Еукариотна клетка, основни структурни компоненти, тяхната структура и функции: органели, цитоплазма, включвания. Прокариотни и еукариотни клетки. Функции на еукариотните организми

Прочетете информацията .

клетка- сложна система, състояща се от три структурни и функционални подсистеми на повърхностния апарат, цитоплазмата с органели и ядрото.

еукариоти(ядрени) - клетки, които за разлика от прокариотите имат образувано клетъчно ядро, ограничено от цитоплазмата от ядрената мембрана.

Еукариотните клетки включват животински, човешки, растителни и гъбични клетки.

Структурата на еукариотните клетки

Автолиза(автолиза) - саморазтваряне на живи клетки и тъкани под действието на техните собствени хидролитични ензими, които разрушават структурните молекули. Възниква в тялото по време на физиологични процеси: метаморфоза, автотомия, също и след смъртта.

Ксантофил- растителен пигмент, който придава жълти и кафяви цветове на части от растения (жълти листа, червени моркови, домати). Принадлежи към групата на каротеноидите.

Каротеноиди- група растителни пигменти - високомолекулни въглеводороди. Те се натрупват в хлоропластите и главно в хромопластите. Тази група включва каротини и ксантофили; от последните най-разпространени са зеаксантин, капсантин, ксантин, ликопен и лутеин. Участват в процеса на фотосинтеза, поглъщайки енергията на синята част на слънчевия спектър; цветни цветя, плодове, семена, кореноплодни растения, а през есента - листа.

Тургор на тъканите- вътрешно хидростатично налягане в жива клетка, предизвикващо напрежение в клетъчната мембрана.

Митотично вретено(вретено) - структура, която възниква в еукариотните клетки по време на ядреното делене (митоза). Името си получи за далечната прилика на формата с вретеното.

цитоскелет- клетъчната рамка или скелет, разположен в цитоплазмата на жива клетка. Той присъства във всички клетки както на еукариотите, така и на прокариотите. Състои се от микротубули и микрофиламенти. Поддържа формата и движението на клетката.

Фагоцитоза- процес, при който кръвните и тъканните клетки (фагоцитите) улавят и усвояват патогени на инфекциозни заболявания и мъртви клетки.

Фагоцитите са общото наименование на клетките: в кръвта - гранулирани левкоцити (гранулоцити), в тъканите - макрофаги. Процесът е открит от И. И. Мечников през 1882 г.

Фагоцитозата е една от защитните реакции на организма.

пиноцитоза- 1. улавяне от клетъчната повърхност на течността със съдържащите се в нея вещества. 2. процесът на абсорбция и вътреклетъчно разрушаване на макромолекулите. Един от основните механизми за проникване на макромолекулни съединения в клетката, по-специално протеини и въглехидратно-протеинови комплекси.

Използвани книги:

1. Биология: пълно ръководство за подготовка за изпита. / G.I. Лернер. - М.: AST: Астрел; Владимир; ВКТ, 2009

2. Биология: учеб. за ученици от 11 клас общообразователна подготовка. Институции: Основно ниво / Изд. проф. I.N. Пономарева. - 2-ро изд., преработено. - М.: Вентана-Граф, 2008.

3. Биология за кандидатстващи във ВУЗ. Интензивен курс / Г. Л. Билич, В. А. Крижановски. - М .: Издателство Оникс, 2006.

4. Обща биология: учеб. за 11 клетки. общо образование институции / В. Б. Захаров, С. Г. Сонин. - 2-ро изд., стереотип. - М .: Дропла, 2006.

5. Биология. Обща биология. 10-11 клас: учебник. за общо образование институции: основно ниво / Д. К. Беляев, П. М. Бородин, Н. Н. Воронцов и др., изд. Д.К.Беляева, Г.М.Димшиц; Ros. акад. науки, Рос. акад. образование, издателство "Просвещение". - 9-то изд. - М.: Образование, 2010.

6. Биология: учебно ръководство / A.G. Лебедев. М.: AST: Астрел. 2009 г.

7. Биология. Пълен курс на средното училище: учебник за ученици и кандидати / M.A.Valovaya, N.A.Sokolova, A.A. Каменски. - М.: Изпит, 2002.

Използвани интернет ресурси:

Уикипедия. Клетъчна структура

Характеристика на еукариотни клетки

Средният размер на една еукариотна клетка е около 13 микрона. Клетката е разделена от вътрешни мембрани на различни отделения (реакционни пространства). Три вида органелиясно отделена от останалата част от протоплазмата (цитоплазмата) чрез обвивка от две мембрани: клетъчно ядро, митохондрии и пластиди. Пластидите служат главно за фотосинтеза, а митохондриите за производство на енергия. Всички слоеве съдържат ДНК като носител на генетична информация.

Цитоплазмасъдържа различни органели, включително рибозоми, които също се намират в пластидите и митохондриите. Всички органели лежат в матрицата.

Характеристика на прокариотни клетки

Средният размер на прокариотните клетки е 5 микрона. Те нямат никакви вътрешни мембрани, освен издатини на вътрешните мембрани и плазмената мембрана. Вместо клетъчно ядро ​​има нуклеоид, лишен от обвивка и състоящ се от една молекула ДНК. В допълнение, бактериите могат да съдържат ДНК под формата на малки плазмиди, подобни на еукариотната екстрануклеарна ДНК.

