Komórka eukariotyczna, główne elementy strukturalne, ich budowa i funkcje: organelle, cytoplazma, inkluzje. Komórki prokariotyczne i eukariotyczne. Funkcje organizmów eukariotycznych

Przeczytajmy informację .

Komórka- złożony system składający się z trzech podukładów strukturalnych i funkcjonalnych aparatu powierzchniowego, cytoplazmy z organellami i jądra.

Eukarionty(jądrowe) - komórki, które w przeciwieństwie do prokariotów mają utworzone jądro komórkowe, ograniczone od cytoplazmy błoną jądrową.

Do komórek eukariotycznych zalicza się komórki zwierząt, ludzi, roślin i grzybów.

Struktura komórek eukariotycznych

Autoliza(autoliza) - samorozpuszczenie żywych komórek i tkanek pod wpływem własnych enzymów hydrolitycznych, które niszczą cząsteczki strukturalne. Zachodzi w organizmie podczas procesów fizjologicznych: metamorfozy, autotomii, także po śmierci.

Ksantofil- pigment roślinny nadający żółte i brązowe zabarwienie częściom roślin (żółte liście, czerwona marchew, pomidory). Należy do grupy karotenoidów.

Karotenoidy- grupa pigmentów roślinnych - węglowodory wielkocząsteczkowe. Gromadzą się w chloroplastach i głównie w chromoplastach. Do tej grupy zaliczają się karoteny i ksantofile; z tych ostatnich najczęstsze to zeaksantyna, kapksantyna, ksantyna, likopen i luteina. Weź udział w procesie fotosyntezy, pobierając energię z niebieskiej części widma słonecznego; Barwią kwiaty, owoce, nasiona, korzenie, a jesienią – liście.

Turgor tkanek- wewnętrzne ciśnienie hydrostatyczne w żywej komórce, powodujące napięcie w błonie komórkowej.

Wrzeciono mitotyczne(wrzeciono podziału) – struktura powstająca w komórkach eukariotycznych podczas podziału jądrowego (mitozy). Swoją nazwę zawdzięcza niejasnemu podobieństwu kształtu do wrzeciona.

Cytoszkielet- szkielet komórkowy lub szkielet znajdujący się w cytoplazmie żywej komórki. Jest obecny we wszystkich komórkach zarówno eukariontów, jak i prokariotów. Tworzą się z mikrotubul i mikrofilamentów. Utrzymuje kształt i ruch komórki.

Fagocytoza- proces, w którym komórki krwi i tkanek (fagocyty) wychwytują i trawią patogeny chorób zakaźnych oraz martwe komórki.

Fagocyty to ogólna nazwa komórek: we krwi - ziarniste leukocyty (granulocyty), w tkankach - makrofagi. Proces ten odkrył II Miecznikow w 1882 roku.

Fagocytoza jest jedną z reakcji obronnych organizmu.

Pinocytoza- 1. wychwytywanie cieczy wraz z zawartymi w niej substancjami przez powierzchnię komórki. 2. proces wchłaniania i wewnątrzkomórkowego niszczenia makrocząsteczek. Jeden z głównych mechanizmów przenikania do wnętrza komórki związków wielkocząsteczkowych, w szczególności białek i kompleksów węglowodanowo-białkowych.

Używane książki:

1.Biologia: kompletny podręcznik przygotowujący do jednolitego egzaminu państwowego. / GI Lerner. - M.: AST: Astrel; Włodzimierz; WKT, 2009

2.Biologia: podręcznik. dla uczniów 11 klasy kształcenia ogólnego. Instytucje: Poziom podstawowy / wyd. prof. I.N. Ponomareva. - wyd. 2, poprawione. - M.: Ventana-Graf, 2008.

3.Biologia dla rozpoczynających naukę na uniwersytetach. Kurs intensywny / G.L.Bilich, V.A.Kryzhanovsky. - M.: Wydawnictwo Onyx, 2006.

4. Biologia ogólna: podręcznik. dla 11 klasy ogólne wykształcenie instytucje / V.B.Zacharow, S.G.Sonin. - wyd. 2, stereotyp. - M.: Drop, 2006.

5.Biologia. Biologia ogólna. Klasy 10-11: podręcznik. dla edukacji ogólnej instytucje: poziom podstawowy / D.K. Belyaev, P.M. Borodin, N.N. Vorontsov i inni, wyd. D.K. Belyaeva, G.M. Dymshitsa; Rossa. akad. Nauki, Ross. akad. edukacja, wydawnictwo „Oświecenie”. - 9 wyd. - M.: Edukacja, 2010.

6.Biologia: podręcznik / podręcznik / A.G. Lebedev. M.: AST: Astrel. 2009.

7.Biologia. Pełny kurs liceum ogólnokształcącego: podręcznik dla uczniów i kandydatów / M.A. Valovaya, N.A. Sokolova, A.A. Kamenski. - M.: Egzamin, 2002.

Wykorzystane zasoby internetowe:

Wikipedia. Struktura komórkowa

Charakterystyka komórek eukariotycznych

Średni rozmiar komórki eukariotycznej wynosi około 13 mikronów. Komórka jest podzielona błonami wewnętrznymi na różne przedziały (przestrzenie reakcyjne). Trzy rodzaje organelli wyraźnie oddzielona od reszty protoplazmy (cytoplazmy) otoczką dwóch błon: jądra komórkowego, mitochondriów i plastydów. Plastydy służą głównie do fotosyntezy, a mitochondria do produkcji energii. Wszystkie warstwy zawierają DNA jako nośnik informacji genetycznej.

Cytoplazma zawiera różne organelle, w tym rybosomy, które występują również w plastydach i mitochondriach. Wszystkie organelle znajdują się w matrixie.

Charakterystyka komórek prokariotycznych

Średni rozmiar komórek prokariotycznych wynosi 5 mikronów. Nie mają żadnych błon wewnętrznych poza występami błony wewnętrznej i błoną plazmatyczną. Zamiast jądra komórkowego znajduje się nukleoid pozbawiony otoczki i składający się z pojedynczej cząsteczki DNA. Ponadto bakterie mogą zawierać DNA w postaci maleńkich plazmidów, podobnych do zewnątrzjądrowego DNA eukariontów.

