Строение гольджи и ее функции таблица

Строение гольджи и ее функции таблица

Органоиды постоянные и обязательные компоненты клеток; специализированные участки цитоплазмы клетки, имеющие определенную структуру и выполняющие определенные функции в клетке. Различают органоиды общего и специального назначения.

Органоиды общего назначения имеются в большинстве клеток (эндоплазматическая сеть, митохондрии, пластиды, комплекс Гольджи, лизосомы, вакуоли, клеточный центр, рибосомы). Органоиды специального назначения характерны только для специализированных клеток (миофибриллы, жгутики, реснички, сократительные и пищеварительные вакуоли). Органоиды (за исключением рибосом и клеточного центра) имеют мембранное строение.

Эндоплазматическая ретикулюм(ЭПР) это разветвленная система соединенных между собой полостей, трубочек и каналов, образованных элементарными мембранами и пронизывающая всю толщу клетки. Открыта в 1943 г. Портером. Особенно много каналов эндоплазматической сети в клетках с интенсивным обменом веществ. В среднем объем ЭПС составляет от 30% до 50% общего объема клетки. ЭПС лабильна. Форма внутренних лакун и кана

лов, их размер, расположение в клетке и количество изменяются в процессе жизнедеятельности. Развита сильнее в животных клетка. ЭПС морфологически и функционально связана с пограничным слоем цитоплазмы, ядерной оболочкой, рибосомами, комплексом Гольджи, вакуолями, образуя вместе с ними единую функционально-структурную систему для осуществления обмена веществ и энергии и передвижения веществ внутри клетки. Вблизи эндоплазматической сети накапливаются митохондрии и пластиды.

Выделяют две разновидности ЭПС: шероховатую и гладкую. На мембранах гладкой (агранулярной) ЭПС локализованы ферменты систем жирового и углеводного синтеза: здесь происходит синтез углеводов и почти всех клеточных липидов. Мембраны гладкой разновидности эндоплазматической сети преобладают в клетках сальных желез, печени (синтез гликогена), в клетках с большим содержанием питательных веществ (семена растений). На мембране шероховатой (гранулярной) ЭПС располагаются рибосомы, где осуществляется биосинтез белков. Часть синтезируемых ими белков включается в состав мембраны эндоплазматической сети, остальные поступают в просвет ее каналов, где преобразуются и транспортируются в комплекс Гольджи. Особенно много шероховатых мембран в клетках желез и нервных клетках.

Рис. Шероховатый и гладкий эндоплазматический ретикулум.

Рис. Транспорт веществ по системе ядро – эндоплазматический ретикулум (ЭПР) – комплекс Гольджи.

Функции эндоплазматической сети :

1) синтез белков (шероховатая ЭПС), углеводов и липидов (гладкая ЭПС);

2) транспорт веществ, как поступивших в клетку, так и вновь синтезируемых;

3) деление цитоплазмы на отсеки (компартменты), что обеспечивает пространственное разделение ферментных систем, необходимое для их последовательного вступления в биохимические реакции.

Митохондрии – присутствуют практически во всех типах клеток одно- и многоклеточных организмов (за исключением эритроцитов млекопитающих). Число их в разных клетках варьирует и зависит от уровня функциональной активности клетки. В клетке печени крысы их около 2500, а в мужской половой клетке некоторых моллюсков – 20 – 22. Их больше в грудной мышце летающих птиц, чем в грудной мышце нелетающих.

Митохондрии имеют форму сферических, овальных и цилиндрических телец. Размеры составляют 0,2 – 1,0 мкм и диаметре и до 5 — 7 мкм в длину.

Рис. Митохондрия.

Длина нитевидных форм достигает 15-20 мкм. Снаружи митохондрии ограничены гладкой наружной мембраной, сходной по составу с плазмалеммой. Внутренняя мембрана образует многочисленные выросты – кристы – и содержит многочисленные ферменты, АТФ-сомы (грибовидные тела), участвующие в процессах трансформации энергии питательных веществ в энергию АТФ. Количество крист зависит от функции клетки. В митохондриях мышц крист очень много, они занимают всю внутреннюю полость органоида. В митохондриях эмбриональных клеток кристы единичны. В растительных выросты внутренней мембраны чаще имеют форму трубочек. Полость митохондрии заполнена матриксом, в котором содержатся вода, минеральные соли, белки-ферменты, аминокислоты. Митохондрии имеют автономную белоксинтезирующую систему: кольцевую молекулу ДНК, различные виды РНК и более мелкие, чем в цитоплазме рибосомы.

Митохондрии тесно связаны мембранами эндоплазматической сети, каналы которой часто открываются прямо в митохондрии. При повышении нагрузки на орган и усилении синтетических процессов, требующих затраты энергии, контакты между ЭПС и митохондриями становятся особенно многочисленными. Число митохондрий может быстро увеличиваться путем деления. Способность митохондрий к размножению обусловлена присутствием в них молекулы ДНК, напоминающей кольцевую хромосому бактерий.

Функции митохондрий :

1) синтез универсального источника энергии – АТФ;

2) синтез стероидных гормонов;

3) биосинтез специфических белков.

Пластиды – органоиды мембранного строения, характерные только для растительных клеток. В них происходят процессы синтеза углеводов, белков и жиров. По содержанию пигментов их делят на три группы: хлоропласты, хромопласты и лейкопласты.

Хлоропласты имеют относительно постоянную эллиптическую или линзовидную форму. Размер по наибольшему диаметру составляет 4 – 10 мкм. Количество в клетке колеблется от нескольких единиц до нескольких десятков. Их размер, интенсивность окраски, количество и расположение в клетке зависят от условий освещения, вида и физиологического состояния растений.

Рис. Хлоропласт, строение.

Это белково-липоидные тела, состоящие на 35-55% из белка, 20-30% — липидов, 9% — хлорофилла, 4-5% каратиноидов, 2-4% нуклеиновых кислот. Количество углеводов варьирует; обнаружено некоторое количество минеральных веществ Хлорофилл – сложный эфир органической двухосновной кислоты – хлорофиллина и органических спиртов – метилового (СН 3 ОН) и фитола (С 20 Н 39 ОН). У высших растений в хлоропластах постоянно присутствуют хлорофилл а – имеет сине-зеленую окраску, и хлорофилл b – желто-зеленую; причем содержание хлорофилла, а в несколько раз больше.

Кроме хлорофилла в состав хлоропластов входят пигменты — каротин С 40 Н 56 и ксантофилл С 40 Н 56 О 2 и некоторые другие пигменты (каратиноиды). В зеленом листе желтые спутники хлорофилла маскируются более яркой зеленой окраской. Однако осенью, при листопаде, у большинства растений хлорофилл разрушается и тогда обнаруживается присутствие в листе каратиноида – лист становится желтым.

Хлоропласт одет двойной оболочкой, состоящей из наружной и внутренней мембран. Внутреннее содержимое – строма – имеет ламеллярное (пластинчатое) строение. В бесцветной строме выделяют граны – окрашенные в зеленые цвет тельца, 0,3 – 1,7 мкм. Они представляют собой совокупность тилакоидов – замкнутых телец в виде плоских пузырьков или дисков мембранного происхождения. Хлорофилл в виде мономолекулярного слоя располагается между белковым и липидным слоями в тесной связи с ними. Пространственное расположение молекул пигментов в мембранных структурах хлоропластов является весьма целесообразным и создает оптимальные условия для наиболее эффективного поглощения, передачи и использования лучистой энергии. Липиды образуют безводные диэлектрические слои мембран хлоропласта, необходимые для функционирования электронно-транспортной цепи. Роль звеньев цепи переноса электронов выполняют белки (цитохромы, пластохиноны, ферредоксин, пластоцианин) и отдельные химические элементы – железо, марганец и др. Количество гран в хлоропласте от 20 до 200. Между гранами, связывая их друг с другом, располагаются ламеллы стромы. Ламеллы гран и ламеллы стромы имеют мембранное строение.

Внутренне строение хлоропласта делает возможным пространственное разобщение многочисленных и разнообразных реакций, составляющих в своей совокупности содержание фотосинтеза.

Хлоропласты, как и митохондрии, содержат специфическую РНК и ДНК, а также более мелкие рибосомы и весь молекулярный арсенал, необходимый для биосинтеза белка. У этих органоидов имеется достаточное для обеспечения максимальной активности белоксинтезирующей системы количество и-РНК. Вместе с тем в них содержится и достаточно ДНК для кодирования определенных белков. Они размножаются делением, путем простой перетяжки.