IN прокариотни клетки, способни на фотосинтеза (синьо-зелени водорасли, зелени и лилави бактерии), има разнообразно структурирани големи издатини на мембраната - тилакоиди, по своята функция съответстващи на еукариотните пластиди.Прокариотите се характеризират с наличието на мурена торбичка - механично здрава елемент от клетъчната стена.

Основните компоненти на еукариотната клетка. Тяхното устройство и функции.

Черупказадължително съдържа плазмена мембрана. Освен нея растенията и гъбите имат клетъчна стена, а животните – гликокаликс.

Растенията и гъбите секретират протопласт- цялото съдържание на клетката, с изключение на клетъчната стена.

Цитоплазмае вътрешната полутечна среда на клетката. Състои се от хиалоплазма, включвания и органели. В цитоплазмата се изолира екзоплазма (кортикалния слой лежи директно под мембраната, не съдържа органели) и ендоплазма (вътрешната част на цитоплазмата).

Хиалоплазма(цитозол) е основното вещество на цитоплазмата, колоиден разтвор на големи органични молекули.Осигурява връзката на всички компоненти на клетката

В него протичат основните метаболитни процеси, например гликолизата.

Включванияса незадължителни компоненти на клетката, които могат да се появяват и изчезват в зависимост от състоянието на клетката. Например: капки мазнина, нишестени гранули, протеинови зърна.

ОрганелиИма мембранни и немембранни.

Мембранните органели са едномембранни (EPS, AG, лизозоми, вакуоли) и двойна мембрана(пластиди, митохондрии).

ДА СЕ немембранниорганелите включват рибозоми и клетъчен център.

Органели на еукариотни клетки, тяхната структура и функции.

Ендоплазмения ретикулум- едномембранен органел. Това е система от мембрани, които образуват "резервоари" и канали, свързани помежду си и ограничаващи едно вътрешно пространство - EPS кухини. Има два вида EPS: 1) грапави, съдържащи рибозоми на повърхността си, и 2) гладки, мембраните на които не носят рибозоми.

Функции: 1) транспортиране на вещества от една част на клетката в друга, 2) разделяне на клетъчната цитоплазма на отделения ("компартменти"), 3) синтез на въглехидрати и липиди (гладък ER), 4) протеинов синтез (груб ER)

апарат на Голджи- едномембранен органел. Това е куп сплескани "резервоари" с разширени ръбове. С тях е свързана система от малки едномембранни везикули (везикули на Голджи). Всеки стек обикновено се състои от 4-6 "резервоара", представлява структурна и функционална единица на апарата на Голджи и се нарича диктиозома.

Функции на апарата на Голджи: 1) натрупване на протеини, липиди, въглехидрати, 2) „опаковане“ на протеини, липиди, въглехидрати в мембранни везикули, 4) секреция на протеини, липиди, въглехидрати, 5) синтез на въглехидрати и липиди, 6) място на образуване на лизозоми .

Лизозоми- едномембранни органели. Те са малки везикули, съдържащи набор от хидролитични ензими. Ензимите се синтезират върху грубия ER, преминават към апарата на Голджи, където се модифицират и опаковат в мембранни везикули, които след отделяне от апарата на Голджи се превръщат в собствени лизозоми. Разграждането на вещества от ензими се нарича лизис.

Функции на лизозомите: 1) вътреклетъчно смилане на органични вещества, 2) унищожаване на ненужни клетъчни и неклетъчни структури, 3) участие в процесите на клетъчна реорганизация.

Вакуоли- едномембранните органели са „резервоари", пълни с водни разтвори на органични и неорганични вещества. Течността, която изпълва растителната вакуола, се нарича клетъчен сок.

Функции на вакуолата: 1) натрупване и съхранение на вода, 2) регулиране на водно-солевия метаболизъм, 3) поддържане на тургорното налягане, 4) натрупване на водоразтворими метаболити, резервни хранителни вещества, 5) оцветяване на цветя и плодове и по този начин привличане на опрашители и разпръсквачи на семена

Митохондриитеограничени от две мембрани. Външната мембрана на митохондриите е гладка, вътрешната образува множество гънки - кристи. Cristae увеличават повърхността на вътрешната мембрана, която е домакин на мултиензимни системи, участващи в синтеза на ATP молекули. Вътрешното пространство на митохондриите е изпълнено с матрица. Матрицата съдържа кръгова ДНК, специфична иРНК, рибозоми от прокариотен тип, ензими от цикъла на Кребс.

Митохондриални функции: 1) синтез на АТФ, 2) кислородно разграждане на органични вещества.

пластидихарактерни само за растителните клетки. Има три основни вида пластиди: левкопласти - безцветни пластиди в клетките на неоцветени части от растения, хромопласти - цветни пластиди, обикновено жълти, червени и оранжеви, хлоропласти - зелени пластиди.

Хлоропласти.В клетките на висшите растения хлоропластите имат формата на двойноизпъкнала леща. Хлоропластите са ограничени от две мембрани. Външната мембрана е гладка, вътрешната има сложна нагъната структура. Най-малката гънка се нарича тилакоид. Група от тилакоиди, подредени като купчина монети, се нарича грана. Тилакоидните мембрани съдържат фотосинтетични пигменти и ензими, които осигуряват синтеза на АТФ. Основният фотосинтетичен пигмент е хлорофилът, който определя зеления цвят на хлоропластите.

Вътрешното пространство на хлоропластите е запълнено строма. Стромата съдържа кръгова ДНК, рибозоми, ензими от цикъла на Калвин, нишестени зърна.

