4.3 Доклеточные формы живого

Жизненные формы организмов:

1. Доклеточные — царство вирусов.

2. Клеточные: прокариоты — царства бактерий и цианобактерий;

эукариоты — царства растений, животных и грибов.

Большинство живых организмов состоит из клеток. Однако имеются

неклеточные формы жизни — вирусы. С возникновением клетки живые

системы приобретают способность к самостоятельному обмену веществ и

размножению. Усложнение их организации связано с появлением клеточ-

ной, а затем ядерной мембраны и увеличением молекулярной массы ДНК.

4.4 Особенности строения прокариотической клетки

Прокариоты — одноклеточные доядерные организмы. Наследствен-

ный аппарат представлен одной молекулой ДНК кольцевой формы. ДНК

вместе с белками формирует в бактериальной клетке особый комплекс –

нуклеоид. Прокариоты являются гаплоидами. Молекулярная масса ДНК

соответствует приблизительно 2000 структурных генов. Клетка ограничена

двойной плазматической мембраной (наружной и внутренней). Поверх мем-

браны образуется клеточная стенка. Она состоит из углевода муреина, обра-

зующего жесткую решетку. В цитоплазме отсутствуют органеллы мембран-

ного строения. Их функцию выполняют впячивания внутренней мембраны —

мезосомы. В цитоплазме имеются рибосомы. Бактерии могут содержаться

мелкие молекулы ДНК (плазмиды). Фотосинтезирующие бактерии имеют

фотомембраны. Запасные питательные вещества представлены углеводами.

4.5 Структурные компоненты клеток эукариот: плазматическая

мембрана, цитоплазма, ядро. Их строение. Классификация органоидов

и включений

Эукариотические клетки имеют обособленное ядро, наружную био-

логическую мембрану — плазмолемму и цитоплазму с органеллами и

включениями.

Плазмолемма отделяет содержимое клетки от внешней среды и регу-

лирует движение ионов и макромолекул в клетку и из нее. Плазмолемма

имеет жидкостно-мозаичное строение (модель Сингера). Она состоит из

двойного фосфолипидного слоя, белков и полисахаридов. Молекулы фос-

33

фолипидов представлены неполярными гидрофобными концами и поляр-

ными гидрофильными головками, обращенными к внешней среде. Белки

расположены мозаично: поверхностные, погруженные и пронизывающие.

На поверхности мембраны находятся олигосахаридные цепи, состоя-

щие из моносахаридных остатков. Их функции:

— распознавание внешних сигналов;

— контакт клеток и образование тканей;

— иммунный ответ.

Клетки растений имеют целлюлозную, а грибов — хитиновую обо-

лочки поверх плазмолеммы. На наружной поверхности плазмолеммы жи-

вотных клеток находится полисахаридный слой — гликокаликс.

Химический состав клеточной мембраны следующий:

1) белки — 55 % (из них до 200 ферментов);

2) липиды — 35 %;

3) углеводы — 5–10 % (в соединении с простыми или сложными белками).

Функции липидов мембран: структурная, барьерная.

Функции белков мембран: структурная, ферментативная, рецептор-

ная, транспортная.

Функция гликопротеидов — рецепторная.

Свойства мембран: пластичность, полупроницаемость, динамичность.

Функции мембран:

1) структурная (входят в состав большинства органоидов);

2) барьерная (поддерживает постоянство химического состава) и защитная;

3) регуляторная (регуляция обменных процессов);

4) рецепторная;

5) транспортная.

Через плазмолемму осуществляется транспорт веществ в клетку.

Транспорт бывает пассивный и активный.

1. Пассивный транспорт происходит без затрат энергии, по градиен-

ту концентрации. Это может быть: диффузия газов, осмотическое движе-

ние воды, облегченная диффузия веществ (аминокислот, сахаров, жирных

кислот) посредством белков-переносчиков.

2. Активный транспорт идет против градиента концентрации, с за-

тратой энергии. Для него необходимо наличие специальных ионных кана-

лов, ферментов и АТФ. Так работает натрий-калиевый насос. Концентра-

ция калия в клетке выше, чем в околоклеточном пространстве, и, тем не

менее, ионы калия поступают в клетку, а ионы натрия выводятся наружу.

