Еукаріотична клітина, основні структурні компоненти, їх будова та функції: органоїди, цитоплазма, включення. Прокаріотична та еукаріотична клітини Функції еукаріотичних організмів

Прочитаємо інформацію .

Клітина- складна система, що складається з трьох структурно-функціональних підсистем поверхневого апарату, цитоплазми з органоїдами та ядра.

Еукаріоти(ядерні) – клітини, що володіють, на відміну від прокаріотів, оформленим клітинним ядром, обмеженим від цитоплазми ядерною оболонкою.

До еукаріотичних клітин відносять клітини тварин, людини, рослин та грибів.

Будова еукаріотичних клітин

Автоліз(Аутоліз) - саморозчинення живих клітин та тканин під дією їх власних гідролітичних ферментів, що руйнують структурні молекули. Відбувається в організмі при фізіологічних процесах: метаморфоз, автотомія, а також після смерті.

Ксантофілл- рослинний пігмент, що надає жовтого та коричневого кольору частинам рослин (жовтий колір листя, червоний колір моркви, помідор). Належить до групи каротиноїди.

Каротиноїди- Група рослинних пігментів - високомолекулярні вуглеводні. Накопичуються у хлоропластах і, головним чином, у хромопластах. До цієї групи відносять каротини та ксантофіли; з останніх найбільш поширені зеаксантин, капксантин, ксантин, лікопін, лютеїн. Беруть участь у процесі фотосинтезу, поглинаючи енергію синьої частини сонячного спектра; фарбують квіти, плоди, насіння, коренеплоди, а восени - і листя.

Тургор тканин- Внутрішній гідростатичний тиск у живій клітині, що викликає напругу клітинної оболонки.

Мітотичне веретено(веретено поділу) - структура, що виникає у клітинах еукаріотів у процесі поділу ядра (мітоз). Отримала свою назву за віддалену схожість форми з веретеном.

Цитоскелет- Клітковий каркас або скелет, що знаходиться в цитоплазмі живої клітини. Він присутній у всіх клітинах як у еукаріотів, так і у прокаріотів. Утворений з мікротрубочок та мікрофіламентів. Здійснює підтримку форми та рух клітини.

Фагоцитоз- процес, при якому клітини крові та тканин (фагоцити) захоплюють та перетравлюють збудників інфекційних захворювань та відмерлі клітини.

Фагоцити – загальна назва клітин: у крові – зернисті лейкоцити (гранулоцити), у тканинах – макрофаги. Процес відкритий І. І. Мечниковим у 1882 р.

Фагоцитоз – одна із захисних реакцій організму.

Піноцитоз- 1. захоплення клітинною поверхнею рідини з які у ній речовинами. 2. процес поглинання та внутрішньоклітинного руйнування макромолекул. Один з основних механізмів проникнення в клітину високомолекулярних сполук, зокрема білків та вуглеводно-білкових комплексів.

Використовувана література:

1.Біологія: повний довідник для підготовки до ЄДІ. / Г.І.Лернер. - М: АСТ: Астрель; Володимир; ВКТ, 2009

2.Біологія: навч. для учнів 11 класу загальноосвіт. Установ: Базовий рівень / За ред. проф. І.Н.Пономарьової. - 2-ге вид., перераб. - М: Вентана-Граф, 2008.

3.Біологія для вступників до вузів. Інтенсивний курс / Г.Л.Біліч, В.А.Крижанівський. - М: Видавництво Онікс, 2006.

4. Загальна біологія: навч. для 11 кл. загальноосвіт. установ/В.Б.Захаров, С.Г.Сонін. - 2-ге вид., стереотип. - М: Дрофа, 2006.

5.Біологія. Загальна біологія. 10-11 класи: навч. для загальноосвіт. установ: базовий рівень / Д. К. Бєляєв, П. М. Бородін, Н. Н. Воронцов та ін. під ред. Д.К.Бєляєва, Г.М.Димшиця; Ріс. акад. наук, Ріс. акад. освіти, вид-во «Освіта». - 9-те вид. - М: Просвітництво, 2010.

6. Біологія: учеб.-справ. посібник / А. Г. Лебедєв. М: АСТ: Астрель. 2009.

7.Біологія. Повний курс загальноосвітньої середньої школи: навчальний посібник для школярів та абітурієнтів / М.А.Валова, Н.А.Соколова, А.А. Кам'янський. - М.: Іспит, 2002.