Функция на хлоропластите: фотосинтеза.

Функцията на левкопластите: синтез, натрупване и съхранение на резервни хранителни вещества.

Хромопласти.Стромата съдържа кръгова ДНК и пигменти - каротеноиди, които придават на хромопластите жълт, червен или оранжев цвят.

Функция на хромопластите:оцветяване на цветя и плодове и по този начин привличане на опрашители и разпръсквачи на семена.

Рибозоми- немембранни органели, около 20 nm в диаметър. Рибозомите са изградени от две субединици, голяма и малка. Химичният състав на рибозомите - протеини и рРНК. Молекулите на рРНК съставляват 50–63% от масата на рибозомата и образуват нейната структурна рамка. По време на протеиновата биосинтеза рибозомите могат да "работят" поотделно или да се комбинират в комплекси - полирибозоми (полизоми ) . В такива комплекси те са свързани помежду си от една молекула иРНК. Асоциирането на субединици в цяла рибозома се случва в цитоплазмата, като правило, по време на биосинтеза на протеини.

Функция на рибозомата:сглобяване на полипептидната верига (протеинов синтез).

цитоскелетсъставен от микротубули и микрофиламенти. Микротубулите са цилиндрични неразклонени структури. Основният химичен компонент е протеинът тубулин. Микротубулите се унищожават от колхицин. Микрофиламентите са нишки, изградени от протеина актин. Микротубулите и микрофиламентите образуват сложни възли в цитоплазмата.

Функции на цитоскелета: 1) определяне на формата на клетката, 2) опора за органели, 3) образуване на вретено на делене, 4) участие в клетъчните движения, 5) организация на цитоплазмения поток.

Клетъчен центърСъдържа две центриоли и центросфера. Центриолът е цилиндър, чиято стена е образувана от девет групи от три слети микротубули. Центриолите са сдвоени, където са разположени под прав ъгъл един спрямо друг. Преди клетъчното делене центриолите се отклоняват към противоположните полюси и близо до всеки от тях се появява дъщерен центриол. Те образуват вретено на делене, което допринася за равномерното разпределение на генетичния материал между дъщерните клетки.

Функции: 1) осигуряване на дивергенция на хромозомите към полюсите на клетката по време на митоза или мейоза, 2) център на организация на цитоскелета.

еукариотни клеткиот най-простите организми до клетките на висшите растения и бозайниците, се различават по сложност и разнообразие на структурата. типичен еукариотна клеткане съществува, но общи характеристики могат да бъдат разграничени от хиляди видове клетки. всеки еукариотна клеткасе състои от цитоплазма и ядро.

Структура еукариотна клетка.

плазмалема(клетъчна стена) на животинските клетки се образува от мембрана, покрита отвън със слой гликокаликс с дебелина 10-20 nm. плазмалемаизпълнява ограничителни, бариерни, транспортни и рецепторни функции. Благодарение на свойството на селективна пропускливост, плазмалемата регулира химичния състав на вътрешната среда на клетката. Плазмалемата съдържа рецепторни молекули, които селективно разпознават определени биологично активни вещества (хормони). В слоевете и слоевете съседните клетки се задържат поради наличието на различни видове контакти, които са представени от участъци от плазмалемата, които имат специална структура. Отвътре кортикалния (кортикален) слой приляга към мембраната цитоплазмаДебелина 0,1-0,5 µm.

Цитоплазма.В цитоплазмата има редица формализирани структури, които имат закономерни характеристики на структурата и поведението си в различни периоди от живота на клетката. Всяка от тези структури има специфична функция. От това произтича тяхното сравнение с органите на целия организъм, във връзка с което те получават името органели, или органели. В цитоплазмата се отлагат различни вещества - включвания (гликоген, мастни капки, пигменти). Цитоплазмата е пронизана с мембрани ендоплазмения ретикулум.

Ендоплазмен ретикулум (ЕМП). Ендоплазменият ретикулум е разклонена мрежа от канали и кухини в цитоплазмата на клетката, образувана от мембрани. На мембраните на каналите има множество ензими, които осигуряват жизнената активност на клетката. Има 2 вида EMF мембрани - гладки и грапави. На мембрани гладък ендоплазмен ретикулумима ензимни системи, участващи в метаболизма на мазнините и въглехидратите. Главна функция грапав ендоплазмен ретикулум- протеинов синтез, който се осъществява в рибозоми, прикрепени към мембрани. Ендоплазмения ретикулум- това е обща вътреклетъчна кръвоносна система, през каналите на която веществата се транспортират вътре в клетката и от клетка в клетка.

Рибозомиизпълнява функцията на протеиновия синтез. Рибозомите са сферични частици с диаметър 15-35 nm, състоящи се от 2 субединици с различни размери и съдържащи приблизително равни количества протеини и РНК. Рибозомите в цитоплазмата са разположени или прикрепени към външната повърхност на мембраните на ендоплазмения ретикулум. В зависимост от вида на синтезирания протеин, рибозомите могат да бъдат комбинирани в комплекси - полирибозоми. Рибозомите присъстват във всички видове клетки.

Комплекс Голджи.Основният структурен елемент Комплекс Голджие гладка мембрана, която образува пакети от плоски цистерни или големи вакуоли, или малки везикули. Цистерните на комплекса Голджи са свързани с каналите на ендоплазмения ретикулум. Протеините, полизахаридите, мазнините, синтезирани върху мембраните на ендоплазмения ретикулум, се транспортират до комплекса, кондензират се вътре в неговите структури и се "опаковат" под формата на секрет, готов за освобождаване, или се използват в самата клетка по време на нейния живот.

