и мелких пузырьков.
Особенно развит в нейронах и секреторных клетках.
Обычно соединен с ЭПС, из которой синтезируемые там вещества транспортируются в аппарат Гольджи, где упаковываются. В цистернах накапливаются продукты синтеза и распада.
В растительной клетке аппарат Гольджи кроме того участвует в построении стенки.
Лизосомы
Открыл в 1955 г. Де-Дюф.
Представляют собой небольшие округлые частицы в цитоплазме (d
Каждая лизосома ограничена плотной мембраной.
Внутри заключены ферменты, имеющие наибольшую активность в кислой среде. Ферменты лизосом способны расщеплять белки, НК, полисахариды. Эти вещества поступают в клетку в качестве пищи путем фагоцитоза и пиноцитоза.
Осуществляют защитную функцию.
За счет ферментов лизосом могут перевариваться при отмирании отдельные структуры клетки, а также целые клетки. (В условиях голода у некоторых лягушек происходит автолиз (саморастворение) хвоста.)
Образуются лизосомы в аппарате Гольджи.
Митохондрии
Различны по форме. Меняются в зависимости от pH среды, осмотического давления, температуры и др.
Стенки двухслойные: внешняя мембрана гладкая, внутренняя — образует выросты — кристы.
Заполнена полужидким матриксом, в котором находятся ферменты, рибосомы, РНК и ДНК.
Универсальная органелла — является энергетическим и дыхательным центром. В ней происходит окисление органических веществ, полученная энергия идет на синтез АТФ.
Могут передвигаться по клетке.
Митохондрии — «энергетические станции» клетки. Содержат ферменты, окисляющие углеводы, аминокислоты, жирные кислоты. Энергия этих реакций накапливается в АТФ, которые синтезируются в митохондриях.
Пластиды
Пластиды делятся и распределяются между дочерними клетками поровну.
Лейкопласты
Бесцветные, локализованы в неокрашенных частях растений.
Внутренняя мембрана образует несколько выростов.
Характерны для растительных клеток. В лейкопластах откладывается запас питательных веществ (крахмальные зерна).
Хлоропласты
По 40-60 в клетке.
У низших растений имеют простое строение — хроматоформ.
Двумембранные зеленые органеллы линзообразной формы. Внутренняя мембрана образует систему двухслойных пластин: теллокоидов стромы и теллокоидов граны. В гранах сосредоточены пигменты хлорофилл и каротиноиды.
В хлоропластах есть собственные рибосомы, ДНК и РНК.
Находятся только в растительных клетках.
В них происходит фотосинтез, синтезируются собственные белки.
Могут образовываться из пропластид и лейкопластов. Осенью переходят в хромопласты.
Основное вещество хлоропласт — хлорофилл — имеет примерно 10 видов.
Хромопласты
Двумембранные обычно шаровидные органеллы, желто-красные.
Входят в состав только растительных клеток.
В основном это погибшие пластиды.
Желтые — содержат каротин, оранжевые — ксантофилл, красные — лейкопин.
Пироксисомы
Открыты в 1983 г.
Содержат 40 ферментов для разложения токсичного для клетки H2O2.
Существует множество генетических заболеваний, обусловленных их слабой работой.
Рибосомы
Ультрамикроскопические сферические структуры.
Самые мелкие, но сложно устроенные органеллы. В их структуре ни одна молекула не повторяется дважды. Состоит из двух субъединиц. Крупная субъединица имеет уплощенную поверхность с той стороны, где соединяется с меньшей по размеру субъединицей. Последняя в месте контакта несколько вогнута. При соединении образуется узкая щель.
Образуются в ядрышке и состоят из белка и РНК.
Располагаются на мембранах ЭПС, в свободном веществе цитоплазмы, в клеточном ядре, митохондриях и пластидах.
На рибосомах идет синтез белка.
Клеточный центр
Есть во всех клетках многоклеточных животных, простейших и некоторых растений.
Состоит из двух центриолей, которые расположены в цитоплазме или лежат в центре сферического слоя цитоплазмы.
Принимает участие в делении клетки. К ним в профазе крепятся нити веретена деления. В анофазе эти нити притягивают хроматиды к полюсам клетки.