Установлено, что хлоропласты могут изменять свою форму, размеры и положение в клетке, т. е. способны самостоятельно двигаться (таксис хлоропластов). В них обнаружено два типа сократительных белков, за счет которых, очевидно, и осуществляется активное движение этих органоидов в цитоплазме.

Хромопласты широко распространены в генеративных органах растений. Они окрашивают лепестки цветков (лютика, георгина, подсолнечника), плоды (томатов, рябины, шиповника) в желтый, оранжевый, красный цвета. В вегетативных органах хромопласты встречаются значительно реже.

Окраска хромопластов обусловлена присутствием каратиноидов – каротина, ксантофилла и ликопина, которые в пластидах находятся в различном состоянии: в виде кристаллов, липоидного раствора или в соединении с белками.

Хромопласты, по сравнению с хлоропластами, имеют более простое строение – в них отсутствует ламеллярная структура. Химический состав также отличен: пигменты – 20–50%, липиды до 50%, белки – около 20%, РНК – 2-3%. Это свидетельствует о меньшей физиологической активности хлоропластов.

Лейкопласты не содержат пигментов, они бесцветны. Эти самые мелкие пластиды имеют округлую, яйцевидную или палочковидную форму. В клетке они часто группируются вокруг ядра.

Внутренне структура, еще менее дифференцирована по сравнению с хлоропластами. В них осуществляется синтез крахмала, жиров, белков. В соответствии с этим выделяют три вида лейкопластов – амилопласты (крахмал), олеопласты (растительные масла) и протеопласты (белки).

Возникают лейкопласты из пропластид, с которыми они сходны по форме и строению, а отличаются лишь размерами.

Все пластиды генетически связаны друг с другом. Они образуются из пропластид – мельчайших бесцветных цитоплазматических образований, сходных по внешнему виду с митохондриями. Пропластиды находятся в спорах, яйцеклетках, в эмбриональных клетках точек роста. Непосредственно из пропластид образуются хлоропласты (на свету) и лейкопласты (в темноте), а из них развиваются хромопласты, являющиеся конечным продуктом в эволюции пластид в клетке.

Комплекс Гольджи – впервые был обнаружен в 1898 г. Итальянским ученым Гольджи в животных клетках. Это система внутренних полостей, цистерн (5-20), располагающихся сближено и параллельно друг другу, и крупных и мелких вакуолей. Все эти образования имеют мембранное строение и являются специализированными участками эндоплазматической сети. В животных клетках комплекс Гольджи развит лучше, чем в растительных; в последних он называется диктиосомы.

Рис. Строение комплекса Гольджи.

Попадающие в пластинчатый комплекс белки и липиды, подвергаются различным преобразованиям, накапливаются, сортируются, упаковываются в секреторные пузырьки и транспортируются по назначению: к различным структурам внутри клетки или за пределы клетки. Мембраны комплекса Гольджи также синтезируют полисахариды и образуют лизосомы. В клетках молочных желез комплекс Гольджи участвует в образовании молока, а в клетках печени – желчи.

Функции комплекса Гольджи :

1) концентрация, обезвоживание и уплотнение синтезированных в клетке белков, жиров, полисахаридов и веществ, поступивших извне;

2) сборка сложных комплексов органических веществ и подготовка их к выведению из клетки (целлюлоза и гемицеллюлоза у растений, гликопротеины и гликолипиды у животных);

3) синтез полисахаридов;

4) образование первичных лизосом.

Лизосомы — небольшие овальные тельца диаметром 0,2-2,0 мкм. Центральное положение занимает вакуоль, содержащая 40 (по разным данным 30-60) гидролитических ферментов, способных в кислой среде (рН 4,5-5) расщеплять белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, липиды и другие вещества.

Вокруг этой полости располагается строма, одетая снаружи элементарной мембраной. Расщепление веществ при помощи ферментов называется лизисом, поэтому органоид назван лизосомой. Образование лизосом происходит в комплексе Гольджи. Первичные лизосомы приближаются непосредственно к пиноцитозным или фагоцитозным вакуолям (эндосомам) и изливают свое содержимое в их полость, образуя вторичные лизосомы (фагосомы), внутри которых и происходит переваривание веществ. Продукты лизиса через мембрану лизосом поступают в цитоплазму и включаются в дальнейший обмен веществ. Вторичные лизосомы с остатками непереваренных веществ называются остаточными тельцами. Примером вторичных лизосом являются пищеварительные вакуоли простейших.

Функции лизосом :

1) внутриклеточное переваривание макромолекул пищи и чужеродных компонентов, поступающих в клетку при пино- и фагоцитозе, обеспечивая клетку дополнительным сырьем для биохимических и энергетических процессов;

2) при голодании лизосомы переваривают некоторые органоиды и на какое-то время пополняют запас питательных веществ;

3) разрушение временных органов эмбрионов и личинок (хвост и жабры у лягушки) в процессе постэмбрионального развития;

Рис. Образование лизосом

Вакуоли полости в цитоплазме растительных клеток и протист, заполненные жидкостью. Имеют форму пузырьков, тонких канальцев и другую. Вакуоли образуются из расширений эндоплазматической сети и пузырьков комплекса Гольджи как тончайшие полости, затем по мере роста клетки и накопления продуктов обмена объем их увеличивается, а количество сокращается. Развитая сформировавшаяся клетка имеет обычно одну большую вакуоль, занимающую центральное положение.

Вакуоли растительных клеток заполнены клеточным соком, который представляет собой водный раствор органических (яблочная, щавелевая, лимонная кислоты, сахара, инулин, аминокислоты, белки, дубильные вещества, алкалоиды, глюкозиды) и минеральных (нитраты, хлориды, фосфаты) веществ.

У протист встречаются пищеварительные вакуоли и сократительные.

Функции вакуолей :

1) хранилища запасных питательных веществ и вместилища выделений (у растений);

2) определяют и поддерживают осмотическое давление в клетках;

3) обеспечивают внутриклеточное пищеварение у протист.

Рис. Клеточный центр.

Клеточный центр обычно находится вблизи ядра и состоит из двух центриолей, расположенных перпендикулярно друг другу и окруженных лучистой сферой. Каждая центриоль представляет собой полое цилиндрическое тельце длиной 0,3-0,5 мкм и длиной 0,15 мкм, стенка которого образована 9 триплетами микротрубочек. Если центриоль лежит в основании реснички или жгутика, то ее называют базальным тельцем .

Перед делением центриоли расходятся к противоположным полюсам и возле каждой из них возникает дочерняя центриоль. От центриолей, расположенных на разных полюсах клетки, образуются микротрубочки, растущие навстречу друг другу. Они формируют митотическое веретено, способствующее равномерному распределению генетического материала между дочерними клетками, являются центром организации цитоскелета. Часть нитей веретена прикрепляется к хромосомам. В клетках высших растений клеточный центр центриолей не имеет.

Центриоли относятся к самовоспроизводящимся органоидам цитоплазмы. Они возникают в результате дупликации уже имеющихся. Это происходит при расхождении центриолей. Незрелая центриоль содержит 9 одиночных микротрубочек; по-видимому, каждая микротрубочка является матрицей при сборке триплетов, характерных для зрелой центриоли.

Центросома характерна для клеток животных, некоторых грибов, водорослей, мхов и папоротников.

Функции клеточного центра :

1) образование полюсов деления и формирование микротрубочек веретена деления.

Рибосомы — мелкие сферические органоиды, от 15 до 35 нм. Состоят из двух субъединиц большой (60S) и малой (40S). Содержат около 60% белка и 40% рибосомальной РНК. Молекулы рРНК образуют ее структурный каркас. Большинство белков специфически связано с определенными участками рРНК. Некоторые белки входят в состав рибосом только во время биосинтеза белка. Субъединицы рибосом образуются в ядрышках. и через поры в ядерной оболочке поступают в цитоплазму, где располагаются либо на мембране ЭПА, либо на наружной стороне ядерной оболочки, либо свободно в цитоплазме. Сначала на ядрышковой ДНК синтезируются рРНК, которые затем покрываются поступающими из цитоплазмы рибосомальными белками, расщепляются до нужных размеров и формируют субъединицы рибосом. Полностью сформированных рибосом в ядре нет. Объединение субъединиц в целую рибосому происходит в цитоплазме, как правило, во время биосинтеза белка. По сравнению с митохондриями, пластидами, клетками прокариот рибосомы в цитоплазме эукариотических клеток крупнее. Могут объединяться по 5-70 единиц в полисомы.

