7. Назовите основные компоненты структуры клеток и их отличительные черты.

Теоретической базой цитологии является клеточная теория. Клеточная теория была сформулирована в 1838 году Т. Шванном, хотя первые два положения клеточной теории принадлежат М. Шлейдену, который занимался изучением клеток растений. Т. Шванн - известный специалист по строению клеток животных в 1838 году, опираясь на данные работ М. Шлейдена и результаты своих собственных исследований, сделал следующие выводы:

Клетка это наименьшая структурная единица живых организмов.

Клетки образуются в результате деятельности живых организмов.

Клетки животных и растений имеют больше сходств, чем различий.

Клетки многоклеточных организмов связаны между собой структурно и функционально.

Дальнейшее изучение строения и жизнедеятельности позволило узнать о ней много нового. Этому способствовало совершенство микроскопической техники, методов исследования и приход в цитологию многих талантливых исследователей. Было детально изучено строение ядра, проведен цитологический анализ таких важнейших биологических процессов как митоз, мейоз, оплодотворение. Стало известной микроструктура самой клетки. Были открыты и описаны органоиды клетки. Программа цитологических исследований 20 века поставила задачу выяснить и точнее разграничить свойства клетки. Отсюда особое внимание стало уделяться изучению химического состава клетки и механизма поглощения клеткой веществ окружающей средой. Все эти исследования позволили умножить и расширить положения клеточной теории, основные постулаты которой в настоящее время выглядят следующим образом:

Клетка - основная и структурная единица всех живых организмов.

Клетки образуются только из клеток в результате деления.

Клетки всех организмов сходны по своему строению, химическому составу, основным физиологическим функциям.

Клетки многоклеточных организмов образуют единый функциональный комплекс.

Клетки всех живых существ на земле можно поделить на два принципиально разных типа: ядерные (эукариотические) и безъядерные (прокариотические). Прокариотические клетки - самые древние на нашей планете, это клетки бактерий и синезеленых водорослей. Для них характерны следующие черты: Отсутствие ядра.

Наличие ДНК кольцевого вида.

Многократное повторение одинаковых генов в ДНК.

Отсутствие самоделящихся органелл клетки: центриолей, митохондрий, пластид. Деление клетки путем амитоза (прямого деления). Из эукариотических клеток образованы организмы растений, грибов и животных. Они появились позднее прокариот. Для них характерны такие признаки как:

Наличие ядра, где всегда находятся молекулы ДНК. Некоторые клетки вторично утрачивают ядро (эритроциты млекопитающих и тромбоциты).

ДНК всегда в виде одной или нескольких нитей, незамкнутых на концах. Гены в каждой молекуле ДНК, как правило, не повторяются.

В клетках всегда имеются самоделящиеся органеллы, обладающие собственными молекулами ДНК: центриоли, митохондрии, пластиды. Последние встречаются только в растительных клетках.

Деление клетки путем митоза (непрямого деления), в результате которого все гены равномерно распределяются между новыми клетками. Эукариотические клетки в десятки и сотни раз крупнее прокариотических. Рассмотрим более подробно строение эукариотической клетки. Клетка имеет мембрану, цитоплазму и ядро. Мембрана - органелла клетки, имеющая четырехслойное строение. Наружный и внутренний слои белковые. Между ними лежат два слоя из жироподобных веществ - липоидов. Один из концов молекулы липоида имеет хорошо выраженные гидрофобные свойства. В мембране все липоиды расположены так, что своими гидрофобными концами каждый слой сориентирован в противоположную сторону от другого. В разных местах клеточной мембраны встроены особые крупные молекулы белков, которые занимают всю ее толщину. Мембраны многих клеток снаружи покрываются дополнительными защитными оболочками, состоящими либо из углеводов (например, из целлюлозы в растительных клетках), либо из сложных веществ - глюкопротеидов (пелликула инфузорий и жгутиконосцев). Здоровье клетки, длительность ее жизни во многом зависят от состояния мембраны. Полная проницаемость для воды. Мембрана всегда пропускает воду внутрь клетки или наружу, в зависимости от того, где концентрация воды больше. Такое движение вещества из области высокой его концентрации в область более низкой называется диффузией. Диффузия вещества не требует затрат энергии. Избирательная проводимость растворенных веществ:

Отрицательно заряженные частицы быстрее и легче проникают через мембрану.

Вещества растворимые в жирах легче проникают через мембрану, чем вещества растворимые в воде.

Мелкие молекулы легче проникают через мембрану, чем крупные. Активный транспорт веществ. Некоторые вещества способны проникать через мембрану в направлении обратном их диффузии, то есть из места низкой в место с более высокой концентрацией. Путем активного транспорта из клетки постоянно выводится избыток ионов натрия, водорода и хлора. А фосфаты, глюкоза, аминокислоты, наоборот активно проникают в цитоплазму. Активный транспорт всегда сопряжен с затратой энергии. Мембрана регулярно восстанавливается в результате работы специальных органелл, синтезирующих мембранные вакуоли. Многие мембраны, не покрытые плотными оболочками, способны образовывать временные выросты, называемые ложноножками (псевдоподиями).

Функции мембран:

Фагоцитоз - захват ложноножками твердых частичек пищи. В результате образуется пищеварительная вакуоль, плавающая в цитоплазме.

Пиноцитоз - поглощение растворенных веществ.

Защитная. Мембрана защищает клетку от проникновения в нее чужеродных, опасных веществ. Дыхательная. Через мембрану в клетку поступает кислород, а выделяется углекислый газ. Гомеостатическая. Гомеостаз - это способность поддерживать относительно постоянным свой состав. Благодаря своим свойствам (избирательному поглощению веществ и активному транспорту) мембрана обеспечивает клетке постоянство своего состава. Интегративная. Клетки контактируют между собой при помощи мембран. Через мембрану одна клетка может передавать различную информацию другой клетке. Эта информация может передаваться как при помощи электрических импульсов, так и при помощи химических веществ (гормонов, медиаторов).

Цитоплазма - клеточный сок, клеточная жидкость. Содержит воду, растворенные в ней неорганические и органические вещества, а также различные обособленные структуры, называемые органеллами: Рибосомы - органеллы клетки, состоящие из двух частиц крупной и мелкой. Каждая частица образована белками и рибосомальной РНК. Рибосомы осуществляют синтез белка. Синтезируются в ядре.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС) - мембранная органелла клетки, представляющая многочисленные каналы и полости из мембран, по структуре сходной с мембраной клетки. По строению и функциям делится на два типа: шероховатая ЭПС - содержит на поверхности рибосомы и является местом синтеза белков; гладкая ЭПС - не содержит рибосом, является местом синтеза углеводов, липоидов и жиров. Снаружи ЭПС контактирует с мембраной клетки, внутри - с мембраной ядра.

Аппарат Гольджи - по расположению является участком эндоплазматической сети. Имеет мембранную структуру. Выглядит как скопление многочисленных мешочков, полостей, вакуолей. Выполняет множество функций: Доводит белки до окончательной рабочей формы, некоторые белки в крупные белковые комплексы, присоединяет к некоторым белкам необходимые ионы металлов.