Митохондриите.Общото разпределение на митохондриите в животинския и растителния свят показва важната роля, която митохондриитеиграе в клетка. Митохондриитеимат формата на сферични, овални и цилиндрични тела, могат да бъдат нишковидни. Размерът на митохондриите е 0,2-1 µm в диаметър, до 5-7 µm дължина. Дължината на нишковидните форми достига 15-20 микрона. Броят на митохондриите в клетките на различните тъкани не е еднакъв, има повече от тях там, където синтетичните процеси са интензивни (черен дроб) или енергийните разходи са високи. Стената на митохондриите се състои от 2 мембрани – външна и вътрешна. Външната мембрана е гладка, а преградите - хребети или кристи се отклоняват от вътрешната страна на органоида. На мембраните на кристите има множество ензими, участващи в енергийния метаболизъм. Основната функция на митохондриите - Синтез на АТФ.

Лизозоми- малки овални тела с диаметър около 0,4 микрона, заобиколени от една трислойна мембрана. Лизозомите съдържат около 30 ензима, способни да разграждат протеини, нуклеинови киселини, полизахариди, липиди и други вещества. Разграждането на веществата от ензими се нарича лизис, следователно органоидът е наречен лизозома. Смята се, че лизозомите се образуват от структурите на комплекса Голджи или директно от ендоплазмения ретикулум. Функции на лизозомите : вътреклетъчно смилане на хранителни вещества, разрушаване на структурата на самата клетка по време на нейната смърт по време на ембрионалното развитие, когато ембрионалните тъкани се заменят с постоянни и в редица други случаи.

Центриоли.Клетъчният център се състои от 2 много малки цилиндрични тела, разположени под прав ъгъл едно спрямо друго. Тези тела се наричат центриоли. Стената на центриола се състои от 9 чифта микротубули. Центриолите са способни на самосглобяване и са самовъзпроизвеждащи се органели на цитоплазмата. Центриолите играят важна роля в клетъчното делене: те започват растежа на микротубулите, които образуват вретеното на деленето.

Ядро.Ядрото е най-важният компонент на клетката. Той съдържа ДНК молекули и следователно изпълнява две основни функции: 1) съхранение и възпроизвеждане на генетична информация, 2) регулиране на метаболитните процеси, протичащи в клетката. Клетка, която е загубила сърцевина, не може да съществува. Ядрото също не е способно на самостоятелно съществуване. Повечето клетки имат едно ядро, но в една клетка могат да се наблюдават 2-3 ядра, например в клетките на черния дроб. Известни многоядрени клетки с брой ядра в няколко десетки. Формата на ядрата зависи от формата на клетката. Ядрата са сферични, многоделни. Ядрото е заобиколено от мембрана, състояща се от две мембрани с обичайната трислойна структура. Външната ядрена мембрана е покрита с рибозоми, вътрешната мембрана е гладка. Основна роля в жизнената дейност на ядрото играе обмяната на веществата между ядрото и цитоплазмата. Съдържанието на ядрото включва ядрен сок или кариоплазма, хроматин и ядро. Съставът на ядрения сок включва различни протеини, включително повечето от ядрените ензими, свободни нуклеотиди, аминокиселини, продукти на ядрото и хроматин, движещи се от ядрото към цитоплазмата. Хроматинсъдържа ДНК, протеини и представлява спираловидни и уплътнени участъци от хромозоми. ядрое плътно закръглено тяло, разположено в ядрения сок. Броят на нуклеолите варира от 1 до 5-7 или повече. Нуклеоли има само в неделящите се ядра, по време на митозата те изчезват и след завършване на деленето се образуват отново. Ядрото не е самостоятелна клетъчна органела; то е лишено от мембрана и се образува около хромозомната област, в която е кодирана структурата на рРНК. В нуклеола се образуват рибозоми, които след това се преместват в цитоплазмата. хроматиннаречени бучки, гранули и мрежовидни структури на ядрото, интензивно оцветени с някои багрила и различни по форма от нуклеола.

В повечето случаи еукариотните клетки са част от многоклетъчните организми. В природата обаче има значителен брой едноклетъчни еукариоти, които структурно представляват клетка, а физиологично - цял организъм. От своя страна еукариотните клетки, които са част от многоклетъчен организъм, не са способни на самостоятелно съществуване. Те обикновено се разделят на клетки от растения, животни и гъби. Всеки от тях има свои собствени характеристики и има свои подвидове клетки, които образуват различни тъкани.

Въпреки разнообразието, всички еукариоти имат общ предшественик, който вероятно се е появил в процеса.

В клетките на едноклетъчните еукариоти (протозои) има структурни образувания, които изпълняват функциите на органи на клетъчно ниво. Така че ресничките имат клетъчна уста и фаринкс, прах, храносмилателни и контрактилни вакуоли.

Всички еукариотни клетки са изолирани, отграничени от външната среда. В цитоплазмата има различни клетъчни органели, които вече са отделени от нея чрез техните мембрани. Ядрото съдържа ядрото, хроматина и ядрения сок. В цитоплазмата присъстват множество (по-големи, отколкото при прокариотите) различни включвания.