Функции рибосом :

1) участие в биосинтезе белка.

Рис. 287. Рибосома: 1 — малая субъединица; 2 — большая субъединица.

Реснички, жгутики выросты цитоплазмы, покрытые элементарной мембраной, под которой находится 20 микротрубочек, образующих 9 пар по периферии и две одиночные в центре. У основания ресничек и жгутиков расположены базальные тельца. Длина жгутиков достигает 100 мкм. Реснички – это короткие – 10-20 мкм – жгутики. Движение жгутиков винтовое, а ресничек – веслообразное. Благодаря ресничкам и жгутикам передвигаются бактерии, протисты, ресничные, перемещаются частицы или жидкости (реснички мерцательного эпителия дыхательных путей, яйцеводов), половые клетки (сперматозоиды).

Рис. Строение жгутиков и ресничек эукариот

Включения временные компоненты цитоплазмы, то возникающие, то исчезающие. Как правило, они содержатся в клетках на определенных этапах жизненного цикла. Специфика включений зависит от специфики соответствующих клеток тканей и органов. Включения встречаются преимущественно в растительных клетках. Они могут возникать в гиалоплазме, различных органеллах, реже в клеточной стенке.

В функциональном отношении включения представляют собой либо временно выведенные из обмена веществ клетки соединения (запасные вещества — крахмальные зерна, липидные капли и отложения белков), либо конечные продукты обмена (кристаллы некоторых веществ).

Крахмальные зерна . Это наиболее распространенные включения растительных клеток. Крахмал запасается у растений исключительно в виде крахмальных зерен. Они образуются только в строме пластид живых клеток. В процессе фотосинтеза в зеленых листьях образуется ассимиляционный , или первичный крахмал. Ассимиляционный крахмал в листьях не накапливается и, быстро гидролизуясь до сахаров, оттекает в части растения, в которых происходит его накопление. Там он вновь превращается в крахмал, который называют вторичным. Вторичный крахмал образуется и непосредственно в клубнях, корневищах, семенах, то есть там, где он откладывается в запас. Тогда его называют запасным . Лейкопласты, накапливающие крахмал, называют амилопластами . Особенно богаты крахмалом семена, подземные побеги (клубни, луковицы, корневища), паренхима проводящих тканей корней и стеблей древесных растений.

Липидные капли . Встречаются практически во всех растительных клетках. Наиболее богаты ими семена и плоды. Жирные масла в виде липидных капель — вторая по значению (после крахмала) форма запасных питательных веществ. Семена некоторых растений (подсолнечник, хлопчатник и т.д.) могут накапливать до 40% масла от массы сухого вещества.

Липидные капли, как правило, накапливаются непосредственно в гиалоплазме. Они представляют собой сферические тела обычно субмикроскопического размера. Липидные капли могут накапливаться и в лейкопластах, которые называют элайопластами .

Белковые включения образуются в различных органеллах клетки в виде аморфных или кристаллических отложений разнообразной формы и строения. Наиболее часто кристаллы можно встретить в ядре — в нуклеоплазме, иногда в перинуклеарном пространстве, реже в гиалоплазме, строме пластид, в расширениях цистерн ЭПР, матриксе пероксисом и митохондриях. В вакуолях встречаются как кристаллические, так и аморфные белковые включения. В наибольшем количестве кристаллы белка встречаются в запасающих клетках сухих семян в виде так называемых алейроновых 3 зерен или белковых телец .

Запасные белки синтезируются рибосомами во время развития семени и откладываются в вакуоли. При созревании семян, сопровождающемся их обезвоживанием, белковые вакуоли высыхают, и белок кристаллизуется. В результате этого в зрелом сухом семени белковые вакуоли превращаются в белковые тельца (алейроновые зерна).

Клетки, подобно кирпичикам дома, являются строительным материалом практически всех живых организмов. Из каких частей они состоят? Какую функцию в клетке выполняют различные специализированные структуры? На эти и многие другие вопросы вы найдете ответы в нашей статье.

Что такое клетка

Клеткой называют наименьшую структурную и функциональную единицу живых организмов. Несмотря на относительно небольшие размеры, она образует свой уровень развития. Примерами одноклеточных организмов являются зеленые водоросли хламидомонада и хлорелла, простейшие животные эвглена, амеба и инфузория. Их размеры действительно микроскопические. Однако функция клетки организма данной систематической единицы достаточно сложна. Это питание, дыхание, обмен веществ, передвижение в пространстве и размножение.

Общий план строения клеток

Клеточное строение имеют не все живые организмы. К примеру, вирусы образованы нуклеиновыми кислотами и белковой оболочкой. Из клеток состоят растения, животные, грибы и бактерии. Все они отличаются особенностями строения. Однако общая их структура одинакова. Она представлена поверхностным аппаратом, внутренним содержимым — цитоплазмой, органеллами и включениями. Функции клеток обусловлены особенностями строения этих составляющих. К примеру, у растений фотосинтез осуществляется на внутренней поверхности особых органелл, которые называются хлоропластами. У животных данные структуры отсутствуют. Строение клетки (таблица «Строение и функции органелл» подробно рассматривает все особенности) определяет ее роль в природе. Но для всех многоклеточных организмов общей является обеспечение обмена веществ и взаимосвязи между всеми органами.

Строение клетки: таблица «Строение и функции органелл»

Данная таблица поможет подробно ознакомиться со строением клеточных структур.

Клеточная структура Особенности строения Функции
Ядро Двумембранная органелла, в матриксе которой находятся молекулы ДНК Хранение и передача наследственной информации
Эндоплазматическая сеть Система полостей, цистерн и канальцев Синтез органических веществ
Комплекс Гольджи Многочисленные полости из мешочков Хранение и транспортировка органических веществ
Митохондрии Двумембранные органеллы округлой формы Окисление органических веществ
Пластиды Двумембранные органеллы, внутренняя поверхность которых образует выросты внутрь структуры Хлоропласты обеспечивают процесс фотосинтеза, хромопласты придают цвет различным частям растений, лейкопласты запасают крахмал
Рибосомы состоящие из большой и малой субъединиц Биосинтез белка
Вакуоли

В растительных клетках это полости, заполненные клеточным соком, а у животных — сократительные и пищеварительные

Запас воды и минеральных веществ (растения). обеспечивают выведение излишков воды и солей, а пищеварительные — обмен веществ
Лизосомы Округлые пузырьки, содержащие гидролитические ферменты Расщепление биополимеров
Клеточный центр Немембранная структура, состоящая из двух центриолей Формирование веретена деления во время дробления клеток

Как видите, каждая клеточная органелла имеет свою сложную структуру. Причем строение каждой из них определяет и выполняемые функции. Только согласованная работа всех органелл позволяет существовать жизни на клеточном, тканевом и организменном уровнях.

Основные функции клетки

Клетка — уникальная структура. С одной стороны, каждая ее составляющая играет свою роль. С другой — функции клетки подчинены единому согласованному механизму работы. Именно на этом уровне организации жизни осуществляются важнейшие процессы. Одним из них является размножение. В его основе лежит процесс Существует два основных его способа. Так, гаметы делятся путем мейоза, все остальные (соматические) — митоза.

Благодаря тому что мембрана является полупроницаемой, возможно поступление в клетку и в обратном направлении различных веществ. Основой для всех обменных процессов является вода. Поступая в организм, биополимеры расщепляются до простых соединений. А вот минеральные вещества находятся в растворах в виде ионов.

Клеточные включения

Функции клеток не осуществлялись бы в полном объеме без наличия включений. Эти вещества являются запасом организмов на неблагоприятный период. Это может быть засуха, понижение температуры, недостаточное количество кислорода. Запасающие функции веществ в клетке растений выполняет крахмал. Он находится в цитоплазме в виде гранул. В животных клетках запасным углеводом служит гликоген.