После окончания деления центриоли остаются в дочерних клетках и удваиваются.
Выступает как структурных организатор цитоплазмы, связывая различные органеллы клетки.
Клеточных центр принимает участие в разнообразных видах движения клетки.
Органоиды движения
- Реснички и жгутики — это цитоплазматические выросты на поверхности мембраны. Функции — удаление частичек пыли, передвижение (простейшие, турбеллярий).
- Псевдоподии — это амебовидные выросты цитоплазмы. Служат для захвата пищи и передвижения (простейшие, лейкоциты, крупные клетки внутренних органов позвоночных).
- Миофибриллы — тонкие нити длиной до 1см. Служат для сокращения мышечных волокон, вдоль которых они расположены.
- Цитоплазма . Круговые движения служат для перемещения органелл клетки к источнику света, тепла и т.д.
Открыл в 1831 г. Браун.
Клетки бывают одноядерные, многоядерные и безъядерные (эритроциты, ситовидные трубки).
Ядро — это важнейшая составная часть клетки. Содержит молекулы ДНК, т.е. гены.
- Хранение и воспроизводство генетической информации.
- Регуляция обмена веществ клетки.
Иногда клетки содержат более 2-х ядер (клетки печени, некоторые простейшие).
Форма ядра зависит от формы клетки (асимметричные, сферические).
С помощью впячиваний и выростов оболочки достигается увеличение поверхности ядра.
Оболочка состоит из двух мембран. Наружная покрыта рибосомами, внутренняя гладкая.
С оболочкой ядра соединена ЭПС.
Обмен с цитоплазмой протекает через поры оболочки, а мелкие молекулы диффундируют непосредственно через мембрану.
Ядерная среда отличается от цитоплазмы. В ядре содержится ядерный сок — кариоплазма, хроматин и ядрышко.
Ядерный сок — кислый коллоидный раствор белков, НК, углеводов, минеральных солей и продуктов обмена ядра. Во время деления смешивается с цитоплазмой.
- Транспорт веществ и структурная
- Заполнение пространства между структурами
Хроматин представляет собой нитевидные структуры, состоящие из молекул ДНК и белковой обкладки (ДПН — дизоксинуклеопротеин).
В делящейся клетке хромосомы состоят из двух хроматид.
Хромосомы обычно имеют первичную перетяжку — центромеру. Ядрышковые хромосомы также имеют вторичную перетяжку.
- Носители ДНК, т.е. всей наследственной информации организма.
- На хромосомах синтезируются ДНК и РНК.
Хромосомы видны в оптический микроскоп на стадии метафазы митоза.
- Во всех соматических клетках любого организма содержится одинаковое количество хромосом.
- В половых клетках хромосом в 2 раза меньше.
- В пределах одного вида число хромосом одинаково у всех особей.
- Число хромосом не указывает на высоту организации организмов и их родство (аскарида — 2, дрозофила — 8, муха -12, человек и ясень — 46, папоротники — до 1500).
- Число хромосом всегда четное.
Кариотип — это совокупность количественных (число, размеры) и качественных признаков хромосомного набора соматической клетки. Гомологичные хромосомы — это пара хромосом, одинаковых по форме, размерам и несущие одинаковые гены.
В зависимости от положения центромеры, к которой крепятся нити веретена деления, выделяют хромосомы равноплечие (метацентриотические), неравноплечие , палочковидные (акроцентриотические).
После деления хромосомы деспирализуются.
В состав хромосом преимущественно входят кислые и основные белки, которые блокируют неиспользуемую часть информации.
Клетки высокоспециализированных тканей не делятся (нейроны и эритроциты).
Ядрышко
Достаточно плотное округлое тельце, расположенное в ядерном соке.
Число ядрышек от 1 до 10 (с среднем 5-7).
Видны только в интерфазе. Во время митоза исчезают.
Ядрышки — это безмембранные органеллы, которые образуются вокруг вторичной перетяжки хромосом или ядрышкового организатора.
Функция — синтез р-РНК и формирование субъединиц рибосом, которые при выходе в цитоплазму объединяются в рибосомы.