3. Основные положения клеточной теории. Определение клетки. Плазмолемма: строение, химический состав, функции. Специальные структуры на свободной поверхности клеток, их строение и значение.
Современная клеточная теория включает такие положения;
1. Клетка является наименьшей единицей живого.
2. Клетки разных организмов имеют похожее строение.
3. Размножение клеток происходит путем деления материнской клетки
(omnia cellula e cellula — каждая клетка — из клетки).
4. Многоклеточные организмы состоят из сложных ансамблей клеток
и их производных.
Значение клеточной теории состоит в следующем:
1. Она явилась фундаментом для развития многих биологических дисциплин, прежде всего цитологии, гистологии, эмбриологии, физиологии, а также патологии.
2. Позволила понять механизмы онтогенеза — индивидуального развития организмов.
3. Явилась основой для материалистического понимания жизни, окружающего мира.
4. Явилась основой для объяснения эволюции организмов.
Клетка — это элементарная структурная единица организма, состоящая из ядра, цитоплазмы и ограниченная клеточной оболочкой, способная выполнять все функции, характерные живому: обмен веществ и энергии, размножение, рост, раздражимость, сократимость, хранение генетической информации и ее передачу.
Ультрамикроскопическое строение клетки животных организмов (схема).
1 — ядро; 2 — плазмолемма; 3 — микроворсинки; 4 — агранулярная эндоплазматическая сеть; 5 — гранулярная эндоплазматическая сеть; 6 — аппарат Гольджи; 7 — центриоль и микротрубочки клеточного центра; 8 — митохондрии; 9 — цитоплазматические пузырьки, 10 — лизосомы; 11 — микрофиламенты; 12 — рибосомы; 13 — выделение гранул секрета.
Плазмолемма, или внешняя клеточная мембрана, среди различных клеточных мембран занимает особое место. Это поверхностная периферическая структура, не только ограничивающая клетку снаружи, но и обеспечивающая ее непосредственную связь с внеклеточной средой, а следовательно, и со всеми веществами и стимулами, воздействующими на клетку.
Химический состав плазмолеммы. Основу плазмолеммы составляет липопротеиповый комплекс. Она имеет толщину около 10 нм и, таким образом, является самой толстой из клеточных мембран.
Снаружи от плазмолеммы располагается надмембранный слой — гликокаликс. Толщина этого слоя около 3—4 нм, он обнаружен практически у всех животных клеток, но степень его выраженности различна. Гликокаликс представляет собой ассоциированный с плазмолеммой гликопротеиновый комплекс, в состав которого входят различные углеводы. Углеводы образуют длинные, ветвящиеся цепочки полисахаридов, связанные с белками и липидами, входящими в состав плазмолеммы. При использовании специальных методов выявления полисахаридов (краситель рутениевый красный) видно, что они образуют как бы чехол поверх плазматической мембраны.
В гликокаликсе могут располагаться белки, не связанные непосредственно с билипидным слоем. Как правило, это белки-ферменты, участвующие во внеклеточном расщеплении различных веществ, таких как углеводы, белки, жиры и др.
Функции плазмолеммы.
Эта мембрана выполняет ряд важнейших клеточных функций, ведущими из которых являются функция разграничения цитоплазмы с внешней средой, функции рецепции и транспорта различных веществ как внутрь клетки, так и из нее.
Рецепторные функции связаны с локализацией на плазмолемме специальных структур, участвующих в специфическом "узнавании" химических и физических факторов. Клеточная поверхность обладает большим набором компонентов — рецепторов, определяющих возможность специфических реакций с различными агентами. Рецепторами на поверхности клетки могут служить гликопротеиды и гликолипиды мембран. Существуют рецепторы к биологически активным веществам — гормонам, медиаторам, к специфическим антигенам разных клеток или к определенным белкам и др.
Выполняя транспортную функцию, плазмолемма обеспечивает пассивный перенос ряда веществ, например воды, ряда ионов и некоторых низкомолекулярных соединений. Другие вещества проникают через мембрану путем активного переноса против градиента концентрации с затратой энергии за счет расщепления АТФ. Так транспортируются многие органические молекулы (сахара, аминокислоты и др.). Эти процессы могут быть сопряжены с транспортом ионов, в них участвуют белки-переносчики. Крупные молекулы биополимеров практически не проникают сквозь плазмолемму. В ряде случаев макромолекулы и даже их агрегаты, а часто и крупные частицы попадают внутрь клетки в результате процесса эндоцитоза. Эндоцитоз формально разделяют на фагоцитоз (захват и поглощение клеткой крупных частиц, например бактерий или фрагментов других клеток) и пиноцитоз (захват отдельных молекул и макромолекулярных соединений).
Специальные структуры на свободной поверхности клеток, их строение и значение.
Реснички и жгутики: Это специальные органеллы движения, встречающиеся в некоторых клетках различных организмов. В световом микроскопе эти структуры выглядят как тонкие выросты клетки. В основании ресничек и жгутика в цитоплазме видны хорошо красящиеся мелкие гранулы — базальные тельца. Длина ресничек 5—10 мкм, а длина жгутиков может достигать 150 мкм.