Что такое ткани

У клетки, сходные по строению и функциям, объединяются в ткани. Эта структура является специализированной. К примеру, все клетки эпителиальной ткани мелкие, плотно прилегают друг к другу. Форма их весьма разнообразна. В данной ткани практически отсутствует Такое строение напоминает щит. Благодаря этому эпителиальная ткань выполняет защитную функцию. Но любому организму необходим не только «щит», но и взаимосвязь с окружающей средой. Чтобы осуществить и эту функцию, в эпителиальной есть особые образования — поры. А у растений подобной структурой служат устьица кожицы или чечевички пробки. Эти структуры осуществляют газообмен, транспирацию, фотосинтез, терморегуляцию. И прежде всего эти процессы осуществляются на молекулярном и клеточном уровне.

Взаимосвязь строения и функций клеток

Функции клеток обусловлены их строением. Все ткани являются ярким примером этому. Так, миофибриллы способны к сокращению. Это клетки мышечной ткани, которые осуществляют передвижение отдельных частей и всего тела в пространстве. А вот у соединительной — другой принцип строения. Данный вид ткани состоит из крупных клеток. Именно они являются основой всего организма. Соединительная ткань также содержит большое количество межклеточного вещества. Такое строение обеспечивает ее достаточный объем. Этот вид ткани представлен такими разновидностями, как кровь, хрящевая, костная ткани.

Говорят, что не восстанавливаются… На этот факт существует много разных взглядов. Однако никто не сомневается, что нейроны связывают весь организм в единое целое. Это достигается другой особенностью строения. Нейроны состоят из тела и отростков — аксонов и дендритов. По ним информация и поступает последовательно от нервных окончаний к головному мозгу, а оттуда — обратно к рабочим органам. В результате работы нейронов весь организм связан единой сетью.

Итак, большинство живых организмов имеют клеточное строение. Эти структуры являются единицами строения растений, животных, грибов и бактерий. Общие функции клеток — это способность к делению, восприятие к факторам окружающей среды и обмен веществ.

Делит все клетки (или живые организмы ) на два типа: прокариоты и эукариоты . Прокариоты — это безъядерные клетки или организмы, к которым относятся вирусы, прокариот-бактерии и сине-зеленые водоросли, у которых клетка состоит непосредственно из цитоплазмы, в которой расположена одна хромосома — молекула ДНК (иногда РНК).

Эукариотические клетки имеют ядро , в котором находятся нуклеопротеиды (белок гистон + комплекс ДНК), а также другие органоиды . К эукариотам относятся большинство современных известных науке одноклеточных и многоклеточных живых организмов (в том числе, и растений).

Строение ограноидов эукариотов.

Название органоида

Строение органоида

Функции органоида

Цитоплазма

Внутренняя среда клетки, в которой находится ядро и другие органоиды. Имеет полужидкую, мелкозернистую структуру.

  1. Выполняет транспортную функцию.
  2. Регулирует скорость протекания обменных биохимических процессов.
  3. Обеспечивает взаимодействие органоидов.

Рибосомы

Мелкие органоиды сферической или эллипсоидной формы диаметром от 15 до 30 нанометров.

Обеспечивают процесс синтеза молекул белка, их сборку из аминокислот.

Митохондрии

Органоиды, имеющие самую разнообразную форму — от сферической до нитевидной. Внутри митохондрий имеются складки от 0,2 до 0,7 мкм. Внешняя оболочка митохондрий имеет двухмембранную структуру. Наружная мембрана гладкая, а на внутренней имеются выросты крестообразной формы с дыхательными ферментами.

  1. Ферменты на мембранах обеспечивают синтез АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты).
  2. Энергетическая функция. Митохондрии обеспечивают поставки энергии в клетку за счет высвобождения ее при распаде АТФ.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС)

Система оболочек в цитоплазме, которая образует каналы и полости. Бывает двух типов: гранулированная, на которой имеются рибосомы и гладкая.

  1. Обеспечивает процессы по синтезу питательных веществ (белков, жиров, углеводов).
  2. На гранулированной ЭПС синтезируются белки, на гладкой — жиры и углеводы.
  3. Обеспечивает циркуляцию и доставку питательных веществ внутри клетки.

Пластиды (органоиды, свойственные только растительным клеткам) бывают трех видов:

Двухмембранные органоиды

Лейкопласты

Бесцветные пластиды, которые содержатся в клубнях, корнях и луковицах растений.

Являются дополнительным резервуаром для хранения питательных веществ.

Хлоропласты

Органоиды овальной формы, имеющие зеленый цвет. От цитоплазмы отделяются двумя трехслойными мембранами. Внутри хлоропластов находится хлорофилл.

Преобразуют органические вещества из неорганических, используя энергию солнца.

Хромопласты

Органоиды, от желтого до бурого цвета, в которых накапливается каротин.

Способствуют появлению у растений частей с желтой, оранжевой и красной окраской.

Лизосомы

Органоиды округлой формы диаметром около 1 мкм, имеющие на поверхности мембрану, а внутри — комплекс ферментов.

Пищеварительная функция. Переваривают питательные частицы и ликвидируют отмершие части клетки.

Комплекс Гольджи

Может быть разной формы. Состоит из полостей, разграниченных мембранами. Из полостей отходят трубчатые образования с пузырьками на концах.

  1. Образует лизосомы.
  2. Собирает и выводит синтезируемые в ЭПС органические вещества.

Клеточный центр

Состоит из центросферы (уплотненного участка цитоплазмы) и центриолей — двух маленьких телец.

Выполняет важную функцию для деления клетки.

Клеточные включения

Углеводы, жиры и белки, которые являются непостоянными компонентами клетки.

Запасные питательные вещества, которые используются для жизнедеятельности клетки.

Органоиды движения

Жгутики и реснички (выросты и клетки), миофибриллы (нитевидные образования) и псевдоподии (или ложноножки).

Выполняют двигательную функцию, а также обеспечивают процесс сокращения мышц.

Ядро клетки является главным и самым сложным органоидом клетки, поэтому его мы рассмотрим

Клетка – элементарная единица живой системы. Специфические функции в клетке распределены между органоидами – внутриклеточными структурами. Несмотря на многообразие форм, клетки разных типов обладают поразительным сходством в своих главных структурных особенностях.

Клеточная теория

По мере усовершенствования микроскопов появлялись все новые сведения о клеточном строении растительных и животных организмов.

С приходом в науку о клетке физических и химических методов исследования было выявлено удивительное единство в строении клеток разных организмов, доказана неразрывная связь между их структурой и функцией.

Основные положения клеточной теории

Клетка – основная единица строения и развития всех живых организмов. Клетки всех одно — и многоклеточных организмов сходны по своему строению, химическому составу, основным проявлением жизнедеятельности и обмену веществ. Размножаются клетки путём деления. В многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемым функциям и образуют ткани. Из тканей состоят органы.

В качестве подтверждения некоторых из приведенных выше положений клеточной теории назовем общие черты, характерные для животной и растительной клеток.

Общие признаки растительной и животной клетки

Единство структурных систем – цитоплазмы и ядра. Сходство процессов обмена веществ и энергии. Единство принципа наследственного кода. Универсальное мембранное строение. Единство химического состава. Сходство процесса деления клеток.

Таблица Отличительные признаки растительной и животной клетки

Признаки

Растительная клетка

Животная клетка

Пластиды

Хлоропласты, хромопласты, лейкопласты

Отсутствует

Способ питания

Автотрофный (фототрофный, хемотрофный).

Гетеротрофный (сапротрофный, хемотрофный).

Синтез АТФ

В хлоропластах, митохондриях.

В митохондриях.

Расщепление АТФ

В хлоропластах и всех частях клетки, где необходимы затраты энергии.

Клеточный центр

У низших растений.

Во всех клетках.

Целлюлозная клеточная стенка

Расположена снаружи от клеточной мембраны.

Отсутствует.

Включение

Запасные питательные вещества в виде зерен крахмала, белка, капель масла; в вакуоли с клеточным соком; кристаллы солей.

Запасные питательные вещества в виде зерен и капель (белки, жиры, углевод гликоген); конечные продукты обмена, кристаллы солей; пигменты.

Крупные полости, заполненные клеточным соком – водным раствором различных веществ, являющихся запасными или конечными продуктами. Осмотические резервуары клетки.

Сократительные, пищеварительные, выделительные вакуоли. Обычно мелкие.

Значение теории : она доказывает единство происхождения всех живых организмов на Земле.

Клеточные структуры

Рисунок Схема строения животной и растительной клеток

Органеллы

Строение

Функции

Цитоплазма

Находится между плазматической мембраной и ядром, включает различные органоиды. Пространство между органоидами заполнено цитозолем – вязким водным раствором разных солей и органических веществ, пронизанным системой белковых нитей – цитоскелетом.