W komórki prokariotyczne, zdolne do fotosyntezy (niebieskie algi, bakterie zielone i fioletowe), istnieją różnie zbudowane duże wypustki błonowe - tylakoidy, które w swojej funkcji odpowiadają plastydom eukariontów.Prokarioty charakteryzują się obecnością worka mureny - mechanicznie mocny element ściany komórkowej.

Podstawowe składniki komórki eukariotycznej. Ich budowa i funkcje.

Powłoka koniecznie zawiera błonę plazmatyczną. Oprócz tego rośliny i grzyby mają ścianę komórkową, a zwierzęta mają glikokaliks.

W roślinach i grzybach są prototyp– cała zawartość komórki z wyjątkiem ściany komórkowej.

Cytoplazma jest wewnętrznym półpłynnym środowiskiem komórki. Składa się z hialoplazmy, inkluzji i organelli. Cytoplazma zawiera egzoplazmę (warstwa korowa, leży bezpośrednio pod błoną, nie zawiera organelli) i endoplazmę (wewnętrzna część cytoplazmy).

Hialoplazma(cytozol) jest główną substancją cytoplazmy, koloidalnym roztworem dużych cząsteczek organicznych, zapewniającym wzajemne połączenie wszystkich składników komórki

Zachodzą w nim podstawowe procesy metaboliczne, na przykład glikoliza.

Inkluzje- Są to opcjonalne elementy komórki, które mogą pojawiać się i znikać w zależności od stanu komórki. Na przykład: krople tłuszczu, granulki skrobi, ziarna białka.

Organoidy Istnieją membrany i niemembrany.

Organelle błonowe są jednomembranowe (EPS, AG, lizosomy, wakuole) i podwójna membrana(plastydy, mitochondria).

DO niemembranowe organelle obejmują rybosomy i centrum komórkowe.

Organelle komórki eukariotycznej, ich budowa i funkcje.

Siateczka endoplazmatyczna- organelle jednobłonowe. Jest to system membran tworzących „cysterny” i kanały, połączonych ze sobą i wyznaczających jedną przestrzeń wewnętrzną – wnęki EPS. Wyróżnia się dwa rodzaje EPS: 1) szorstki, zawierający na swojej powierzchni rybosomy oraz 2) gładki, którego błony nie zawierają rybosomów.

Funkcje: 1) transport substancji z jednej części komórki do drugiej, 2) podział cytoplazmy komórki na przedziały („przedziały”), 3) synteza węglowodanów i lipidów (gładki ER), 4) synteza białek (szorstki ER)

Aparat Golgiego- organelle jednobłonowe. Składa się ze stosów spłaszczonych „cystern” o poszerzonych krawędziach. Związany z nimi jest układ małych pęcherzyków jednobłonowych (pęcherzyki Golgiego). Każdy stos składa się zwykle z 4–6 „zbiorników”, jest strukturalną i funkcjonalną jednostką aparatu Golgiego i nazywany jest dyktyosomem.

Funkcje aparatu Golgiego: 1) akumulacja białek, lipidów, węglowodanów, 2) „pakowanie” białek, lipidów, węglowodanów w pęcherzyki błonowe, 4) wydzielanie białek, lipidów, węglowodanów, 5) synteza węglowodanów i lipidów, 6) miejsce powstawania lizosomów .

Lizosomy- organelle jednobłonowe. Są to małe pęcherzyki zawierające zestaw enzymów hydrolitycznych. Enzymy syntetyzowane są na szorstkim ER i przemieszczają się do aparatu Golgiego, gdzie ulegają modyfikacji i pakowaniu w pęcherzyki błonowe, które po oddzieleniu od aparatu Golgiego same stają się lizosomami. Rozkład substancji za pomocą enzymów nazywa się lizą.

Funkcje lizosomów: 1) wewnątrzkomórkowe trawienie substancji organicznych, 2) niszczenie zbędnych struktur komórkowych i niekomórkowych, 3) udział w procesach reorganizacji komórek.

Wakuole- organelle jednobłonowe to „pojemniki” wypełnione wodnymi roztworami substancji organicznych i nieorganicznych. Ciecz wypełniająca wakuole roślinne nazywana jest sokiem komórkowym.

Funkcje wakuoli: 1) akumulacja i magazynowanie wody, 2) regulacja gospodarki wodno-solnej, 3) utrzymanie ciśnienia turgoru, 4) akumulacja rozpuszczalnych w wodzie metabolitów, stanowiących rezerwę składników odżywczych, 5) wybarwianie kwiatów i owoców wabiąc w ten sposób zapylacze i rozsiewacze nasion

Mitochondria ograniczone dwiema membranami. Zewnętrzna błona mitochondriów jest gładka, wewnętrzna tworzy liczne fałdy - święta. Cristae zwiększają powierzchnię błony wewnętrznej, na której zlokalizowane są układy wieloenzymatyczne biorące udział w syntezie cząsteczek ATP. Wewnętrzna przestrzeń mitochondriów wypełniona jest matrixem. Macierz zawiera kolisty DNA, specyficzny mRNA, rybosomy typu prokariotycznego i enzymy cyklu Krebsa.

Funkcje mitochondriów: 1) synteza ATP, 2) rozkład tlenowy substancji organicznych.

Plastydy charakterystyczne tylko dla komórek roślinnych. Wyróżnia się trzy główne typy plastydów: leukoplasty – bezbarwne plastydy w komórkach bezbarwnych części roślin, chromoplasty – kolorowe plastydy, zwykle żółte, czerwone i pomarańczowe, chloroplasty – zielone plastydy.

Chloroplasty. W komórkach roślin wyższych chloroplasty mają kształt dwuwypukłej soczewki. Chloroplasty są ograniczone dwiema błonami. Zewnętrzna membrana jest gładka, wewnętrzna ma złożoną, złożoną strukturę. Najmniejsza fałda nazywa się tylakoidem. Grupa tylakoidów ułożonych jak stos monet nazywa się grana. Błony tylakoidów zawierają pigmenty fotosyntetyczne i enzymy zapewniające syntezę ATP. Głównym pigmentem fotosyntetycznym jest chlorofil, który decyduje o zielonej barwie chloroplastów.

Wewnętrzna przestrzeń chloroplastów jest wypełniona zrąb. Zrąb zawiera kolisty DNA, rybosomy, enzymy cyklu Calvina i ziarna skrobi.