Еукариотните клетки се характеризират с висока подреденост на вътрешното съдържание. Такива отделениепостига се чрез разделяне на клетката на части чрез мембрани. Така се постига разделяне на биохимичните процеси в клетката. Молекулният състав на мембраните, наборът от вещества и йони на тяхната повърхност е различен, което определя тяхната функционална специализация.

В цитоплазмата има протеини-ензими на гликолизата, метаболизма на захарта, азотни основи, аминокиселини и липиди. Микротубулите се сглобяват от определени протеини. Цитоплазмата изпълнява обединяващи и рамкови функции.

Включенията са относително нестабилни компоненти на цитоплазмата, които са хранителни резерви, гранули за секретиране (продукти за отстраняване от клетката), баласт (редица пигменти).

Органелите са постоянни и изпълняват жизненоважни функции. Сред тях има органели от общо значение (рибозоми, полизоми, микрофибрили и центриоли и други) и специални в специализирани клетки (микровили, реснички, синаптични везикули и др.).

Структурата на животинската еукариотна клетка

Еукариотните клетки са способни на ендоцитоза (поемане на хранителни вещества от цитоплазмената мембрана).

Еукариотите (ако има такива) са с различно химично естество от прокариотите. В последния той се основава на муреин. При растенията е предимно целулоза, а при гъбите е хитин.

Генетичният материал на еукариотите се съдържа в ядрото и е опакован в хромозоми, които са комплекс от ДНК и протеини (главно хистони).

Еукариотите включват царствата на растенията, животните и гъбите.

Основните характеристики на еукариотите.

1. Клетката е разделена на цитоплазма и ядро.
2. По-голямата част от ДНК е концентрирана в ядрото. Именно ядрената ДНК е отговорна за повечето от жизнените процеси на клетката и за предаването на наследствеността на дъщерните клетки.
3. Ядрената ДНК се разделя на нишки, които не са затворени в пръстени.
4. ДНК нишките са линейно удължени вътре в хромозомите, ясно видими по време на митозата. Наборът от хромозоми в ядрата на соматичните клетки е диплоиден.
5. Разработена е системата от външни и вътрешни мембрани. Вътрешните разделят клетката на отделни отделения - отделения. Те участват в образуването на клетъчните органели.
6. Има много органели. Някои органели са заобиколени от двойна мембрана: ядро, митохондрии, хлоропласти. В ядрото, заедно с мембраната и ядрения сок, се намират ядрото и хромозомите. Цитоплазмата е представена от основното вещество (матрикс, хиалоплазма), в което са разпределени включвания и органели.
7. Голям брой органели са ограничени до една мембрана (лизозоми, вакуоли и др.)
8. В еукариотната клетка се разграничават органели с общо и специално значение. Например: общо значение – ядро, митохондрии, ER и др.; от особено значение - микровили на смукателната повърхност на епителните клетки на червата, ресничките на епитела на трахеята и бронхите.
9. Митозата е характерен механизъм на възпроизводство в поколения генетично подобни клетки.
10. Характерен е половият процес. Образуват се истинските полови клетки – гамети.
11. Не може да фиксира свободен азот.
12. Аеробното дишане се извършва в митохондриите.
13. Фотосинтезата се извършва в хлоропласти, съдържащи мембрани, които обикновено са подредени в грана.
14. Еукариотите са представени от едноклетъчни, нишковидни и наистина многоклетъчни форми.

Основните структурни компоненти на еукариотната клетка

органели

Ядро. Устройство и функции.

Клетката има ядро ​​и цитоплазма. клетъчно ядросъстои се от мембрана, ядрен сок, ядро ​​и хроматин. Функционална роля ядрена обвивкасе състои в отделянето на генетичния материал (хромозоми) на еукариотната клетка от цитоплазмата с нейните многобройни метаболитни реакции, както и регулирането на двустранните взаимодействия между ядрото и цитоплазмата. Ядрената обвивка се състои от две мембрани, разделени от перинуклеарно (перинуклеарно) пространство. Последният може да комуникира с тубулите на цитоплазмения ретикулум.

Ядрената обвивка е пробита от праг с диаметър 80-90 nm. Областта на порите или комплексът от пори с диаметър около 120 nm има определена структура, което показва сложен механизъм за регулиране на ядрено-цитоплазмените движения на вещества и структури. Броят на порите зависи от функционалното състояние на клетката. Колкото по-висока е синтетичната активност в клетката, толкова по-голям е техният брой. Смята се, че при нисшите гръбначни животни в еритробластите, където хемоглобинът се образува и натрупва интензивно, има около 30 пори на 1 μm 2 от ядрената обвивка. В зрелите еритроцити на тези животни, които запазват ядра, остават до пет пори на 1 μg от мембраната, т.е. 6 пъти по-малко.

В района на перовия комплекс, т.нар плътна плоча - протеинов слой, който е под цялата дължина на вътрешната мембрана на ядрената обвивка. Тази структура изпълнява предимно поддържаща функция, тъй като в нейното присъствие формата на ядрото се запазва, дори ако и двете мембрани на ядрената обвивка са унищожени. Предполага се също, че редовната връзка с веществото на плътната плоча допринася за подреденото подреждане на хромозомите в интерфазното ядро.

база ядрен сок,или матрица,съставят протеини. Ядреният сок образува вътрешната среда на ядрото и следователно играе важна роля за осигуряване на нормалното функциониране на генетичния материал. Съставът на ядрения сок съдържа нишковиден,или фибрила, протеини,с което е свързано изпълнението на поддържащата функция: матрицата съдържа и първичните продукти на транскрипция на генетична информация - хетеронуклеарна РНК (hnRNA), които се обработват тук, превръщайки се в иРНК (виж 3.4.3.2).