Большинство химических и физиологических процессов клетки проходит в цитоплазме. Цитоплазма объединяет все клеточные структуры в единую систему, обеспечивает взаимосвязь по обмену веществами и энергией между органоидами клетки.

Наружная клеточная мембрана

Ультрамикроскопическая пленка, состоящая из двух мономолекулярных слоев белка и расположенного между ними бимолекулярного слоя липидов. Цельность липидного слоя может прерываться белковыми молекулами — «порами».

Изолирует клетку от окружающей среды, обладает избирательной проницаемостью, регулирует процесс поступления веществ в клетку; обеспечивает обмен веществ и энергии с внешней средой, способствует соединению клеток в ткани, участвует в пиноцитозе и фагоцитозе; регулирует водный баланс клетки и выводит из нее конечные продукты жизнедеятельности.

Эндоплазматическая сеть (ЭС)

Ультрамикроскопическая система мембран образующих трубочки, канальцы, цистерны, пузырьки. Строение мембран универсальное (как и наружной), вся сеть объединена в единое целое с наружной мембраной ядерной оболочки и наружной клеточной мембраной. Гранулярная ЭС несет рибосомы, гладкая лишена их.

Обеспечивает транспорт веществ, как в нутрии клетки, так и между соседними клетками. Делит клетку на отдельные секции, в которых одновременно происходят различные физиологические процессы и химические реакции. Гранулярная ЭС участвует в синтезе белка. В каналах ЭС образуются сложные молекулы белка, синтезируются жиры, транспортируются АТФ.

Рибосомы

Мелкие сферические органоиды, состоящие из рРНК и белка.

На рибосомах синтезируются белки.

Аппарат Гольджи

Микроскопические одномембранные органеллы, состоящие из стопочки плоских цистерн, по краям которых ответвляются трубочки, отделяющие мелкие пузырьки.

В общей системе мембран любых клеток – наиболее подвижная и изменяющаяся органелла. В цистернах накапливаются продукты синтеза распада и вещества, поступившие в клетку, а также вещества, которые выводятся из клетки. Упакованные в пузырьки, они поступают в цитоплазму: одни используются, а другие выводятся наружу.

Лизосомы

Микроскопические одномембранные органеллы округлой формы. Их число зависит от жизнедеятельности клетки и ее физиологического состояния. В лизосомах находятся лизирующие (растворяющие) ферменты, синтезированные на рибосомах.

Переваривание пищи, попавшей в животную клетку при фагоцитозе и пиноцитозе. Защитная функция. В клетках любых организмов осуществляют автолиз (саморастворение органелл) особенно в условиях пищевого или кислородного голодания у животных рассасывается хвост. У растений растворяются органеллы при образовании пробковой ткани сосудов древесины.

Выводы по лекции

Важным достижением биологической науки является формирование представлений о строении и жизнедеятельности клетки как структурной и функциональной единице организма. Наука, изучающая живую клетку во всех ее проявлениях, называется цитологией . Первые этапы развития цитологии, как области научного знания, были связаны с трудами Р. Гука, А. Левенгука, Т. Шванна, М. Шлейдена, Р. Вирхова, К. Бэра. Итогом их деятельности явилось формулирование и развитие основных положений клеточной теории. В процессах жизнедеятельности клетки принимают непосредственное участие разнообразные клеточные структуры. Цитоплазма обеспечивает деятельность всех клеточных структур как единой системы. Цитоплазматическая мембрана обеспечивает пропускную избирательность веществ в клетке и защищает ее от внешней среды. ЭС обеспечивает транспорт веществ как внутри клетки, так и между соседними клетками. В цистернах Аппарата Гольджи накапливаются продукты синтеза и распада веществ, поступившие в клетку, а также вещества, которые выводятся из клетки. В лизосомах происходит расщепление веществ, попавших в клетку.

Вопросы для самоконтроля

Используя знания о клеточной теории, докажите единство происхождения жизни на Земле. В чем сходство и различие в строении растительной и животной клеток? Как связано строение клеточной мембраны с ее функциями? Как происходит активное поглощение веществ клеткой? Какова связь между рибосомами и ЭС? Каковы строение и функции лизосом в клетке?

Клеточные структуры: митохондрии, пластиды, органоиды движения, включения. Ядро

Таблица Клеточные органеллы, их строение и функции

Органеллы

Строение

Функции

Митохондрии

Микроскопические органеллы, имеющие двухмембранное строение. Внешняя мембрана гладкая, внутренняя образует различной формы выросты – кристы. В матриксе митохондрии (полужидком веществе) находятся ферменты, рибосомы, ДНК, РНК.

Универсальная органелла является дыхательным и энергетическим центром. В процессе кислородного (окислительного) этапа в матриксе с помощью ферментов происходит расщепление органических веществ с освобождением энергии, которая идет на синтез АТФ на (кристах).

Лейкопласты

Микроскопические органеллы, имеющие двухмембранное строение. Внутренняя мембрана образует 2–3 выроста. Форма – округлая. Бесцветны.

Характерны для растительных клеток. Служат местом отложения запасных питательных веществ, главным образом крахмальных зерен. На свету их строение усложняется, и они преобразуются в хлоропласты. Образуются из пропластид.

Хлоропласты

Микроскопические органеллы, имеющие двухмембранное строение. Наружная мембрана гладкая. Внутренняя мембрана образует систему двухслойных пластин – тилакоидов стромы и тилакоидов гран. В мембранах тилакоидов гран между слоями молекул белков и липидов сосредоточены пигменты – хлорофилл и каротиноиды. В белково-липидном матриксе находятся собственные рибосомы, ДНК, РНК.

Характерны для растительных клеток органеллы фотосинтеза, способные создавать из неорганических веществ (CO2 и H2O) при наличии световой энергии и пигмента хлорофилла органические вещества – углеводы и свободный кислород. Синтез собственных белков. Могут образовываться из пластид или лейкопластов, а осенью перейти в хлоропласты (красные и оранжевые плоды, красные и желтые листья).

Хромопласты

Микроскопические органеллы, имеющие двухмембранное строение. Собственно хромопласты имеют шаровидную форму, а образовавшиеся из хлоропластов, принимают форму кристаллов каратинондов, типичную для данного вида растения. Окраска красная, оранжевая, желтая.

Характерны для растительных клеток. Придают лепесткам цветков окраску, привлекательную для насекомых-опылителей. В осенних листьях и зрелых плодах отделяющихся от растений, содержатся кристаллические каротиноиды?– конечные продукты обмена.

Клеточный центр

Ультрамикроскопическая органелла немембранного строения. Состоит из двух центриолей. Каждая имеет цилиндрическую форму, стенки образованы девятью триплетами трубочек, а в середине находится однородное вещество. Центриоли расположены перпендикулярно друг другу.

Принимает участие в делении клеток животных и низших растений. В начале деления (в профазе) центриоли расходятся к разным полюсам клетки. От центриолей к центромерам хромосом отходят нити веретена деления. В анафазе эти нити притягивают хроматиды к полюсам. После окончания деления центриоли остаются в дочерних клетках. Удваиваются и образуют клеточный центр.

Клеточные включения (непостоянные структуры)

Плотные в виде гранул включения, имеющие мембрану (например, вакуоли).

Органоиды движения

Реснички – многочисленные цитоплазмические выросты на поверхности мембраны.

Удаление частичек пыли (реснитчатые эпителии верхних дыхательных путей), передвижение (одноклеточные организмы).

Жгутики – единичные цитоплазматические выросты на поверхности клетки.

Передвижение (сперматозоиды, зооспоры, одноклеточные организмы).

Ложные ножки (псевдоподии) – амебовидные выступы цитоплазмы.

Образуются у животных в разных местах цитоплазмы для захвата пищи, для передвижения.

Миофибриллы – тонкие нити до 1 см. длиной и больше.

Служат для сокращения мышечных волокон, вдоль которых они расположены.

Цитоплазма, осуществляющая струйчатое и круговое движение.

Перемещение органелл клетки по отношению к (при фотосинтезе), тепла, химического раздражителя.

Рисунок Схема состав и функции клеточных включений

Фагоцитоз – захват плазматической мембраной твёрдых частиц и втягивание их внутрь.

Плазматическая мембрана образует впячивание в виде тонкого канальца, в который попадает жидкость с растворёнными в ней веществами. Этот способ называют пиноценозом .