Funkcja chloroplastu: fotosynteza.

Funkcja leukoplasty: synteza, akumulacja i magazynowanie rezerwowych składników odżywczych.

Chromoplasty. Zrąb zawiera koliste DNA i pigmenty - karotenoidy, które nadają chromoplastym żółty, czerwony lub pomarańczowy kolor.

Funkcja chromoplasty: barwi kwiaty i owoce, przyciągając w ten sposób zapylacze i rozsiewacze nasion.

Rybosomy- organelle bezbłonowe, średnica około 20 nm. Rybosomy składają się z dwóch podjednostek - dużej i małej. Skład chemiczny rybosomów to białka i rRNA. Cząsteczki rRNA stanowią 50–63% masy rybosomu i tworzą jego szkielet strukturalny. Podczas biosyntezy białek rybosomy mogą „pracować” pojedynczo lub łączyć się w kompleksy - polirybosomy (polisomy ) . W takich kompleksach są one połączone ze sobą jedną cząsteczką mRNA. Połączenie podjednostek w cały rybosom zachodzi w cytoplazmie, zwykle podczas biosyntezy białek.

Funkcja rybosomów: składanie łańcucha polipeptydowego (synteza białek).

Cytoszkielet utworzone przez mikrotubule i mikrofilamenty. Mikrotubule są strukturami cylindrycznymi, nierozgałęzionymi. Głównym składnikiem chemicznym jest tubulina białkowa. Kolchicyna niszczy mikrotubule. Mikrofilamenty to włókna zbudowane z aktyny białkowej. Mikrotubule i mikrofilamenty tworzą w cytoplazmie złożone sploty.

Funkcje cytoszkieletu: 1) określenie kształtu komórki, 2) wsparcie dla organelli, 3) tworzenie wrzeciona, 4) udział w ruchach komórkowych, 5) organizacja przepływu cytoplazmatycznego.

Centrum komórek zawiera dwie centriole i centrosferę. Centriola jest cylindrem, którego ściana jest utworzona przez dziewięć grup po trzy skondensowane mikrotubule. Centriole łączą się w pary, gdzie są ustawione pod kątem prostym względem siebie. Przed podziałem komórki centriole rozchodzą się do przeciwległych biegunów, a w pobliżu każdego z nich pojawia się centriola potomna. Tworzą wrzeciono podziału, które przyczynia się do równomiernego rozmieszczenia materiału genetycznego pomiędzy komórkami potomnymi.

Funkcje: 1) zapewnienie rozbieżności chromosomów do biegunów komórkowych podczas mitozy lub mejozy, 2) centrum organizacji cytoszkieletu.

Komórki eukariotyczne od najprostszych organizmów po komórki roślin wyższych i ssaków, wyróżniają się złożonością i różnorodnością budowy. Typowy komórka eukariotyczna nie istnieje, ale w tysiącach typów komórek można zidentyfikować wspólne cechy. Każdy komórka eukariotyczna składa się z cytoplazmy i jądra.

Struktura komórka eukariotyczna.

Plazmalemma(błona komórkowa) komórek zwierzęcych utworzona jest przez błonę pokrytą od zewnątrz warstwą glikokaliksu o grubości 10-20 nm. Plazmalemma pełni funkcje ograniczające, barierowe, transportowe i receptorowe. Ze względu na właściwość selektywnej przepuszczalności plazmalema reguluje skład chemiczny środowiska wewnętrznego komórki. Plazlemama zawiera cząsteczki receptorowe, które selektywnie rozpoznają pewne substancje biologicznie czynne (hormony). W warstwach i warstwach sąsiednie komórki są utrzymywane razem dzięki obecności różnych typów kontaktów, które są reprezentowane przez odcinki plazmalemy o specjalnej strukturze. Warstwa korowa przylega do błony od wewnątrz cytoplazma grubość 0,1-0,5 mikrona.

Cytoplazma. Cytoplazma zawiera szereg utworzonych struktur, które mają regularne cechy struktury i zachowania w różnych okresach życia komórki. Każda z tych struktur pełni określoną funkcję. Stąd powstało ich porównanie z narządami całego organizmu i dlatego otrzymali nazwę organelle, Lub organoidy. W cytoplazmie odkładają się różne substancje - wtręty (glikogen, kropelki tłuszczu, pigmenty). Cytoplazma jest przesiąknięta błonami retikulum endoplazmatycznego.

Siateczka śródplazmatyczna (EDR). Siateczka śródplazmatyczna to rozgałęziona sieć kanałów i wnęk w cytoplazmie komórki, utworzona przez błony. Na błonach kanałów znajdują się liczne enzymy, które zapewniają żywotną aktywność komórki. Istnieją 2 rodzaje membran EMF – gładkie i szorstkie. Na membranach gładka siateczka śródplazmatyczna W metabolizmie tłuszczów i węglowodanów biorą udział układy enzymatyczne. Główna funkcja szorstka siateczka śródplazmatyczna- synteza białek, która zachodzi w rybosomach przyczepionych do błon. Siateczka endoplazmatyczna- jest to ogólny wewnątrzkomórkowy układ krążenia, kanałami, którymi substancje są transportowane wewnątrz komórki i z komórki do komórki.

Rybosomy pełnią funkcję syntezy białek. Rybosomy to kuliste cząstki o średnicy 15-35 nm, składające się z 2 podjednostek o różnej wielkości i zawierające w przybliżeniu równe ilości białek i RNA. Rybosomy w cytoplazmie są zlokalizowane lub przyczepione do zewnętrznej powierzchni błon retikulum endoplazmatycznego. W zależności od rodzaju syntetyzowanego białka rybosomy można łączyć w kompleksy - polirybosomy. Rybosomy występują we wszystkich typach komórek.

Kompleks Golgiego. Główny element konstrukcyjny Kompleks Golgiego to gładka membrana tworząca pakiety spłaszczonych cystern, dużych wakuoli lub małych pęcherzyków. Cysterny kompleksu Golgiego są połączone z kanałami siateczki śródplazmatycznej. Białka, polisacharydy i tłuszcze syntetyzowane na błonach retikulum endoplazmatycznego są transportowane do kompleksu, kondensowane w jego strukturach i „pakowane” w postaci wydzieliny, gotowej do uwolnienia lub wykorzystywane w samej komórce podczas jej życia.