Ионы натрия формируют на поверхности мембраны положительный заряд,

внутри клетки заряд отрицательный по отношению к среде. На каждые 2 по-

ступающие иона К⁺из клетки выводится 3 иона Na⁺. Заряд на мембране

обеспечивает передачу нервного импульса, всасывание питательных ве-

ществ ворсинками кишечника, адсорбцию в почечных канальцах.

Mg²⁺/Ca²⁺насос обеспечивает мышечные сокращения.

34

Крупномолекулярные соединения белков, нуклеиновых кислот, полиса-

харидов проникают внутрь клетки путем эндоцитоза. Различают 2 вида эн-

доцитоза: фагоцитоз и пиноцитоз. Фагоцитоз — захватывание мембраной

твердых частиц. При этом внутри клетки при участии лизосом образуется

пищеварительная вакуоль. Пиноцитоз — поступление жидкостей в клетку.

Выделение из клетки веществ, заключенных в мембрану, называется

экзоцитозом.

Поступившие в клетку вещества могут использоваться:

1) для синтеза веществ, необходимых самой клетке (анаболическая система);

2) как источник энергии (катаболическая система).

Цитоплазма — живое содержимое клетки без ядра. В цитоплазме

различают гиалоплазму, органеллы и включения.

Гиалоплазма является основным веществом клетки, с которым связа-

ны коллоидные свойства цитоплазмы, ее вязкость, эластичность, сократи-

мость и внутреннее движение. Гиалоплазма состоит из 2-х фаз: жидкой и

твердой. Жидкая фаза представлена коллоидным раствором белков, угле-

водов, нуклеотидов и ионов неорганических веществ. Твердая фаза пред-

ставлена микротрабекулярной системой, микротрубочками и микрофила-

ментами (фибриллы), которые образуют цитоскелет клетки.

Органеллы — это специализированные постоянные компоненты ци-

топлазмы, обладающие определенным строением и выполняющие ту или

иную функцию в жизнедеятельности клетки. Органеллы подразделяют на

2 группы: общего и специального назначения.

1. Органеллы общего назначения (встречаются во всех видах клеток):

а) мембранного строения (митохондрии, пластиды, комплекс Голь-

джи, эндоплазматический ретикулум, лизосомы, вакуоли);

б) немембранного строения (рибосомы, клеточный центр).

2. Органеллы специального назначения (характерны для опреде-

ленного типа клеток): миофибриллы, тонофибриллы, нейрофибриллы,

реснички, жгутики и микроворсинки.

Цитоплазматические включения — это непостоянные структуры в

цитоплазме, представляющие собой продукты жизнедеятельности клеток.

По своему биологическому значению включения могут быть условно раз-

делены на основные группы: трофические, секреторные, специального на-

значения, экскреторные, пигментные.

Ядро (nucleus, karion) — это постоянный структурный компонент

всех клеток эукариот. Оболочка интерфазного ядра состоит из 2-х элемен-

тарных мембран (наружной и внутренней), пространство между которыми

называется перинуклеарным. Мембраны имеют поры, через которые идет

обмен веществ между ядром и цитоплазмой. Наружная ядерная мембрана

переходит в стенки каналов гранулярной эндоплазматической сети, на ко-

торой расположены рибосомы.

35

Нуклеоплазма — однородная масса, заполняющая пространство меж-

ду структурами ядра. Она содержит белки, нуклеотиды, АТФ и различные

виды РНК, а также хроматин и ядрышки.

Хроматин — комплекс ДНК и гистоновых белков (дезоксирибонук-

леопротеид) в отношении 1:1,3. Выявляется в интерфазном ядре. В процес-

се митоза спирализованный хроматин образует хромосомы.

Ядрышко — состоит из белков (80 %), РНК (до 15 %), ДНК (до 12 %).

Образуется в ядрышковом организаторе на хромосоме. Обеспечивает син-

тез р-РНК и образование субъединиц рибосом.

Функции ядра: хранение и передача генетической информации, регу-

ляция процессов жизнедеятельности клетки.