ядрое структурата, в която протича формирането и съзряването рибозомнаРНК (рРНК). rRNA гените заемат определени области (в зависимост от вида на животното) на една или повече хромозоми (при хора, 13-15 и 21-22 двойки) - нуклеоларни организатори, в областта на които се образуват нуклеолите. Такива области в метафазните хромозоми изглеждат като стеснения и се наричат вторични разтягания. СЪСС помощта на електронен микроскоп се разкриват нишковидни и гранулирани компоненти в ядрото. Нишковидният (фибриларен) компонент е представен от комплекси от протеинови и гигантски прекурсорни молекули на РНК, от които след това се образуват по-малки молекули на зряла рРНК. В процеса на узряване фибрилите се трансформират в рибонуклеопротеинови зърна (гранули), които представляват гранулирания компонент.

Хроматинови структури под формата на бучки,разпръснати в нуклеоплазмата, са интерфазна форма на съществуването на клетъчни хромозоми

цитоплазма

IN цитоплазмаразграничават основното вещество (матрица, хиалоплазма), включвания и органели. Основното вещество на цитоплазматазапълва пространството между плазмалемата, ядрената мембрана и други вътреклетъчни структури. Обикновеният електронен микроскоп не разкрива никаква вътрешна организация в него. Протеиновият състав на хиалоплазмата е разнообразен. Най-важните от протеините са представени от ензими на хайколиза, метаболизъм на захари, азотни основи, аминокиселини и липиди. Редица хиалоплазмени протеини служат като субединици, от които се сглобяват структури като микротубули.

Основното вещество на цитоплазмата образува истинската вътрешна среда на клетката, която обединява всички вътреклетъчни структури и осигурява тяхното взаимодействие помежду си. Изпълнението на функциите на обединяване и скеле от матрицата може да бъде свързано с микротрабекуларната мрежа, открита с помощта на супермощен електронен микроскоп, образувана от тънки фибрили с дебелина 2–3 nm и проникващи в цялата цитоплазма. Чрез хиалоплазмата се извършва значително количество вътреклетъчни движения на вещества и структури. Основното вещество на цитоплазмата трябва да се разглежда по същия начин като сложна колоидна система, способна да премине от золоподобно (течно) състояние в гелообразно. В процеса на такива преходи се работи. За функционалното значение на такива преходи вижте раздел. 2.3.8.

включвания(Фиг. 2.5) се наричат ​​относително нестабилни компоненти на цитоплазмата, които служат като резервни хранителни вещества (мазнини, гликоген), продукти, които трябва да бъдат отстранени от клетката (тайни гранули), баластни вещества (някои пигменти).

Органели - Това са постоянни структури на цитоплазмата, които изпълняват жизненоважни функции в клетката.

Изолирайте органели общо значениеИ специален.Последните присъстват в значително количество в клетки, специализирани да изпълняват определена функция, но в малко количество могат да бъдат открити и в други видове клетки. Те включват например микровили на смукателната повърхност на чревната епителна клетка, реснички на епитела на трахеята и бронхите, синаптични везикули, които транспортират вещества, които пренасят нервно възбуждане от една нервна клетка към друга или клетка на работния орган, миофибрили, от които зависи мускулната контракция. Подробно разглеждане на специалните органели е включено в задачата на курса по хистология.

Органелите от общо значение включват елементи на тубулната и вакуолната система под формата на груб и гладък цитоплазмен ретикулум, ламеларен комплекс, митохондрии, рибозоми и полизоми, лизозоми, пероксизоми, микрофибрили и микротубули, центриоли на клетъчния център. Хлоропластите се изолират и в растителните клетки, в които протича фотосинтезата.

тръбенИ вакуолна системаобразувани от комуникиращи или отделни тръбести или сплескани (цистерни) кухини, ограничени от мембрани и разпространяващи се в цитоплазмата на клетката. Често резервоарите имат разширения, подобни на мехурчета. В тази система има грубИ гладък цитоплазмен ретикулум(виж фиг. 2.3) Характеристика на структурата на грубата мрежа е, че полизомите са прикрепени към нейните мембрани. Поради това той изпълнява функцията да синтезира определена категория протеини, които се отстраняват главно от клетката, например секретирани от клетките на жлезите. В областта на грубата мрежа, образуването на протеини и липиди на цитоплазмените мембрани, както и тяхното сглобяване. Плътно опаковани в слоеста структура, цистерните с груба мрежа са местата на най-активния протеинов синтез и се наричат ергастоплазма.

Мембраните на гладкия цитоплазмен ретикулум са лишени от полизоми. Функционално тази мрежа е свързана с метаболизма на въглехидрати, мазнини и други непротеинови вещества, като стероидни хормони (в половите жлези, надбъбречната кора). Чрез тубулите и цистерните веществата се движат, по-специално, материала, секретиран от жлезистата клетка, от мястото на синтеза до областта на опаковане в гранули. В области на чернодробни клетки, богати на гладки мрежести структури, вредните токсични вещества и някои лекарства (барбитурати) се унищожават и обезвреждат. Във везикулите и тубулите на гладката мрежа от набраздени мускули се съхраняват (депозират) калциеви йони, които играят важна роля в процеса на свиване.