Mitochondria. Powszechne rozmieszczenie mitochondriów w świecie zwierząt i roślin wskazuje na ważną rolę, jaką odgrywają one mitochondria bawić się w klatce. Mitochondria mają kształt ciał kulistych, owalnych i cylindrycznych i mogą być nitkowate. Rozmiar mitochondriów wynosi 0,2-1 mikrona średnicy i do 5-7 mikronów długości. Długość form nitkowatych sięga 15-20 mikronów. Liczba mitochondriów w komórkach różnych tkanek nie jest taka sama, jest ich więcej tam, gdzie procesy syntetyczne są intensywne (wątroba) lub koszty energii są wysokie. Ściana mitochondriów składa się z 2 błon - zewnętrznej i wewnętrznej. Błona zewnętrzna jest gładka, a przegrody – grzbiety lub cristae – rozciągają się od błony wewnętrznej do organoidu. Błony cristae zawierają liczne enzymy biorące udział w metabolizmie energetycznym. Główna funkcja mitochondriów - Synteza ATP.

Lizosomy- małe owalne ciałka o średnicy około 0,4 µm, otoczone jedną trójwarstwową membraną. Lizosomy zawierają około 30 enzymów, które mogą rozkładać białka, kwasy nukleinowe, polisacharydy, lipidy i inne substancje. Nazywa się rozkład substancji za pomocą enzymów Liza i dlatego nazwano organoid lizosom. Uważa się, że lizosomy powstają ze struktur kompleksu Golgiego lub bezpośrednio z retikulum endoplazmatycznego. Funkcje lizosomów : wewnątrzkomórkowe trawienie składników odżywczych, zniszczenie struktury samej komórki, gdy umiera podczas rozwoju embrionalnego, gdy tkanki embrionalne są zastępowane trwałymi oraz w wielu innych przypadkach.

Centriole.Środek komórki składa się z 2 bardzo małych cylindrycznych korpusów umieszczonych względem siebie pod kątem prostym. Organy te nazywane są centriole. Ściana centrioli składa się z 9 par mikrotubul. Centriole są zdolne do samoorganizacji i należą do samoreplikujących się organelli cytoplazmy. Centriole odgrywają ważną rolę w podziale komórek: rozpoczynają wzrost mikrotubul tworzących wrzeciono podziału.

Rdzeń. Jądro jest najważniejszym składnikiem komórki. Zawiera cząsteczki DNA i dlatego spełnia dwie główne funkcje: 1) przechowywanie i reprodukcję informacji genetycznej, 2) regulację procesów metabolicznych zachodzących w komórce. Zagubiona komórka rdzeń, nie może istnieć. Rdzeń nie jest także zdolny do samodzielnego istnienia. Większość komórek ma jedno jądro, ale w jednej komórce można zaobserwować 2-3 jądra, np. W komórkach wątroby. Znane są komórki wielojądrowe o liczbie jąder kilkudziesięciu. Kształt jąder zależy od kształtu komórki. Jądra są kuliste i wieloklapowe. Rdzeń otoczony jest powłoką składającą się z dwóch membran o typowej strukturze trójwarstwowej. Zewnętrzna błona jądrowa pokryta jest rybosomami, wewnętrzna błona jest gładka. Główną rolę w życiu jądra odgrywa wymiana substancji między jądrem a cytoplazmą. Zawartość jądra obejmuje sok jądrowy lub karioplazmę, chromatynę i jąderko. Skład soku jądrowego obejmuje różne białka, w tym większość enzymów jądrowych, wolne nukleotydy, aminokwasy, produkty aktywności jąderka i chromatynę przemieszczającą się z jądra do cytoplazmy. Chromatyna zawiera DNA, białka i reprezentuje spiralizowane i zwarte sekcje chromosomów. Jądro Jest to gęsty, okrągły korpus znajdujący się w soku jądrowym. Liczba jąderek waha się od 1 do 5-7 lub więcej. Jądra występują tylko w jądrach niedzielących się, podczas mitozy zanikają, a po zakończeniu podziału powstają ponownie. Jąderko nie jest niezależną organellą komórkową; nie posiada błony i jest utworzone wokół obszaru chromosomu, w którym kodowana jest struktura rRNA. W jąderku powstają rybosomy, które następnie przemieszczają się do cytoplazmy. Chromatyna nazywane są grudkami, granulkami i sieciopodobnymi strukturami jądra, które są intensywnie zabarwione niektórymi barwnikami i różnią się kształtem od jąderka.

W większości przypadków komórki eukariotyczne są częścią organizmów wielokomórkowych. Jednak w naturze istnieje znaczna liczba jednokomórkowych eukariontów, które strukturalnie są komórką, a fizjologicznie całym organizmem. Z kolei komórki eukariotyczne, będące częścią organizmu wielokomórkowego, nie są zdolne do samodzielnego istnienia. Zwykle dzieli się je na komórki roślinne, zwierzęce i grzybowe. Każdy z nich ma swoją własną charakterystykę i ma swoje własne podtypy komórek, które tworzą różne tkanki.

Pomimo swojej różnorodności wszystkie eukarionty mają wspólnego przodka, który prawdopodobnie pojawił się w trakcie tego procesu.

W komórkach jednokomórkowych eukariontów (pierwotniaków) znajdują się formacje strukturalne, które pełnią funkcje narządów na poziomie komórkowym. Zatem orzęski mają komórkową jamę ustną i gardło, proszek, wakuole trawienne i kurczliwe.

We wszystkich komórkach eukariotycznych są one izolowane, oddzielone od środowiska zewnętrznego. W cytoplazmie znajdują się różne organelle komórkowe, już oddzielone od niej błonami. Jądro zawiera jąderko, chromatynę i sok jądrowy. Cytoplazma zawiera liczne (większe niż u prokariotów) różne wtrącenia.

Komórki eukariotyczne charakteryzują się wysoce uporządkowaną zawartością wewnętrzną. Taki przedziałowanie osiąga się poprzez podzielenie komórki na części za pomocą membran. W ten sposób dochodzi do rozdzielenia procesów biochemicznych w komórce. Różny jest skład molekularny membran oraz zbiór substancji i jonów na ich powierzchni, co decyduje o ich specjalizacji funkcjonalnej.