Інтернет-ресурси, що використовуються:

Вікіпедія. Будова клітини

Характеристика еукаріотичних клітин

Середня величина еукаріотичної клітини – близько 13 мкм. Клітина розділена внутрішніми мембранами різні компартменти (реакційні простору). Три види органелчітко відмежовані від решти протоплазми (цитоплазми) оболонкою з двох мембран: клітинне ядро, мітохондрії та пластиди. Пластиди служать головним чином для фотосинтезу, а мітохондрії – для вироблення енергії. Всі пласти містять ДНК як носій генетичної інформації.

Цитоплазмамістить різні органели, у тому числі рибосоми, які є також у пластидах та мітохондріях. Усі органели лежать у матриксі.

Характеристика прокаріотичних клітин

Середня величина прокаріотів становить 5 мкм. У них немає ніяких внутрішніх мембран, крім випинання внутрішніх мембран та плазматичної мембрани. Замість клітинного ядра є нуклеоїд, позбавлений оболонки і що складається з однієї-єдиної молекули ДНК. Крім того, бактерії можуть містити ДНК у формі крихітних плазмід, подібних до позаядерних ДНК еукаріотів.

У прокаріотичних клітинах, здатних до фотосинтезу (синьо-зелені водорості, зелені та пурпурові бактерії), є різно структуровані великі випинання мембрани – тилакоїди, за своєю функцією відповідні пластидам еукаріотів Для прокаріотів характерна наявність муренового мішка – механічно міцного елемента клітинної стінки.

Основні компоненти еукаріотичної клітини. Їх будова та функції.

Оболонкаобов'язково містить плазматичну мембрану. Крім неї, у рослин та грибів є клітинна стінка, а у тварин – глікокалікс.

У рослин та грибів виділяють протопласт- весь вміст клітини, крім клітинної стінки.

Цитоплазма– це внутрішнє напіврідке середовище клітини. Складається з гіалоплазми, включень та органоїдів. У цитоплазмі виділяють екзоплазму (кортикальний шар, що лежить безпосередньо під мембраною, не містить органоїдів) ендоплазму (внутрішня частина цитоплазми).

Гіалоплазма(цитозоль) – це основна речовина цитоплазми, колоїдний розчин великих органічних молекул. Забезпечує взаємозв'язок усіх компонентів клітини

У ній відбуваються основні процеси обміну речовин, наприклад, гліколіз.

Увімкнення– це необов'язкові компоненти клітини, які можуть з'являтися та зникати залежно від стану клітини. Наприклад: краплі жиру, гранули крохмалю, білка зерна.

Органоїдибувають мембранні та немембранні.

Мембранні органоїди бувають одномембранні (ЕПС, АГ, лізосоми, вакуолі) та двомембранні(Пластиди, мітохондрії).

До немембранниморганоїдів відносяться рибосоми та клітинний центр.

Органоїди еукаріотичної клітини, їх будова та функції.

Ендоплазматична мережа- Одномембранний органоїд. Є системою мембран, що формують «цистерни» і канали, з'єднаних один з одним і обмежують єдиний внутрішній простір - порожнини ЕПС. Розрізняють два види ЕПС: 1) шорстка, що містить на своїй поверхні рибосоми, і 2) гладка, мембрани якої рибосом не несуть.

Функції: 1) транспорт речовин з однієї частини клітини в іншу; 2) поділ цитоплазми клітини на компартменти («відсіки»); 3) синтез вуглеводів і ліпідів (гладка ЕПС); 4) синтез білка (шорстка ЕПС)

Апарат Гольджі- Одномембранний органоїд. Є стопками сплощених «цистерн» з розширеними краями. З ними пов'язана система дрібних одномембранних бульбашок (бульбашки Гольджі). Кожна стопка зазвичай складається з 4-6-ти «цистерн», є структурно-функціональною одиницею апарату Гольджі і називається диктіосомою.

Функції апарату Гольджі: 1) накопичення білків, ліпідів, вуглеводів; 2) «упаковка» в мембранні бульбашки білків, ліпідів, вуглеводів; 4) секреція білків, ліпідів, вуглеводів; 5) синтез вуглеводів та ліпідів; 6) місце утворення лізосом.