Ресничка представляет собой тонкий цилиндрический вырост цитоплазмы с постоянным диаметром 300 нм. Этот вырост от основания до самой его верхушки покрыт плазматической мембраной. Внутри выроста расположена аксонема («осевая нить») — сложная структура, состоящая в основном из микротрубочек. Проксимальная часть реснички (базальное тело) погружена в цитоплазму. Диаметры аксонемы и базального тельца одинаковы (около 200 нм).
Базальное тельце по своей структуре очень сходно с центриолью. Оно также состоит из 9 триплетов микротрубочек. Часто в основании реснички лежит пара базальных телец, располагающихся под прямым углом друг к другу, подобно диплосоме — центриоли. Аксонема в своем составе имеет в отличие от базального тельца или центриоли 9 дублетов микротрубочек, образующих стенку цилиндра аксонемы и связанных друг с другом с помощью белковых выростов — «ручек». Кроме периферических дублетов микротрубочек, в центре аксонемы располагается пара центральных микротрубочек. В целом систему микротрубочек реснички описывают как (9х2)+2 в отличие от (9х3)+0 системы центриолей и базальных телец. Базальное тельце и аксонема структурно связаны друг с другом и составляют единое целое: две микротрубочки триплетов базального тельца являются микротрубочками дублетов аксонемы.
Свободные клетки, имеющие реснички и жгутики, обладают способностью двигаться, а неподвижные клетки движением ресничек могут перемещать жидкость и корпускулярные частицы. При движении ресничек и жгутиков длина их не уменьшается, поэтому неправильно называть это движение сокращением. Траектория движения ресничек очень разнообразна. В различных клетках это движение может быть маятникообразным, крючкообразным или волнообразным.
Основной белок ресничек — тубулин — неспособен к сокращению, укорочению. Движение ресничек осуществляется за счет активности белка динеина, локализованного в «ручках» дублетов микротрубочек. Незначительные смещения дублетов микротрубочек друг относительно друга вызывают изгиб всей реснички, а если такое локальное смещение будет происходить вдоль жгутика, то возникает волнообразное его движение. Дефекты ресничек могут приводить к различным видам патологии, например к наследственному рецидивирующему бронхиту и хроническому синуситу, возникающим в результате нарушений функции ресничного эпителия. Дефекты жгутиков встречаются при различных формах наследственного мужского бесплодия.
4. Основные положения клеточной теории. Определение клетки. Органеллы цитоплазмы: понятие и классификация. Структурно-функциональная характеристика органелл, участвующих в биосинтезе веществ в клетках.
Современная клеточная теория включает такие положения;
1. Клетка является наименьшей единицей живого.
2. Клетки разных организмов имеют похожее строение.
3. Размножение клеток происходит путем деления материнской клетки
(omnia cellula e cellula — каждая клетка — из клетки).
4. Многоклеточные организмы состоят из сложных ансамблей клеток
и их производных.
Значение клеточной теории состоит в следующем:
1. Она явилась фундаментом для развития многих биологических дисциплин, прежде всего цитологии, гистологии, эмбриологии, физиологии, а также патологии.
2. Позволила понять механизмы онтогенеза — индивидуального развития организмов.
3. Явилась основой для материалистического понимания жизни, окружающего мира.
4. Явилась основой для объяснения эволюции организмов.
Клетка — это элементарная структурная единица организма, состоящая из ядра, цитоплазмы и ограниченная клеточной оболочкой, способная выполнять все функции, характерные живому: обмен веществ и энергии, размножение, рост, раздражимость, сократимость, хранение генетической информации и ее передачу.
ЦИТОПЛАЗМА Отграниченная от внешней среды плазматической мембраной, цитоплазма представляет собой внутреннюю полужидкую среду клеток. В цитоплазму эукариотических клеток располагаются ядро и различные органоиды. Ядро располагается в центральной части цитоплазмы. В ней сосредоточены и разнообразные включения - продукты клеточной деятельности, вакуоли, а также мельчайшие трубочки и нити, образующие скелет клетки. В составе основного вещества цитоплазмы преобладают белки. В цитоплазме протекают основные процессы обмена веществ, она объединяет в одно целое ядро и все органоиды, обеспечивает их взаимодействие, деятельность клетки как единой целостной живой системы.
Ультрамикроскопическое строение клетки животных организмов (схема).
1 — ядро; 2 — плазмолемма; 3 — микроворсинки; 4 — агранулярная эндоплазматическая сеть; 5 — гранулярная эндоплазматическая сеть; 6 — аппарат Гольджи; 7 — центриоль и микротрубочки клеточного центра; 8 — митохондрии; 9 — цитоплазматические пузырьки, 10 — лизосомы; 11 — микрофиламенты; 12 — рибосомы; 13 — выделение гранул секрета.
Цитозоль содержит органеллы, цитоскелет, включения. Органелла (органоид) — специализированный для выполнения конкретной функции и метаболически активный элемент цитоплазмы (рис. 2-8). К органеллам относят свободные рибосомы, гранулярную эндоплазматическую сеть (шероховатый эндоплазматический ретикулум), гладкую эндоплазматическую сеть (гладкий эндоплазматический ретикулум), митохондрии, комплекс Гольджи, центриоли, окаймлённые пузырьки, лизосомы, пероксисомы.
Рис. 2-8. Органеллы и включения.