Cytoplazma zawiera białka enzymatyczne służące do glikolizy, metabolizmu cukrów, zasad azotowych, aminokwasów i lipidów. Mikrotubule składają się z określonych białek. Cytoplazma pełni funkcje jednoczące i rusztowujące.

Inkluzje to stosunkowo niestabilne składniki cytoplazmy, stanowiące rezerwy składników odżywczych, granulki wydzielnicze (produkty wydalane z komórki), balast (wiele pigmentów).

Organelle są trwałe i pełnią ważne funkcje. Wśród nich znajdują się organelle o znaczeniu ogólnym (rybosomy, polisomy, mikrofibryle, centriole i inne) oraz specjalne organelle wyspecjalizowanych komórek (mikrokosmki, rzęski, pęcherzyki synaptyczne itp.).

Struktura zwierzęcej komórki eukariotycznej

Komórki eukariotyczne są zdolne do endocytozy (pobierania składników odżywczych przez błonę cytoplazmatyczną).

Eukarionty (jeśli występują) mają inną naturę chemiczną w porównaniu do prokariotów. W tym ostatnim jego podstawą jest mureina. U roślin jest to głównie celuloza, u grzybów chityna.

Materiał genetyczny eukariontów jest zawarty w jądrze i upakowany w chromosomach, które stanowią kompleks DNA i białek (głównie histonów).

Eukarionty obejmują królestwa roślin, zwierząt i grzybów.

Podstawowe cechy eukariontów.

1. Komórka dzieli się na cytoplazmę i jądro.
2. Większość DNA koncentruje się w jądrze. To DNA jądrowy jest odpowiedzialny za większość procesów życiowych komórki i przekazywanie dziedziczności komórkom potomnym.
3. Jądrowy DNA jest podzielony na nici, które nie są zamknięte w pierścieniach.
4. Nici DNA są liniowo wydłużone w obrębie chromosomów i są wyraźnie widoczne podczas mitozy. Zestaw chromosomów w jądrach komórek somatycznych jest diploidalny.
5. Opracowano system membran zewnętrznych i wewnętrznych. Wewnętrzne dzielą komórkę na osobne przedziały - przedziały. Weź udział w tworzeniu organelli komórkowych.
6. Organelli jest wiele. Niektóre organelle są otoczone podwójną błoną: jądro, mitochondria, chloroplasty. W jądrze wraz z błoną i sokiem jądrowym znajdują się jąderko i chromosomy. Cytoplazma jest reprezentowana przez główną substancję (macierz, hialoplazmę), w której rozmieszczone są wtręty i organelle.
7. Duża liczba organelli jest ograniczona przez pojedynczą błonę (lizosomy, wakuole itp.)
8. W komórce eukariotycznej wyróżnia się organelle o znaczeniu ogólnym i szczególnym. Na przykład: znaczenie ogólne – jądro, mitochondria, EPS itp.; szczególne znaczenie mają mikrokosmki powierzchni chłonnej komórek nabłonka jelitowego, rzęski nabłonka tchawicy i oskrzeli.
9. Mitoza jest charakterystycznym mechanizmem reprodukcji w pokoleniach genetycznie podobnych komórek.
10. Charakterystyka procesu seksualnego. Tworzą się prawdziwe komórki płciowe – gamety.
11. Nie jest zdolny do wiązania wolnego azotu.
12. Oddychanie tlenowe zachodzi w mitochondriach.
13. Fotosynteza zachodzi w chloroplastach zawierających błony, które zwykle są ułożone w grana.
14. Eukarionty są reprezentowane przez formy jednokomórkowe, nitkowate i prawdziwie wielokomórkowe.

Główne elementy strukturalne komórki eukariotycznej

organoidy

Rdzeń. Struktura i funkcje.

Komórka ma jądro i cytoplazmę. Jądro komórkowe składa się z błony, soku jądrowego, jąderka i chromatyny. Rola funkcjonalna otoczka nuklearna polega na izolacji materiału genetycznego (chromosomów) komórki eukariotycznej z cytoplazmy z jej licznymi reakcjami metabolicznymi, a także na regulacji dwustronnych oddziaływań pomiędzy jądrem a cytoplazmą. Otoczka jądrowa składa się z dwóch błon oddzielonych przestrzenią okołojądrową. Ten ostatni może komunikować się z kanalikami siateczki cytoplazmatycznej.

Przez otoczkę jądrową przechodzi por o średnicy 80-90 nm. Obszar porów lub kompleks porów o średnicy około 120 nm ma pewną strukturę, co wskazuje na złożony mechanizm regulacji ruchów jądrowo-cytoplazmatycznych substancji i struktur. Liczba porów zależy od stanu funkcjonalnego komórki. Im wyższa aktywność syntetyczna w komórce, tym większa jest ich liczba. Szacuje się, że u niższych kręgowców, w erytroblastach, gdzie intensywnie powstaje i gromadzi się hemoglobina, na 1 µm 2 błony jądrowej przypada około 30 porów. W dojrzałych erytrocytach tych zwierząt, które zachowują swoje jądra, na 1 µg błony pozostaje do pięciu porów, tj. 6 razy mniej.

W obszarze kompleksu piór występuje tzw gęsta płyta - warstwa białkowa leżąca pod całą wewnętrzną błoną otoczki jądrowej. Struktura ta pełni przede wszystkim funkcję podtrzymującą, ponieważ w jej obecności kształt jądra zostaje zachowany, nawet jeśli obie błony otoczki jądrowej ulegną zniszczeniu. Zakłada się również, że regularne połączenie z substancją gęstej blaszki sprzyja uporządkowanemu ułożeniu chromosomów w jądrze międzyfazowym.

Podstawy sok nuklearny, Lub matryca, tworzą białka. Sok jądrowy tworzy wewnętrzne środowisko jądra, dlatego odgrywa ważną rolę w zapewnieniu prawidłowego funkcjonowania materiału genetycznego. Sok nuklearny zawiera nitkowaty, Lub włókniste, białka, z czym związana jest funkcja wsparcia: matryca zawiera także pierwotne produkty transkrypcji informacji genetycznej - heterojądrowe RNA (hn-RNA), które również tutaj są przetwarzane, zamieniając się w m-RNA (patrz 3.4.3.2).