Лізосоми- Одномембранні органоїди. Є дрібними бульбашками, що містять набір гідролітичних ферментів. Ферменти синтезуються на шорсткої ЕПС, переміщуються в апарат Гольджі, де відбувається їх модифікація та упаковка в мембранні бульбашки, які після відокремлення від апарату Гольджі стають власне лізосомами. Розщеплення речовин з допомогою ферментів називають лізисом.

Функції лізосом: 1) внутрішньоклітинне перетравлення органічних речовин; 2) знищення непотрібних клітинних та неклітинних структур; 3) участь у процесах реорганізації клітин.

Вакуолі- Одномембранні органоїди, являють собою «ємності», заповнені водними розчинами органічних та неорганічних речовин. Рідина, що заповнює рослинну вакуоль, називається клітинним соком.

Функції вакуолі: 1) накопичення та зберігання води; 2) регуляція водно-сольового обміну; 3) підтримання тургорного тиску; 4) накопичення водорозчинних метаболітів, запасних поживних речовин;

Мітохондріяобмежена двома мембранами. Зовнішня мембрана мітохондрій гладка, внутрішня утворює численні складки. кристи.Кристи збільшують площу поверхні внутрішньої мембрани, де розміщуються мультиферментні системи, що у процесах синтезу молекул АТФ. Внутрішній простір мітохондрій заповнений матриксом. У матриксі містяться кільцева ДНК, специфічні іРНК, рибосоми прокаріотичного типу, ферменти циклу Кребса.

Функції мітохондрій: 1) синтез АТФ; 2) кисневе розщеплення органічних речовин.

Пластидихарактерні лише рослинних клітин. Розрізняють три основні типи пластид: лейкопласти - безбарвні пластиди в клітинах незабарвлених частин рослин, хромопласти - пофарбовані пластиди зазвичай жовтого, червоного та оранжевого кольорів, хлоропласти - зелені пластиди.

Хлоропласти.У клітинах вищих рослин хлоропласти мають форму двоопуклої лінзи. Хлоропласти обмежені двома мембранами. Зовнішня мембрана гладка, внутрішня має складну складчасту структуру. Найменша складка називається тілакоїдом. Група тилакоїдів, покладених на зразок стопки монет, називається граною. У мембрани тилакоїдів вбудовані фотосинтетичні пігменти та ферменти, що забезпечують синтез АТФ. Головним фотосинтетичним пігментом є хлорофіл, який обумовлює зелений колір хлоропластів.

Внутрішній простір хлоропластів заповнений крутий. У стромі є кільцева ДНК, рибосоми, ферменти циклу Кальвіна, зерна крохмалю.

Функція хлоропластів: фотосинтез.

Функція лейкопластів: синтез, накопичення та зберігання запасних поживних речовин.

Хромопласти.У стромі є кільцева ДНК і пігменти - каротиноїди, що надають хромопластам жовте, червоне або помаранчеве забарвлення.

Функція хромопластів:фарбування квітів та плодів і тим самим залучення запилювачів та розповсюджувачів насіння.

Рибосоми- Неемембранні органоїди, діаметр приблизно 20 нм. Рибосоми складаються з двох субодиниць - великої та малої. Хімічний склад рибосом - білки та рРНК. Молекули рРНК становлять 50-63% маси рибосоми та утворюють її структурний каркас. Під час біосинтезу білка рибосоми можуть «працювати» поодинці або об'єднуватися в комплекси – полірибосоми (полісоми). ) . У таких комплексах вони пов'язані одна з одною однією молекулою іРНК. Об'єднання субодиниць у цілу рибосому відбувається в цитоплазмі, як правило, під час біосинтезу білка.

Функція рибосом:збирання поліпептидного ланцюжка (синтез білка).

Цитоскелетутворений мікротрубочками та мікрофіламентами. Мікротрубочки – циліндричні нерозгалужені структури. Основний хімічний компонент – білок тубулін. Мікротрубочки руйнуються під впливом колхіцину. Мікрофіламенти – нитки, складаються з білка актину. Мікротрубочки та мікрофіламенти утворюють у цитоплазмі складні переплетення.

Функції цитоскелета: 1) визначення форми клітини; 2) опора для органоїдів; 3) утворення веретена поділу; 4) участь у рухах клітини; 5) організація струму цитоплазми.

Клітинний центрвключає дві центріолі і центросферу. Центріоль являє собою циліндр, стінка якого утворена дев'ятьма групами з трьох мікротрубочок, що злилися. Центріолі об'єднані в пари, де вони розташовані під прямим кутом один до одного. Перед поділом клітини центріолі розходяться до протилежних полюсів і біля кожної з них виникає дочірня центріоля. Вони формують веретено поділу, що сприяє рівномірному розподілу генетичного матеріалу між дочірніми клітинами.