Ядро

Все организмы, имеющие клеточное строение без оформленного ядра называются прокариотами . Все организмы, имеющие клеточное строение с ядром называются эукариотами .

Таблица Ядерные структуры, их строение и функции

Структуры

Строение

Функции

Ядерная оболочка

Двухслойная пористая. Наружная мембрана переходит в мембраны ЭС. Свойственна всем клеткам животных и растений, кроме бактерий и сине-зеленых, которые не имеют ядра.

Отделяет ядро от цитоплазмы. Регулирует транспорт веществ из ядра в цитоплазму (РНК и субъединицы рибосом) и из цитоплазмы в ядро (белки, жир, углеводы, АТФ, вода, ионы).

Хромосомы (хроматин)

В интерфазной клетке хроматин имеет вид мелкозернистых нитевидных структур, состоящих из молекул ДНК и белковой обкладки. В делящихся клетках хроматиновые структуры спирализуются и образуют хромосомы. Хромосома состоит из двух хроматид, и после деления ядра становится однохроматидной. К началу следующего деления у каждой хромосомы достраивается вторая хроматида. Хромосомы имеют первичную перетяжку, на которой расположена центромера; перетяжка делит хромосому на два плеча одинаковой или разной длины. У ядрышковых хромосом есть вторичная перетяжка.

Хроматиновые структуры – носители ДНК. ДНК состоит из участков – генов, несущих наследственную информацию и передающихся от предков к потомкам через половые клетки. Совокупность хромосом, а, следовательно, и генов половых клеток родителей передается детям, что обеспечивает устойчивость признаков, характерных для данной популяции, вида. В хромосомах синтезируется ДНК, РНК, что служит необходимым фактором передачи наследственной информации при делении клеток и построении молекул белка.

Шаровидное тело, напоминающее клубок нити. Состоит из белка и РНК. Образуется на вторичной перетяжке ядрышковой хромосомы. При делении клеток распадается.

Формирование половинок рибосом из рРНК и белка. Половинки (субъединицы) рибосом через поры в ядерной оболочке выходят в цитоплазму и объединяются в рибосомы.

Ядерный сок (кариолимфа)

Полужидкое вещество, представляющее коллоидный раствор белков, нуклеиновых кислот, углеводов, минеральных солей. Реакция кислая.

Участвует в транспорте веществ и ядерных структур, заполняет пространство между ядерными структурами; во время деления клеток смешивается с цитоплазмой.

Рисунок Схема строения ядра клетки

Функции ядра клетки:

    регуляция процессов обмена веществ в клетке; хранение наследственной информации и ее воспроизводство; синтез РНК; сборка рибосом.

Выводы по лекции

В митохондриях происходит расщепление органических веществ с освобождением энергии, которая идет на синтез АТФ. Важную роль играют пластиды в обеспечении процессов жизнедеятельности растительной клетки. К органоидам движения относят клеточные структуры: реснички, жгутики, миофибриллы. Все клеточные организмы делятся на прокариоты (безъядерные) и эукариоты (с ядром). Ядро представляет собой структурный и функциональный центр, координирующий ее обмен веществ, руководящий процессами самовоспроизведения и хранения наследственной информации.

Вопросы для самоконтроля

Почему митохондрии образно называют «силовыми станциями» клетки? Какие структуры клетки способствуют ее движению? Что относится к клеточным включениям? Какова их роль? Каковы функции ядра в клетке?

Органические вещества в составе клетки (углеводы, белки, липиды, нуклеиновые кислоты, АТФ, витамины и др.)

Биологические полимеры – органические соединения, входящие в состав клеток живых организмов. Полимер – многозвенная цепь простых веществ – мономеров (n ÷ 10тыч. – 100тыс. моном.)

Свойства биополимеров зависят от строения их молекул, от числа и разнообразия мономерных звеньев.

Если мономеры разные, то повторяющиеся чередования их в цепи создают регулярный полимер.

…А – А – В – А – А – В… регулярный

…А – А – В – В – А – В – А… нерегулярный

Углеводы

Общая формула Сn(H2O)m

Углеводы в организме человека играют роль энергетических веществ. Самые важные из них – сахароза, глюкоза, фруктоза , а также крахмал . Они быстро усваиваются («сгорают») в организме. Исключение составляет клетчатка (целлюлоза), которой особенно много в растительной пище. Она практически не усваивается организмом, но имеет большое значение: выступает в роли балласта и помогает пищеварению, механически очищая слизистые оболочки желудка и кишечника. Углеводов много в картофеле и овощах, крупах, макаронных изделиях, фруктах и хлебе.

Глюкоза, рибоза, фруктоза, дезоксирибоза — моносахариды

Сахароза — дисахариды

Крахмал, гликоген, целлюлоза — полисахариды

Нахождение в природе: в растениях, фруктах, в цветочной пыльце, овощах (чеснок, свекла), картофеле, рисе, кукурузе, зерне пшеницы, древесине…

Их функции:

    энергетическая: при окислении до СО2 и Н2О высвобождается энергия; избыток энергии запасается в клетках печени и мышц в виде гликогена; строительная: в растительной клетке – прочная основа клеточных стенок (целлюлоза); структурная: входят в состав межклеточного вещества кожи сухожилий хрящей; узнавание клетками др.: в составе клеточных мембран, если разделённые клетки печени смешать с клетками почек, то они самостоятельно разойдутся на две группы благодаря взаимодействию однотипных клеток.

Липиды (липоиды, жиры)

К липидам относятся разнообразные жиры, жироподобные вещества, фосфорлипиды… Все они нерастворимы в воде, но растворимы в хлороформе, эфире…

Нахождение в природе: в клетках животных и человека в клеточной мембране; между клетками – подкожный слой жира.

Функции:

    теплоизоляционная (у китов, ластоногих …); запасное питательное вещество; энергетическая: при гидролизе жиров выделяется энергия; структурная: некоторые липиды служат составной частью клеточных мембран.

Жиры тоже служат для человеческого организма источником энергии. Их организм откладывает «про запас» и они служат энергетическим источником долговременного пользования. Кроме того, жиры обладают низкой теплопроводностью и предохраняют организм от переохлаждения. Неудивительно, что в традиционном рационе северных народов так много животных жиров. Для людей, занятых тяжелым физическим трудом, затраченную энергию тоже проще всего (хотя и не всегда полезней) компенсировать жирной пищей. Жиры входят в состав клеточных стенок, внутриклеточных образований, в состав нервной ткани. Еще одна функция жиров – поставлять в ткани организма жирорастворимые витамины и другие биологически активные вещества.

Белки

Рисунок 1.2.1. Молекула белка

Если в R заменить ещё один Н на аминогруппу NH2, получим аминокислоту:

Белки – биополимеры, мономерами которых являются аминокислоты.

Образование линейных молекул белков происходит в результате реакций аминокислот др. с др.

Источниками белков могут служить не только животные продукты (мясо, рыба, яйца, творог), но и растительные, например, плоды бобовых (фасоль, горох, соя, арахис, которые содержат до 22–23% белков по массе), орехи и грибы. Однако больше всего белка в сыре (до 25 %), мясных продуктах (в свинине 8–15 %, баранине 16–17 %, говядине 16–20 %), в птице (21 %), рыбе (13–21 %), яйцах (13 %), твороге(14 %). Молоко содержит 3 % белков, а хлеб 7–8 %. Среди круп чемпион по белкам – гречневая крупа (13 % белков в сухой крупе), поэтому именно ее рекомендуют для диетического питания. Чтобы избежать «излишеств» и в то же время обеспечить нормальную жизнедеятельность организма, надо, прежде всего, дать человеку с пищей полноценный по ассортименту набор белков. Если белков в питании недостает, взрослый человек ощущает упадок сил, у него снижается работоспособность, его организм хуже сопротивляется инфекции и простуде. Что касается детей, то они при неполноценном белковом питании сильно отстают в развитии: дети растут, а белки – основной «строительный материал » природы. Каждая клетка живого организма содержит белки. Мышцы, кожа, волосы, ногти человека состоят главным образом из белков. Более того, белки – основа жизни, они участвуют в обмене веществ и обеспечивают размножение живых организмов.

Строение:

    первичная структура – линейная, с чередованием аминокислот; вторичная – в виде спирали со слабыми связями между витками (водородными); третичная – спираль свёрнутая в клубок; четвертичная – при объединении нескольких цепей, различных по первичной структуре.