Jądro reprezentuje strukturę, w której zachodzi powstawanie i dojrzewanie rybosomalny RNA (rRNA). Geny rRNA zajmują określone odcinki (w zależności od rodzaju zwierzęcia) jednego lub kilku chromosomów (u człowieka jest to 13-15 i 21-22 par) - organizatorzy jąderkowe, w obszarze których powstają jąderka. Takie obszary w chromosomach metafazowych wyglądają jak zwężenia i nazywane są zwężenia wtórne. Z Za pomocą mikroskopu elektronowego w jąderku identyfikuje się składniki nitkowate i ziarniste. Składnik nitkowaty (fibrylarny) jest reprezentowany przez kompleksy białek i gigantycznych cząsteczek prekursorowych RNA, z których następnie powstają mniejsze cząsteczki dojrzałego rRNA. W procesie dojrzewania włókienka przekształcają się w ziarna rybonukleoprotein (granulki), które stanowią składnik ziarnisty.

Struktury chromatyny w postaci grudek, rozproszone w nukleoplazmie, są międzyfazową formą istnienia chromosomów komórkowych

cytoplazma

W cytoplazma rozróżnij substancję główną (matrycę, hialoplazmę), inkluzje i organelle. Podstawowa substancja cytoplazmy wypełnia przestrzeń pomiędzy plazmalemmą, otoczką jądrową i innymi strukturami wewnątrzkomórkowymi. Zwykły mikroskop elektronowy nie ujawnia w nim żadnej wewnętrznej organizacji. Skład białek hialoplazmy jest zróżnicowany. Do najważniejszych białek zaliczają się enzymy glikolizy, metabolizmu cukrów, zasad azotowych, aminokwasów i lipidów. Szereg białek hialoplazmatycznych służy jako podjednostki, z których składają się struktury takie jak mikrotubule.

Główna substancja cytoplazmy tworzy prawdziwe wewnętrzne środowisko komórki, które jednoczy wszystkie struktury wewnątrzkomórkowe i zapewnia ich wzajemne oddziaływanie. Pełnienie przez macierz funkcji unifikującej i rusztowującej można wiązać z siecią mikrobeleczkowatą, wykrywaną za pomocą mikroskopu elektronowego dużej mocy, utworzoną z cienkich włókienek o grubości 2-3 nm, penetrujących całą cytoplazmę. Znaczna część wewnątrzkomórkowego ruchu substancji i struktur zachodzi przez hialoplazmę. Główną substancję cytoplazmy należy rozpatrywać w taki sam sposób, jak złożony układ koloidalny, zdolny do przejścia ze stanu zolu (płynnego) do stanu żelowego. W procesie takich przejść praca jest wykonywana. Aby zapoznać się z funkcjonalnym znaczeniem takich przejść, zobacz sekcję. 2.3.8.

Inkluzje(ryc. 2.5) nazywane są stosunkowo niestabilnymi składnikami cytoplazmy, które służą jako rezerwowe składniki odżywcze (tłuszcz, glikogen), produkty usuwane z komórki (granulki wydzielnicze) i substancje balastowe (niektóre pigmenty).

Organelle - Są to trwałe struktury cytoplazmy, które pełnią funkcje życiowe w komórce.

Organelle są izolowane Ogólne znaczenie I specjalny. Te ostatnie występują w znacznych ilościach w komórkach wyspecjalizowanych do pełnienia określonej funkcji, ale w małych ilościach można je znaleźć także w komórkach innych typów. Należą do nich np. mikrokosmki powierzchni chłonnej komórek nabłonka jelit, rzęski nabłonka tchawicy i oskrzeli, pęcherzyki synaptyczne, przenoszące substancje przenoszące wzbudzenie nerwowe z jednej komórki nerwowej do drugiej lub komórki narządu pracującego, miofibryle, od których zależy skurcz mięśni. Częścią kursu histologii jest szczegółowe badanie specjalnych organelli.

Organelle o ogólnym znaczeniu obejmują elementy układu kanalikowego i wakuolowego w postaci szorstkiej i gładkiej siateczki cytoplazmatycznej, kompleksu blaszkowatego, mitochondriów, rybosomów i polisomów, lizosomów, peroksysomów, mikrofibryli i mikrotubul, centrioli centrum komórkowego. Komórki roślinne zawierają również chloroplasty, w których zachodzi fotosynteza.

Kanalcewaja I układ wakuolowy utworzone przez połączone lub oddzielne cylindryczne lub spłaszczone (cysterny) wnęki, ograniczone błonami i rozprzestrzeniające się w cytoplazmie komórki. Często zbiorniki mają rozszerzenia przypominające bańki. W nazwanym systemie są surowy I gładka siateczka cytoplazmatyczna(patrz ryc. 2.3) Cechą strukturalną szorstkiej sieci jest przyłączenie polisomów do jej błon. Z tego powodu pełni funkcję syntezy określonej kategorii białek, które są w przeważającej mierze usuwane z komórki, na przykład wydzielane przez komórki gruczołowe. W obszarze szorstkiej sieci dochodzi do powstawania białek i lipidów błon cytoplazmatycznych oraz ich składania. Cysterny sieci szorstkiej, gęsto upakowane w warstwową strukturę, są miejscami najaktywniejszej syntezy białek i nazywane są ergastoplazma.

Błony gładkiej siateczki cytoplazmatycznej są pozbawione polisomów. Funkcjonalnie sieć ta jest związana z metabolizmem węglowodanów, tłuszczów i innych substancji niebiałkowych, takich jak hormony steroidowe (w gonadach, korze nadnerczy). Poprzez kanaliki i cysterny substancje, w szczególności materiał wydzielany przez komórkę gruczołową, przemieszczają się z miejsca syntezy do strefy pakowania w granulki. W obszarach komórek wątroby bogatych w gładkie struktury sieciowe szkodliwe substancje toksyczne i niektóre leki (barbiturany) ulegają zniszczeniu i neutralizacji. W pęcherzykach i kanalikach gładkiej sieci mięśni prążkowanych gromadzone są (odkładane) jony wapnia, które odgrywają ważną rolę w procesie skurczu.