Функції: 1) забезпечення розходження хромосом до полюсів клітини під час мітозу або мейозу; 2) центр організації цитоскелета.

Еукаріотичні клітинивід найпростіших організмів до клітин вищих рослин та ссавців, відрізняються складністю та різноманітністю структури. Типовою еукаріотичної клітининемає, але з тисяч типів клітин можна назвати загальні риси. Кожна еукаріотична клітинаскладається з цитоплазми та ядра.

Будова еукаріотичної клітини.

Плазмалемма(клітинна оболонка) тварин клітин утворена мембраною, покритою зовні шаром глікокаліксу завтовшки 10-20 нм. Плазмалеммавиконує відмежовуючу, бар'єрну, транспортну та рецепторну функції. Завдяки властивості вибіркової проникності плазмалема регулює хімічний склад внутрішнього середовища клітини. У плазмалемі розміщені молекули рецепторів, які вибірково розпізнають певні біологічно активні речовини (гормони). У пластах та шарах сусідні клітини утримуються завдяки наявності різного виду контактів, які представлені ділянками плазмалеми, що мають особливу будову. Зсередини до мембрани примикає кортикальний шар. цитоплазмизавтовшки 0,1-0,5 мкм.

цитоплазма.У цитоплазмі перебуває ціла низка оформлених структур, мають закономірні особливості будови та поведінки у різні періоди життєдіяльності клітини. Кожна з цих структур має певну функцію. Звідси виникло зіставлення їх із органами цілого організму, у зв'язку з чим вони отримали назву органели, або органоїди. У цитоплазмі відкладаються різні речовини – включення (глікоген, краплі жиру, пігменти). Цитоплазма пронизана мембранами ендоплазматичної мережі.

Ендоплазматична мережа (ЕРС). Ендоплазматична мережа – це розгалужена мережа каналів та порожнин у цитоплазмі клітини, утворена мембранами. На мембранах каналів є численні ферменти, що забезпечують життєдіяльність клітини. Розрізняють 2 види мембран ЕРС - гладкі та шорсткі. На мембранах гладкої ендоплазматичної мережізнаходяться ферментні системи, що беруть участь у жировому та вуглеводному обміні. Основна функція шорсткої ендоплазматичної мережі- синтез білків, що здійснюється у рибосомах, прикріплених до мембран. Ендоплазматична мережа- це загальна внутрішньоклітинна циркуляційна система, каналами якої транспортуються речовини всередині клітини і з клітини в клітину.

Рибосомиздійснюють функцію синтезу білків. Рибосоми є сферичні частинки діаметром 15-35нм, що складаються з 2 субодиниць нерівних розмірів і містять приблизно рівну кількість білків і РНК . Рибосоми у цитоплазмі розташовуються або прикріплюються до зовнішньої поверхні мембран ендоплазматичної мережі. Залежно від типу синтезованого білка рибосоми можуть об'єднуватися в комплекси - полірибосоми. Рибосоми є у всіх типах клітин.

Гольджі комплекс.Основним структурним елементом комплексу Гольджіє гладкою мембраною, яка утворює пакети сплощених цистерн, або великі вакуолі, або дрібні бульбашки. Цистерни комплексу Гольджі пов'язані з каналами ендоплазматичної мережі. Синтезовані на мембранах ендоплазматичної мережі білки, полісахариди, жири транспортуються до комплексу, конденсуються всередині його структур і "упаковуються" у вигляді секрету, готового до виділення, або використовуються в самій клітині у процесі її життєдіяльності.

Мітохондрії.Загальне поширення мітохондрій у тваринному та рослинному світі вказують на важливу роль, яку мітохондріїграють у клітці. Мітохондріїмають форму сферичних, овальних та циліндричних тілець, можуть бути ниткоподібної форми. Розміри мітохондрій 0,2-1мкм у діаметрі, до 5-7мкм у довжину. Довжина ниткоподібних форм сягає 15-20мкм. Кількість мітохондрій у клітинах різних тканин неоднакова, їх більше там, де інтенсивні синтетичні процеси (печінка) чи великі витрати енергії. Стінка мітохондрій складається з 2-х мембран - зовнішньої та внутрішньої. Зовнішня мембрана гладка, а від внутрішньої внутрішньо органоїду відходять перегородки - гребені, або кристи. На мембранах христ знаходяться численні ферменти, що беруть участь в енергетичному обміні. Основна функція мітохондрій - синтез АТФ.