При радиации, больших температурах, экстремальных значениях pH, в спирте, ацетоне белок разрушается — реакция денатурации.

Таблица 1.2.1. Строение белка

Первичная структура – определенная последовательность α-аминокислотных остатков в полипептидной цепи

Вторичная структура – конформация полипептидной цепи, закрепленная множеством водородных связей между группами N-H и С=О. Одна из моделей вторичной структуры – α-спираль, обусловленная кооперативными внутримолекулярными Н-связями. Другая модель – b-форма («складчатый лист»), в которой преобладают межцепные (межмолекулярные) Н-связи

Третичная структура — форма закрученной спирали в пространстве, образованная главным образом за счет дисульфидных мостиков — S-S-, водородных связей, гидрофобных и ионных взаимодействий

Четвертичная структура – агрегаты нескольких белковых макромолекул (белковые комплексы), образованные за счет взаимодействия разных полипептидных цепей

Функции:

    строительная: белки являются обязательным компонентом всех клеточных структур; структурная: белки в соединении с ДНК составляют тело хромосом, а с РНК – тело рибосом; ферментативная: катализатором хим. реакций выступает любой фермент – белок, но очень специфичный; транспортная: перенос О2, гормонов в теле животных и человека; регуляторная: белки могут выполнять регуляторную функцию, если они являются гормонами. Например инсулин (гормон, поддерживающий работу поджелудочной железы) активизирует захват клетками молекул глюкозы и расщепление или запасание их внутри клетки. При недостатке инсулина глюкоза накапливается в крови, развивая диабет; защитная: при попадании инородных тел в организме вырабатываются защитные белки – антитела , которые связываются с чужеродными, соединяются и подавляют их жизнедеятельность. Такой механизм сопротивления организма называют иммунитетом; энергетическая: при недостатке углевода и жиров могут окислиться молекулы аминокислот.

Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) – универсальный переносчик и основной аккумулятор энергии в живых кленках, который необходим для синтеза органических веществ, движения, производства тепла, нервных импульсов, свечений. АТФ содержится во всех клетках растений и животных.

Представляет собой нуклеотид, образованный остатками азотистого основания (аденина), сахара (рибозы) и тремя остатками фосфорной кислоты.

АТФ – нестабильная молекула: при отщеплении концевого остатка фосфорной кислоты. АТФ переходит в АДФ (аденозиндифосфорную кислоту), при этом выделяется около 30,5 кДж.

Рисунок 1.2.2. Строение молекулы АТФ

Гормоны органические соединения, которые могут иметь белковую природу (гормоны поджелудочной железы) и могут относиться к липидам (половые гормоны), могут быть производными аминокислот. Гормоны образуются как животными, так и растениями. Гормоны осуществляют разнообразные функции:

    регулируют содержание ионов натрия, воды в организме; обеспечивают половое созревание; гормоны тревоги и стресса усиливают выход глюкозы в кровь и, следовательно, обуславливают активное использование энергии; сигнальные гормоны сообщают о нахождении пищи, об опасности; у растений свои гормоны, ускоряющие созревание плодов, привлекающие насекомых.

Нуклеиновые кислоты – биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды.

Рисунок 1.2.3. Синтез нуклеиновых кислот

Рисунок 1.2.4. Схематическое строение ДНК (многоточием обозначены водородные связи)

Молекула ДНК представляет собой структуру, состоящую из двух нитей, которые по всей длине соединены друг с другом водородными связями. (рис. 1.2.4)

Рисунок 1.2.5. Участок молекулы ДНК

Особенностью структуры ДНК является то, что против азотистого основания А в одной цепи лежит азотистое основание Т в другой цепи, а против азотистого основания Г всегда расположено азотистое основание Ц. Сказанное можно показать в виде схемы:

Эти пары оснований называют комплементарными основаниями (дополняющими друг друга). Нити ДНК, в которых основания расположены комплементарно друг другу, называют комплементарными нитями. На рис. 1.2.5 приведены две нити ДНК, которые соединены комплементарными участками.

Порядок расположения нуклеотидов в молекулах ДНК определяет порядок расположения аминокислот в линейных молекулах белков.

Таблица Сравнительная характеристика ДНК и РНК

Признаки сравнения

Местонахождение в клетке

Ядро, митохондрии, хлоропласты

Ядро, рибосомы, цитоплазмы, митохондрии, хлоропласты

Местонахождение в ядре

Хромосомы

Строение макромолекулы

Двойной неразветвленный линейный полимер, свернутый правозакрученной спиралью

Одинарная полинуклеотидная цепочка

Состав нукотидов

Азотистое основание (аденин, гуанин, тимин, цитозин); дезоксирибоза (углевод); остаток фосфорной кислоты

Азотистое основание (аденин, гуанин, урацил, цитозин); рибоза (углевод); остаток фосфорной кислоты

Химическая основа хромосомного генетического материала (гена); синтез ДНК и РНК, информация о структуре белков

Информационная (иРНК) передает код наследственной информации о первичной структуре белковой молекулы; рибосомальная (рРНК) входит в состав рибосом; транспортная (тРНК) переносит аминокислоты к рибосомам.

Витамины

Еще в конце 19 века ученые обнаружили, что страшная болезнь бери — бери, при которой происходит поражение нервной системы, вызвана нехваткой какого-то особого вещества в пище. В 1912 г. польский исследователь Казимеж Функ (1884–1967) выделил вещество из рисовых отрубей и назвал его витамином (от лат. vita – «жизнь»). Так называют химические соединения, которые требуются для нормальной жизнедеятельности организма в очень незначительных количествах. Организм «не умеет» самостоятельно синтезировать витамины. Поэтому очень важно пополнять организм витаминосодержащими продуктами питания. Недостаток витаминов в организме является причиной тяжелого заболевания – авитаминоза .

Здоровый человек в нормальных жизненных условиях должен стараться полностью покрывать свою потребность в витаминах за счет разнообразного и полноценного питания. Обращаться к аптечным препаратам, содержащим витамины, следует в тех случаях, когда вы испытываете постоянный или сезонный (осенью, весной) дефицит витаминов, а также при тяжелых стрессах. Бессистемное самодеятельное «поедание» витаминных пилюль может вызвать неприятные последствия в виде гипервитаминоза, когда даже необходимое количество витаминов не усваивается, а выводится организмом.

Витамины

Еще в конце 19 века ученые обнаружили, что страшная болезнь бери-бери, при которой происходит поражение нервной системы, вызвана нехваткой какого-то особого вещества в пище. В 1912 г. польский исследователь Казимеж Функ (1884–1967) выделил такое вещество из рисовых отрубей и назвал его витамином (от лат. vita – «жизнь»). Сейчас хорошо изучены около 25 витаминов. Химический состав и названия их очень сложны, поэтому им присвоили буквенные символы. Принято все витамины разделять на две большие группы: водорастворимые и жирорастворимые .

Среди водорастворимых витаминов главные:

1. В1 – тиамин , впервые найденный в белокочанной капусте; потом его обнаружили также в некоторых крупах, сырой рыбе, дрожжах и проросшей пшенице. Этот витамин регулирует обмен веществ, нервную деятельность и ответствен за состояние сердечно-сосудистой системы. Отсутствие В1 в пище вызывает бери-бери – тяжелейшую болезнь суставов, сопряженную с поражением нервной системы, сердца и сосудов. Бери-бери распространена в тех регионах Юго-Восточной Азии, где население питается скудно и однообразно, в основном лишь очищенным рисом, в котором витамина В1 почти нет. Суточная потребность организма в витамине В1 – 1,5–2,0 мг.

2. В2 – рибофлавин . Регулирует обмен веществ, повышает остроту зрения, улучшает функцию печени и нервной системы, а также состояние кожи. Источники витамина В2 – дрожжи, мясо, рыба, печень и другие субпродукты (почки, сердце, язык), яичный желток, молочные продукты, бобовые и многие крупы. Суточная потребность организма в витамине В2 – 2,0–2,5 мг;

3. РР – никотиновая кислота (ниацин) регулирует клеточное дыхание и сердечную деятельность. Источником витамина РР служат дрожжи, мясные и молочные продукты, зерновые культуры. Кроме того, это один из немногих витаминов, которые могут образовываться в организме человека. Витамин РР образуется из триптофана – аминокислоты, входящей в состав поступающих с пищей белков. Суточная потребность организма в витамине РР – 15–20 мг;

4. В6 – пиридоксин , участвует в обменных процессах, необходим для усвоения аминокислот и для синтеза из триптофана витамина РР. Суточная потребность организма в витамине В6 – 2 мг;

5. ВC – фолацин , фолиевая кислота и ее производные, регулируют кроветворение и жировой обмен. Содержится в печени, дрожжах, многих овощах (зелени петрушки, шпината, в листовом салате). Суточная потребность организма в витамине ВC – 2,0–2,5 мг.