Rybosom - jest to okrągła cząsteczka rybonukleoproteiny o średnicy 20-30 nm. Składa się z małych i dużych podjednostek, których połączenie zachodzi w obecności informacyjnego RNA (mRNA). Jedna cząsteczka mRNA zwykle łączy ze sobą kilka rybosomów niczym sznur paciorków. Ta struktura nazywa się polisom. Polisomy są swobodnie umiejscowione w głównej substancji cytoplazmy lub przyczepione do błon szorstkiej siateczki cytoplazmatycznej. W obu przypadkach służą jako miejsce aktywnej syntezy białek. Porównanie stosunku liczby polisomów wolnych i przyłączonych do błony w komórkach embrionalnych niezróżnicowanych i nowotworowych z jednej strony oraz w wyspecjalizowanych komórkach dorosłego organizmu z drugiej doprowadziło do wniosku, że białka powstają na polisomach hialoplazmy na własne potrzeby (na „domowy” użytek) danej komórki, natomiast na polisomach sieci ziarnistej syntetyzowane są białka, które są usuwane z komórki i wykorzystywane na potrzeby organizmu (np. enzymy trawienne, mleko matki) białka).

Kompleks płytkowy Golgiego utworzony przez zbiór dictyosomów w liczbie od kilkudziesięciu (zwykle około 20) do kilkuset, a nawet tysięcy na komórkę.

Dyktiosom(ryc. 2.6, A) jest reprezentowany przez stos 3-12 spłaszczonych cystern w kształcie dysku, z których krawędzi splecione są pęcherzyki (pęcherzyki). Ograniczona do pewnego obszaru (lokalna) ekspansja cystern powoduje powstawanie większych pęcherzyków (wakuoli). W zróżnicowanych komórkach kręgowców i ludzi diktiosomy gromadzą się zwykle w strefie okołojądrowej cytoplazmy. W kompleksie blaszkowym tworzą się pęcherzyki wydzielnicze lub wakuole, których zawartością są białka i inne związki, które należy usunąć z komórki. W tym przypadku prekursor wydzieliny (prosecret), wchodzący do dictyosomu ze strefy syntezy, ulega w nim pewnym przemianom chemicznym. Jest on również izolowany (segregowany) w formie „porcji”, które również są przykryte otoczką membranową. Lizosomy powstają w kompleksie blaszkowym. Diktiosomy syntetyzują polisacharydy, a także ich kompleksy z białkami (glikoproteinami) i tłuszczami (glikolipidami), które następnie można znaleźć w glikokaliksie błony komórkowej.

Powłoka mitochondrialna składa się z dwóch błon różniących się składem chemicznym, zestawem enzymów i funkcjami. Błona wewnętrzna tworzy wgłębienia w kształcie liścia (cristae) lub rurki (kanaliki). Przestrzeń ograniczona błoną wewnętrzną to matryca organelle. Za pomocą mikroskopu elektronowego wykrywa się w nim ziarna o średnicy 20-40 nm. Gromadzą jony wapnia i magnezu, a także polisacharydy, takie jak glikogen.

Matryca zawiera własny aparat do biosyntezy białek organelli. Jest reprezentowany przez 2 kopie kolistej cząsteczki DNA pozbawionej histonów (jak u prokariotów), rybosomów, zestawu transferowych RNA (tRNA), enzymów do replikacji DNA, transkrypcji i translacji informacji dziedzicznej. Aparat ten pod względem podstawowych właściwości: wielkości i budowy rybosomów, organizacji własnego materiału dziedzicznego jest podobny do aparatu prokariotycznego i różni się od aparatu biosyntezy białek w cytoplazmie komórki eukariotycznej (co potwierdza symbiotyczny hipoteza pochodzenia mitochondriów, patrz § 1.5) Geny własnego DNA kodują sekwencje nukleotydowe mitochondrialnego rRNA i tRNA, a także sekwencje aminokwasowe niektórych białek organelli, głównie jej wewnętrznej błony. Sekwencje aminokwasowe (struktura pierwotna) większości białek mitochondrialnych są kodowane w DNA jądra komórkowego i powstają na zewnątrz organelli w cytoplazmie.

Główną funkcją mitochondriów jest enzymatyczne pozyskiwanie energii z niektórych substancji chemicznych (poprzez ich utlenianie) i magazynowanie energii w biologicznie użytecznej formie (poprzez syntezę cząsteczek trifosforanu adenozyny -ATP). Ogólnie proces ten nazywa się utleniający(rozwiązanie. Składniki macierzy i błona wewnętrzna aktywnie uczestniczą w funkcji energetycznej mitochondriów. To właśnie z tą membraną związany jest łańcuch transportu elektronów (utlenianie) i syntetaza ATP, która katalizuje związaną z utlenianiem fosforylację ADP do ATP. Do funkcji ubocznych mitochondriów należy udział w syntezie hormonów steroidowych i niektórych aminokwasów (glutaminowych).

Lizosomy(ryc. 2.6, W) to pęcherzyki o średnicy zwykle 0,2-0,4 μm, które zawierają zestaw enzymów hydrolaz kwasowych, które katalizują hydrolityczny (w środowisku wodnym) rozkład kwasów nukleinowych, białek, tłuszczów i polisacharydów przy niskich wartościach pH. Ich otoczkę tworzy pojedyncza membrana, czasem pokryta na zewnątrz warstwą włóknistego białka (na obrazach dyfrakcji elektronów występują „obramowane” bąbelki). Funkcją lizosomów jest wewnątrzkomórkowe trawienie różnych związków i struktur chemicznych.

Pierwotne lizosomy(średnica 100 nm) nazywane są organellami nieaktywnymi, wtórny - organelle, w których zachodzi proces trawienia. Lizosomy wtórne powstają z lizosomów pierwotnych. Dzielą się na heterolizosomy(fagolizosomy) i autolizosomy(cytolizosomy). Po pierwsze (ryc. 2.6, G) materiał wchodzący do komórki z zewnątrz ulega trawieniu poprzez pinocytozę i fagocytozę, a po drugie, niszczone są struktury własne komórki, które spełniły swoją funkcję. Nazywa się lizosomy wtórne, w których kończy się proces trawienia pozostałości ciał(telolizosomy). Brakuje im hydrolaz i zawierają niestrawiony materiał.