Лізосоми- невеликі овальні тільця діаметром близько 0,4 мкм, оточені однією тришаровою мембраною. У лізосомах знаходиться близько 30 ферментів, здатних розщеплювати білки, нуклеїнові кислоти, полісахариди, ліпіди та ін. Розщеплення речовин за допомогою ферментів називається лізисомтому і органоїд названо лізосомою. Вважають, що лізосоми утворюються із структур комплексу Гольджі або безпосередньо з ендоплазматичної мережі. Функції лізосом : внутрішньоклітинне перетравлення харчових речовин, руйнування структури самої клітини при її відмиранні в ході ембріонального розвитку, коли відбувається заміна зародкових тканин на постійні та в ряді інших випадків.

Центріолі.Клітинний центр складається з двох дуже маленьких тілець циліндричної форми, розташованих під прямим кутом один до одного. Ці тільця називаються центріолями. Стінка центріолі складається з 9 пар мікротрубочок. Центріолі здатні до самоскладання і відносяться до органів цитоплазми, що самовідтворюються. Центріолі відіграють важливу роль у клітинному поділі: від них починається зростання мікротрубочок, що утворюють веретено поділу.

Ядро.Ядро – найважливіша складова частина клітини. Воно містить молекули ДНК і тому виконує дві основні функції: 1) зберігання та відтворення генетичної інформації; 2) регуляція процесів обміну речовин, що протікають у клітині. Клітина втратила ядроне може існувати. Ядро також нездатне до самостійного існування. Більшість клітин має одне ядро, але можна спостерігати 2-3 ядра в одній клітині, наприклад, у клітинах печінки. Відомі багатоядерні клітини з кількістю ядер на кілька десятків. Форми ядер залежить від форми клітини. Ядра бувають кулясті, багатолопатеві. Ядро оточене оболонкою, що складається з двох мембран, що мають звичайну тришарову будову. Зовнішня ядерна мембрана вкрита рибосомами, внутрішня мембрана гладка. Головну роль життєдіяльності ядра грає обмін речовин між ядром і цитоплазмою. Вміст ядра включає ядерний сік, або каріоплазму, хроматин та ядерце. До складу ядерного соку входять різні білки, у тому числі більшість ферментів ядра, вільні нуклеотиди, амінокислоти, продукти діяльності ядерця та хроматину, що переміщуються з ядра до цитоплазми. Хроматинмістить ДНК, білки і являє собою спіралізовані та ущільнені ділянки хромосом. Ядрішкоявляє собою щільне округле тільце, що міститься в ядерному соку. Число ядерців коливається від 1 до 5-7 і більше. Ядерця є тільки в ядрах, що не діляться, під час мітозу вони зникають, а після завершення розподіл утворюються знову. Ядро не є самостійним органоїдом клітини, воно позбавлене мембрани і утворюється навколо ділянки хромосоми, в якій закодована структура рРНК. У ядерці формуються рибосоми, які потім переміщуються до цитоплазми. Хроматиномназивають глибки, гранули і сетевидні структури ядра, що інтенсивно забарвлюються деякими барвниками і відмінні формою від ядерця.

Найчастіше еукаріотичні клітини входять до складу багатоклітинних організмів. Однак у природі є чимало одноклітинних еукаріотів, які у структурному відношенні є клітиною, а у фізіологічному – цілим організмом. У свою чергу, еукаріотичні клітини, що є частиною багатоклітинного організму, не здатні до самостійного існування. Їх прийнято ділити на клітини рослин, тварин та грибів. Кожні з них мають свої особливості і мають свої підтипи клітин, що формують різні тканини.

Незважаючи на різноманітність, всі еукаріоти мають спільного предка, який, ймовірно, з'явився в процесі .

У клітинах одноклітинних еукаріотів (найпростіших) є структурні утворення, що виконують на клітинному рівні функції органів. Так у інфузорій є клітинні рот і ковтка, порошиця, травні та скорочувальні вакуолі.

У всіх еукаріотичних клітинах виділяють, відокремлену від зовнішнього середовища. У цитоплазмі є відмежовані від неї вже своїми мембранами та різні органоїди клітини. У ядрі знаходиться ядерце, хроматин, ядерний сік. У цитоплазмі присутні численні (більші, ніж у прокаріотів), різні включення.