6. В12 – цианкобаламин . Предупреждает малокровие. Присутствует в говяжьей и свиной печени, мясе кроликов и кур, яйцах, рыбе, молоке. Суточная потребность организма в витамине В12 – 3 мг.

7. С – аскорбиновая кислота , предохраняет от цинги, повышает иммунитет. Источники этого витамина в питании – свежие и консервированные овощи, фрукты, ягоды. Особенно богаты «аскорбинкой» плоды шиповника, смородина, петрушка, укроп, а среди дикорастущих – крапива, кислица, черемша. Аскорбиновая кислота неустойчива: на воздухе она легко окисляется до дегидроаскорбиновой кислоты, не имеющей витаминных свойств. Это надо учитывать при кулинарной обработке овощей и фруктов. Суточная потребность организма в витамине С – 75–100 мг.

8. Р – рутин (биофлавоноид) сосудоукрепляющее средство, проявляет активность вместе с витамином С. Особенно много его в смородине, шиповнике, черноплодной рябине (аронии), цитрусовых и зеленом чае. Суточная потребность организма в витамине Р – 25–50 мг.

Среди жирорастворимых витаминов наиболее важны:

1. А – ретинол и его производные, улучшает состояние кожи и слизистых оболочек глаз, повышает иммунитет, а главное, обеспечивает остроту зрения в сумерках. При недостатке витамина А возникает «куриная слепота» (человек плохо видит в вечернее время). Ретинол содержится в молоке, сливочном масле, сыре, рыбьем жире, а также может синтезироваться в печени человека из провитамина А – каротина, источником которого являются морковь, томаты и облепиха. Суточная потребность организма в витамине А – 1,5 – 2,0 мг (или 6 мг каротина);

2. D – эргокальциферол , оказывает противорахитное действие и помогает усвоению кальция. Он совершенно необходим растущему организму в период формирования и развития костей и зубов. Витамин D содержится в рыбьем жире, икре, сливочном масле, яйцах, молоке. Помимо этого, он образуется в организме под влиянием солнечных лучей. Суточная потребность организма в витамине D – 0,01 мг.

3. Е – токоферол , влияет на функции половых желез и способствует нормальному протеканию беременности , способствует усвоению жирорастворимых витаминов, участвует в обмене веществ. Содержится в растительном масле, гречневой крупе, бобовых. Суточная потребность организма в витамине Е – 12–15 мг.

4. К – антигеморрагический фактор , регулирует свертываемость крови, предотвращает возникновение кровотечений. Источниками этого витамина служат картофель, капуста, тыква, шпинат, щавель, печень. Суточная потребность организма в витамине К – 0,2–0,3 мг.

Выводы по лекции

К основным органическим веществам в составе клетки относят белки, углеводы, жиры, нуклеиновые кислоты и АТФ. Углеводы в жизни растений, животных, грибов и микроорганизмов играют роль энергетических веществ. Жиры – основной структурный компонент клеточных мембран и источник энергии. Они претерпевают в клетке сложные превращения. Белки — биологические полимеры, мономерами которых являются 20 важнейших аминокислот, выполняют ряд важнейших функций в клетке. Строительная: белки являются обязательным компонентом всех клеточных структур; структурная: белки в соединении с ДНК составляют тело хромосом, а с РНК – тело рибосом; ферментативная: катализатор хим. реакций – специфичный фермент – белок; транспортная: перенос О2, гормонов в теле животных и человека; регуляторная: (гормоны) часть гормонов – белки, например инсулин, – гормон, поддерживающий железы, активизирует захват клетками молекул глюкозы и расщепление или запасание их внутри клетки. При недостатке инсулина глюкоза накапливается в крови, развивая диабет; защитная: при попадании инородных тел в организм вырабатываются защитные белки – антитела, которые связываются с чужеродными, соединяются и подавляют их жизнедеятельность. Такой механизм сопротивления организма называют иммунитетом; энергетическая: при недостатке углевода и жиров могут окислится молекулы аминокислот. ДНК – молекулы наследственности, состоят из мономеров – нуклеотидов. Нуклеотиды ДНК и РНК имеют черты сходства и различия в строении и выполняют разные функции. Выявлено большое значение витаминов для организмов.

Вопросы для самоконтроля

Какие углеводы характерны для растительной клетки, для животной клетки? Укажите функции углеводов. Охарактеризуйте строение молекул белков в связи с их функциями в клетке. Что собой представляет первичная, вторичная, третичная и четвертичная структура белковой молекулы? В чем особенность строения молекулы ДНК? Какие компоненты входят в состав нуклеотидов? Какие функции выполняют ДНК и РНК?

По материалам сайта http://umka. *****

Органоиды клетки — стойкие клеточные органы, структуры, которые обеспечивают осуществление ряда функций в процессе жизнедеятельности клетки: сохранение и передачу генетической информации, движение, деление, перенос веществ, синтез и другие.

К органеллам клеток эукариот входят:

  • хромосомы;
  • рибосомы;
  • митохондрии;
  • клеточная мембрана;
  • микрофиламенты;
  • микротрубочки;
  • комплекс Гольджи;
  • эндоплазматическая сеть;
  • лизосомы.

Также обычно ядро относят к органоидам клеток эукариот. Основная особенность растительной клетки — это наличие пластид.

Строение растительной клетки:

Как правило, растительная клетка включает:

  • мембрана;
  • цитоплазма с органоидами;
  • целлюлозная оболочка;
  • вакуоли с клеточным соком;
  • ядро.

Строение животной клетки:

Строение животной клетки состоит из:

  • цитоплазма с органоидами;
  • ядро с хромосомами;
  • наличие наружной мембраны.

Какую функцию выполняют клеточные органоиды — таблица

Название органоида Строение органоида Функции органоида
Эндоплазматическая сеть (ЭПС) Система плоские слоев, которая создает полости и каналы. Существует два типа: гладкая и гранулированная (есть рибосомы).

1. Разделяет цитоплазму клетки на изолированные пространства, с целью отсоединить большинство параллельно идущих реакций.

2. На гладкой ЭПС синтезируются углеводы и жиры, а на гранулированной — белки.

3. Нужна для доставки и циркуляции питательных веществ внутри клетки.

Митохондрии

Размеры составляют от 1 до 7 мкм. Число митохондрий может равняться до десятков тысяч в клетке. Внешняя оболочка митохондрий наделена двухмембранной структурой. Наружная мембрана гладкая. Внутренняя состоит из выростов крестообразной формы с дыхательными ферментами.

1. Обеспечивают синтез АТФ.

2. Энергетическая функция.

Клеточная мембрана Имеет трехслойную структуру. Содержит липиды трех классов: фосфолипиды, гликолипиды, холестерол.

1. Поддержание структуры мембран.

2. Перемещение различных молекул.

3. Выборочная проницаемость.

4. Получение и изменение сигналов из окружающей среды.

Ядро Самая большая органелла, которая помещена в оболочку из двух мембран. Имеет хроматин, а также содержит структуру «ядрышко».

1. Хранение генетической информации, а также передача её дочерним клеткам в процессе деления.

2. Хромосомы содержат ДНК.

3. В ядрышке формируются рибосомы.

4. Контроль жизнедеятельности клетки.

Рибосомы Мелкие органоиды, которые имеют сферическую или эллипсоидную форму. Диаметр обычно составляет 15-30 нанометров. 1. Обеспечивают синтез белка.
Цитоплазма

Внутренняя среда клетки, которая содержит ядро и прочие органоиды. Структура — мелкозернистая, полужидкая.

1. Транспортная функция.

2. Нужна для взаимодействия органоидов.

2. Регулирует скорость протекания обменных биохимических процессов.

Лизосомы Обычный сферический мембранный мешочек, который заполненный пищеварительными ферментами.

1. Различные функции, которые связаны с распадом молекул или структур.

Клеточные органеллы — видео



Источник: zohenko.ru


Добавить комментарий