Mikrociała tworzą zbiorową grupę organelli. Są to pęcherzyki o średnicy 0,1-1,5 µm ograniczone jedną membraną z drobnoziarnistą matrycą i często krystaloidalnymi lub amorficznymi wtrąceniami białkowymi. Do tej grupy zaliczają się w szczególności: peroksysomy. Zawierają enzymy oksydazowe, które katalizują powstawanie nadtlenku wodoru, który będąc toksycznym, ulega następnie zniszczeniu pod wpływem enzymu peroksydazy. Reakcje te biorą udział w różnych cyklach metabolicznych, na przykład w wymianie kwasu moczowego w komórkach wątroby i nerek. W komórce wątroby liczba peroksysomów sięga 70-100.

Organelle o ogólnym znaczeniu obejmują również pewne stałe struktury cytoplazmy pozbawione błon. Mikrotubule(ryc. 2.6, D) - formacje rurowe o różnej długości, o średnicy zewnętrznej 24 nm, szerokości prześwitu 15 nm i grubości ścianki około 5 nm. Występują w stanie wolnym w cytoplazmie komórek lub jako elementy strukturalne wici, rzęsek, wrzecion mitotycznych i centrioli. Wolne mikrotubule i mikrotubule rzęsek, wici i centrioli mają różną odporność na wpływy niszczące, na przykład chemiczne (kolchicyna). Mikrotubule zbudowane są ze stereotypowych podjednostek białek w wyniku ich polimeryzacji. W żywej komórce procesy polimeryzacji zachodzą jednocześnie z procesami depolimeryzacji. Stosunek tych procesów określa liczbę mikrotubul. W stanie wolnym mikrotubule pełnią funkcję podporową, determinując kształt komórek, a także są czynnikami kierunkowego ruchu składników wewnątrzkomórkowych.

Mikrofilamenty(ryc. 2.6, mi) nazywane są długimi, cienkimi strukturami, czasami tworzącymi wiązki i występującymi w całej cytoplazmie. Istnieje kilka różnych rodzajów mikrofilamentów. Mikrofilamenty aktynowe ze względu na obecność w nich białek kurczliwych (aktyny) uważa się je za struktury zapewniające komórkowe formy ruchu, na przykład ameboid. Przypisuje się im także rolę rusztowania i udział w organizacji wewnątrzkomórkowych ruchów organelli i obszarów hialoplazmy.

Wzdłuż obrzeży komórek pod plazmalemmą, a także w strefie okołojądrowej znajdują się wiązki mikrofilamentów o grubości 10 nm - Filenty pośrednie. W komórkach nabłonkowych, nerwowych, glejowych, mięśniowych, fibroblastach zbudowane są z różnych białek. Włókna pośrednie najwyraźniej pełnią mechaniczną funkcję rusztowania.

Mikrofibryle aktynowe i włókna pośrednie, takie jak mikrotubule, zbudowane są z podjednostek. Z tego powodu ich ilość zależy od stosunku procesów polimeryzacji i depolimeryzacji.

Charakterystyczne dla komórek zwierzęcych, części komórek roślinnych, grzybów i glonów centrum komórkowe, który zawiera centriole. Centriola(pod mikroskopem elektronowym) ma wygląd „wydrążonego” cylindra o średnicy około 150 nm i długości 300-500 nm. Jego ścianę tworzy 27 mikrotubul, pogrupowanych w 9 trójek. Funkcja centrioli obejmuje tworzenie nici wrzeciona mitotycznego, które są również tworzone przez mikrotubule. Centriole polaryzują proces podziału komórki, zapewniając separację chromatyd siostrzanych (chromosomów) w anafazie mitozy.

Komórka eukariotyczna ma szkielet komórkowy (cytoszkielet) z włókien wewnątrzkomórkowych (pierścienie) - początek XX wieku, ponownie odkryty pod koniec 1970 roku. Ta struktura pozwala komórce mieć własny kształt, czasami go zmieniając. Cytoplazma jest w ruchu. Cytoszkielet bierze udział w procesie przenoszenia organelli i uczestniczy w regeneracji komórek.

Mitochondria to złożone formacje z podwójną błoną (0,2-0,7 µm) i różnymi kształtami. Wewnętrzna membrana ma cristae. Błona zewnętrzna jest przepuszczalna dla prawie wszystkich substancji chemicznych, membrana wewnętrzna jest przepuszczalna tylko dla transportu aktywnego. Pomiędzy membranami znajduje się matryca. Mitochondria znajdują się tam, gdzie potrzebna jest energia. Mitochondria mają system rybosomów, cząsteczkę DNA. Mogą wystąpić mutacje (ponad 66 chorób). Z reguły są one związane z niewystarczającą energią ATP i często są związane z niewydolnością i patologiami układu krążenia. Liczba mitochondriów jest różna (w komórce trypanosomu jest 1 mitochondria). Ilość zależy od wieku, funkcji, aktywności tkanek (wątroba - ponad 1000).

Lizosomy to ciała otoczone elementarną błoną. Zawiera 60 enzymów (40 lizosomalnych, hydrolitycznych). Wewnątrz lizosomu panuje neutralne środowisko. Są aktywowane przez niskie wartości pH, dostając się do cytoplazmy (samotrawienie). Błony lizosomów chronią cytoplazmę i komórkę przed zniszczeniem. Tworzą się w kompleksie Golgiego (żołądek wewnątrzkomórkowy; mogą przetwarzać zużyte struktury komórkowe). Istnieją 4 typy. 1 – podstawowy, 2-4 – wtórny. Poprzez endocytozę substancja dostaje się do komórki. Pierwotny lizosom (granulat magazynujący) wraz z zestawem enzymów wchłania substancję i tworzy się wakuola trawienna (przy całkowitym trawieniu następuje rozkład na związki o niskiej masie cząsteczkowej). Niestrawione pozostałości pozostają w ciałach resztkowych, które mogą się kumulować (lizosomalne choroby spichrzeniowe). Ciała resztkowe, które gromadzą się w okresie embrionalnym, prowadzą do gargaleizmu, deformacji i mukopolisacharydoz. Lizosomy autofagiczne niszczą własne struktury komórki (niepotrzebne struktury). Może zawierać mitochondria, części kompleksu Golgiego. Często powstaje podczas postu. Może wystąpić po ekspozycji na inne komórki (czerwone krwinki).