Для еукаріотів характерна висока впорядкованість внутрішнього вмісту. Така компартментаціядосягається за рахунок поділу клітини на частини мембранами. Таким чином, у клітині досягається поділ біохімічних процесів. Молекулярний склад мембран, набір речовин та іонів на їх поверхні відрізняється, що зумовлює їх функціональну спеціалізацію.

У цитоплазмі присутні білки-ферменти гліколізу, обміну цукрів, азотистих основ, амінокислот та ліпідів. З певних білків відбувається складання мікротрубочок. Цитоплазма виконує об'єднуючу та каркасну функції.

Включення - це відносно непостійні компоненти цитоплазми, що є запасами поживних речовин, гранули секрету (продукти для виведення з клітини), баласт (ряд пігментів).

Органели постійні та виконують життєво важливі функції. Серед них є органели загального значення ( , рибосоми, полісоми, мікрофібрили і , центріолі , та інші ) і спеціальні у клітин, що спеціалізувалися (мікроворсинки, вії, синаптичні бульбашки та ін).

Будова тваринної еукаріотичної клітини

Еукаріотичні клітини здатні до ендоцитозу (захоплення поживних речовин цитоплазматичною мембраною).

Еукаріот (якщо вона є) іншої хімічної природи порівняно з прокаріотами. В останніх її основу складає муреїн. У рослин – це в основному целюлоза, а у грибів – хітин.

Генетичний матеріал еукаріотів міститься в ядрі і упакований у хромосоми, які є комплексом ДНК і білків (в основному гістонів).

До еукаріотів належать царства рослин, тварин, грибів.

Основні ознаки еукаріотів.

1. Клітина розділена на цитоплазму та ядро.
2. Більшість ДНК зосереджена в ядрі. Саме ядерна ДНК відповідає за більшу частину процесів життєдіяльності клітини та за передачу спадковості дочірнім клітинам.
3. Ядерна ДНК розчленована на нитки, не замкнуті у кільця.
4. Нитки ДНК лінійно витягнуті всередині хромосом, чітко видно у процесі мітозу. Набір хромосом в ядрах диплоїдних соматичних клітин.
5. Розвинена система зовнішніх та внутрішніх мембран. Внутрішні ділять клітину окремі відсіки – компартменти. Беруть участь у освіті органоїдів клітини.
6. Органоїдів багато. Деякі органоїди оточені подвійною мембраною: ядро, мітохондрії, хлоропласти. У ядрі, поряд з оболонкою та ядерним соком, виявляється ядерце та хромосоми. Цитоплазма представлена ​​основною речовиною (матриксом, гіалоплазмою) в якій розподілені включення та органели.
7. Велика кількість органел обмежена одинарною мембраною (лізосоми, вакуолі тощо)
8. В еукаріотичній клітині виділяють органели загального та спеціального значення. Наприклад: загального значення – ядро, мітохондрії, ЕПС тощо; спеціального значення - мікроворсинки всмоктуючої поверхні епітеліальної клітини кишечника, вії епітелію трахеї та бронхів.
9. Характерний мітоз – механізм відтворення у поколіннях генетично подібних клітин.
10. Властивий статевий процес. Утворюються справжні статеві клітини – гамети.
11. Не здатні до фіксації вільного азоту.
12. Аеробне дихання відбувається у мітохондріях.
13. Фотосинтез проходить у хлоропластах, що містять мембрани, які зазвичай укладені в грани.
14. Еукаріоти представлені одноклітинними, нитчастими та багатоклітинними формами.

Основні структурні компоненти еукаріотичної клітини

органоїди

Ядро. Будова та функції.

У клітині виділяють ядро ​​та цитоплазму. Клітинне ядроскладається з оболонки, ядерного соку, ядерця та хроматину. Функціональна роль ядерної оболонкиполягає в відокремленні генетичного матеріалу (хромосом) еукаріотичної клітини від цитоплазми з властивими їй численними метаболічними реакціями, а також регулювання двосторонніх взаємодій ядра і цитоплазми. Ядерна оболонка і двох мембран, розділених околоядерным (перинуклеарным) простором. Останнє може повідомлятися з канальцями цитоплазматичної мережі.