Рибозома - представлява заоблена рибонуклеопротеинова частица с диаметър 20-30 nm. Състои се от малки и големи субединици, чиято комбинация се осъществява в присъствието на информационна (информационна) РНК (иРНК). Една иРНК молекула обикновено съчетава няколко рибозоми като низ от мъниста. Такава структура се нарича полизома.Полизомите са свободно разположени в основното вещество на цитоплазмата или са прикрепени към мембраните на грапавия цитоплазмен ретикулум. И в двата случая те служат като място за активен протеинов синтез. Сравнението на съотношението на броя на свободните и свързаните с мембраната полизоми в ембрионалните недиференцирани и туморни клетки, от една страна, и в специализираните клетки на възрастен организъм, от друга страна, доведе до заключението, че протеините се образуват върху хиалоплазмата. полизоми за собствените си нужди (за "домашна" употреба) на тази клетка, докато върху полизомите на гранулираната мрежа се синтезират протеини, които се отстраняват от клетката и се използват за нуждите на тялото (например храносмилателни ензими, кърма протеини).

Ламеларен комплекс на Голджиобразувани от колекция от диктиозоми, вариращи от няколко десетки (обикновено около 20) до няколко стотици и дори хиляди на клетка.

Диктиозома(фиг. 2.6, А) е представен от купчина от 3-12 сплескани дисковидни цистерни, от краищата на които се отделят везикули (везикули). Ограниченото до определена област (локално) разширение на резервоарите дава по-големи мехурчета (вакуоли). В диференцирани клетки на гръбначни животни и хора диктиозомите обикновено се събират в перинуклеарната зона на цитоплазмата. В ламеларния комплекс се образуват секреторни везикули или вакуоли, чието съдържание са протеини и други съединения, които трябва да бъдат отстранени от клетката. В същото време предшественикът на секрета (просекрет), който навлиза в диктиозомата от зоната на синтез, претърпява някои химични трансформации в него. Той също така се разделя (сегрегира) под формата на "порции", които тук са облечени в мембранна обвивка. Лизозомите се образуват в ламеларния комплекс. В диктиозомите се синтезират полизахариди, както и техните комплекси с протеини (гликопротеини) и мазнини (гликолипиди), които след това могат да бъдат намерени в гликокаликса на клетъчната мембрана.

Обвивката на митохондриите се състои от две мембрани, които се различават по химичен състав, набор от ензими и функции. Вътрешната мембрана образува вдлъбнатини с форма на листа (кристи) или тръбести (тубули). Пространството, ограничено от вътрешната мембрана, е матрицаорганели. С помощта на електронен микроскоп в него се откриват зърна с диаметър 20-40 nm. Те натрупват калциеви и магнезиеви йони, както и полизахариди, като гликоген.

Матрицата съдържа свой собствен апарат за биосинтеза на белтъчни органели. Представен е от 2 копия на кръгова и свободна от хистони (като при прокариотите) ДНК молекула, рибозоми, набор от транспортна РНК (тРНК), ензими за репликация на ДНК, транскрипция и транслация на наследствена информация. По отношение на основните си свойства: размера и структурата на рибозомите, организацията на собствения наследствен материал, този апарат е подобен на този на прокариотите и се различава от апарата за биосинтеза на протеини в цитоплазмата на еукариотната клетка (което потвърждава симбиотичната хипотеза за произхода на митохондриите; виж § 1.5) Собствените ДНК гени кодират нуклеотидни последователности митохондриална rRNA и tRNA, както и аминокиселинните последователности на някои протеини на органела, главно вътрешната му мембрана. Аминокиселинните последователности (първичната структура) на повечето митохондриални протеини са кодирани в ДНК на клетъчното ядро ​​и се образуват извън органела в цитоплазмата.

Основната функция на митохондриите е ензимно извличане на енергия от определени химикали (чрез окисляването им) и съхраняване на енергия в биологично използваема форма (чрез синтезиране на аденозин трифосфат-ATP молекули). Най-общо този процес се нарича окислителен(разформироване.Компонентите на матрицата и вътрешната мембрана участват активно в енергийната функция на митохондриите. Именно с тази мембрана са свързани електрон-транспортната верига (оксидация) и АТФ синтетазата, катализирайки свързаното с окислението фосфорилиране на АДФ до АТФ. Сред страничните функции на митохондриите може да се нарече участие в синтеза на стероидни хормони и някои аминокиселини (глутамин).

Лизозоми(фиг. 2.6, IN) са мехурчета с диаметър обикновено 0,2-0,4 μm, които съдържат набор от киселинни хидролазни ензими, които катализират хидролитичното (във водна среда) разцепване на нуклеинови киселини, протеини, мазнини, полизахариди при ниски стойности на рН. Тяхната обвивка се формира от единична мембрана, понякога покрита отвън с влакнест протеинов слой (на електронограмите "граничат" везикули). Функцията на лизозомите е вътреклетъчното смилане на различни химични съединения и структури.

Първични лизозоми(диаметър 100 nm) се наричат ​​неактивни органели, втори - органели, в които се извършва храносмилането. Вторичните лизозоми се образуват от първичните. Те се подразделят на хетеролизозоми(фаголизозоми) и автолизозоми(цитолизозоми). В първия (фиг. 2.6, Ж) материалът, влизащ в клетката отвън, се усвоява чрез пиноцитоза и фагоцитоза, и второ, собствените структури на клетката, които са завършили своята функция, се унищожават. Вторичните лизозоми, в които процесът на храносмилане е завършен, се наричат остатъчни тела(телолизозоми). Те нямат хидролази и съдържат неразграден материал.

Микротелцата съставляват група от органели. Това са везикули с диаметър 0,1-1,5 μm, ограничени от една мембрана с финозърнеста матрица и често кристалоидни или аморфни протеинови включвания. Тази група включва по-специално пероксизоми.Те съдържат ензими оксидаза, които катализират образуването на водороден пероксид, който, тъй като е токсичен, след това се унищожава от действието на ензима пероксидаза. Тези реакции са включени в различни метаболитни цикли, например в обмена на пикочна киселина в клетките на черния дроб и бъбреците. В чернодробната клетка броят на пероксизомите достига 70-100.

Органелите от общо значение включват и някои постоянни структури на цитоплазмата, лишени от мембрани. микротубули(фиг.2.6, д) - тръбни образувания с различна дължина с външен диаметър 24 nm, ширина на лумена 15 nm и дебелина на стената около 5 nm. Те се намират в свободно състояние в цитоплазмата на клетките или като структурни елементи на флагели, реснички, митотично вретено, центриоли. Свободните микротубули и микротубулите на ресничките, камшичетата и центриолите имат различна устойчивост на увреждащи ефекти, като химически (колхицин). Микротубулите са изградени от стереотипни протеинови субединици чрез полимеризация. В живата клетка процесите на полимеризация протичат едновременно с процесите на деполимеризация. Съотношението на тези процеси определя броя на микротубулите. В свободно състояние микротубулите изпълняват поддържаща функция, определяйки формата на клетките, а също така са фактори за насоченото движение на вътреклетъчните компоненти.

Микрофиламенти(фиг. 2.6, д) се наричат ​​дълги, тънки образувания, понякога образуващи снопове и открити в цялата цитоплазма. Има няколко различни вида микрофиламенти. актинови микрофиламентипоради наличието на контрактилни протеини (актин) в тях, те се считат за структури, които осигуряват клетъчни форми на движение, например амебоиди. На тях се приписва също рамкова роля и участие в организирането на вътреклетъчните движения на органели и участъци от хиалоплазма.

По периферията на клетките под плазмалемата, както и в перинуклеарната зона се откриват снопове от микрофиламенти с дебелина 10 nm - междинни филтри.В епителните, нервните, глиалните, мускулните клетки, фибробластите те са изградени от различни протеини. Междинните нишки очевидно изпълняват механична, рамкова функция.

Актиновите микрофибрили и междинните нишки, като микротубулите, са изградени от субединици. Поради това техният брой зависи от съотношението на процесите на полимеризация и деполимеризация.

За животински клетки, части от растителни клетки, гъби и водорасли, клетъчен център,който съдържа центриоли. центриол(под електронен микроскоп) изглежда като "кух" цилиндър с диаметър около 150 nm и дължина 300-500 nm. Стената му е изградена от 27 микротубула, групирани в 9 триплета. Функцията на центриолите е образуването на митотични вретенови нишки, които също се образуват от микротубули. Центриолите поляризират процеса на клетъчно делене, осигурявайки разделянето на сестринските хроматиди (хромозоми) в анафазата на митозата.

Еукариотната клетка има клетъчен скелет (цитоскелет) от вътреклетъчни влакна (Колцов) - началото на 20 век, преоткрита е в края на 1970 г. Тази структура позволява на клетката да има своята форма, като понякога я променя. Цитоплазмата е в движение. Цитоскелетът участва в процеса на пренос на органели, участва в регенерацията на клетките.

Митохондриите са сложни образувания с двойна мембрана (0,2-0,7 микрона) и различна форма. Вътрешната мембрана има кристи. Външната мембрана е пропусклива за почти всички химикали, докато вътрешната мембрана е пропусклива само за активен транспорт. Между мембраните е матрицата. Митохондриите се намират там, където е необходима енергия. Митохондриите имат система от рибозоми, ДНК молекула. Възможни са мутации (повече от 66 заболявания). По правило те са свързани с недостатъчна енергия на АТФ, често свързана със сърдечно-съдова недостатъчност, патологии. Броят на митохондриите е различен (в трипанозомна клетка - 1 митохондрия). Количеството зависи от възрастта, функцията, активността на тъканите (черен дроб - над 1000).

Лизозомите са тела, заобиколени от елементарна мембрана. Съдържат 60 ензима (40 лизозомни, хидролитични). Вътре в лизозомата има неутрална среда. Те се активират при ниски стойности на pH, напускайки цитоплазмата (самосмилане). Лизозомните мембрани предпазват цитоплазмата и клетките от разрушаване. Те се образуват в комплекса на Голджи (вътреклетъчен стомах, те могат да обработват клетки, които са изработили своите структури). Има 4 вида. 1-основен, 2-4 - вторичен. Веществото навлиза в клетката чрез ендоцитоза. Първичната лизозома (гранула за съхранение) с набор от ензими абсорбира веществото и се образува храносмилателна вакуола (при пълно храносмилане разделянето преминава към съединения с ниско молекулно тегло). Неразградените остатъци остават в остатъчни тела, които могат да се натрупват (лизозомни болести на съхранение). Остатъчните тела, които се натрупват в ембрионалния период, водят до гаргалеизъм, деформации и мукополизахаридози. Автофагичните лизозоми разрушават собствените структури на клетката (ненужни структури). Може да съдържа митохондрии, части от комплекса Голджи. Често се образува по време на гладуване. Може да възникне при излагане на други клетки (еритроцити).