Ядерна оболонка пронизана порожню діаметром 80-90нм. Область пори або поровий комплекс з діаметром близько 120нм має певну будову, що вказує на складний механізм регулювання ядерно-цитоплазматичних переміщень речовин і структур. Кількість пір залежить від функціонального стану клітини. Що синтетична активність у клітині, то більше вписувалося їх число. Підраховано, що у нижчих хребетних тварин в еритробластах, де інтенсивно утворюється та накопичується гемоглобін, на 1мкм 2 ядерної оболонки припадає близько 30пор. У зрілих еритроцитах названих тварин, які зберігають ядра, на 1мк»г оболонки залишається до п'яти, тобто. у 6 разів менше.

В області перового комплексу починається так звана щільна платівка - білковий шар, що підстилає протягом усього внутрішню мембрану ядерної оболонки. Ця структура виконує передусім опорну функцію, оскільки за її наявності форма ядра зберігається у разі руйнації обох мембран ядерної оболонки. Припускають також, що закономірний зв'язок з речовиною щільної платівки сприяє упорядкованому розташуванню хромосом в інтерфазному ядрі.

Основу ядерного соку,або матриксу,становлять білки. Ядерний сік утворює внутрішнє середовище ядра, у зв'язку з чим він відіграє у забезпеченні нормального функціонування генетичного матеріалу. У складі ядерного соку присутні нитчасті,або фібрилярні, білки,з якими пов'язане виконання опорної функції: у матриксі знаходяться також первинні продукти транскрипції генетичної інформації - гетероядерні РНК (гя-РНК), які тут же піддаються процесингу, перетворюючись на м-РНК (див. 3.4.3.2).

Ядрішкоявляє собою структуру, в якій відбувається освіта та дозрівання рибосомальнихРНК (РРНК). Гени рРНК займають певні ділянки (залежно від виду тварини) однієї або кількох хромосом (у людини 13-15і 21-22пари) - ядерцеві організатори, в області яких і утворюються ядерця. Такі ділянки у метафазних хромосомах виглядають як звуження та називаються вторинними перетяжками. Здопомогою електронного мікроскопа в ядерці виявляють нитчастий та зернистий компоненти. Нитчастий (фібрилярний) компонент представлений комплексами білка та гігантських молекул РНК-попередниць, з яких потім утворюються дрібніші молекули зрілих рРНК. У процесі дозрівання фібрили перетворюються на рибонуклеопротеїнові зерна (гранули), якими представлений зернистий компонент.

Хроматинові структури у вигляді глибок,розсіяних у нуклеоплазмі, є інтерфазною формою існування хромосом клітини

цитоплазма

У цитоплазмірозрізняють основну речовину (матрикс, гіалоплазма), включення та органели. Основна речовина цитоплазмизаповнює простір між плазмалемою, ядерною оболонкою та іншими внутрішньоклітинними структурами. Звичайний електронний мікроскоп не виявляє в ньому будь-якої внутрішньої організації. Білковий склад гіалоплазми різноманітний. Найважливіші з білків представлені ферментами гаїколізу, обміну Сахаров, азотистих основ, амінокислот та ліпідів. Ряд білків гіалоплазми служить субодиницями, у тому числі відбувається складання таких структур, як микротрубочки.

Основна речовина цитоплазми утворює справжнє внутрішнє середовище клітини, яка поєднує всі внутрішньоклітинні структури та забезпечує взаємодію їх один з одним. Виконання матриксом об'єднуючої, а також каркасної функції може бути пов'язане з мікропотужної мережі, що виявляється за допомогою надпотужного електронного мікроскопа, утвореної тонкими фібрилами товщиною 2-3нм і пронизує всю цитоплазму. Через гіалоплазму здійснюється значний обсяг внутрішньоклітинних переміщень речовин та структур. Основну речовину цитоплазми слід розглядати так само, як складну колоїдну систему, здатну переходити із золеподібного (рідкого) стану в гелеподібний. У процесі таких переходів відбувається робота. Про функціональне значення таких переходів див. 2.3.8.

Увімкненнями(рис. 2.5) називають відносно непостійні компоненти цитоплазми, які служать запасними поживними речовинами (жир, глікоген), продуктами, що підлягають виведенню з клітини (гранули секрету), баластними речовинами (деякі пігменти).

Органели - це постійні структури цитоплазми, що виконують у клітині життєво важливі функції.

Виділяють органели загального значенняі спеціальні.Останні у значній кількості присутні у клітинах, спеціалізованих до виконання певної функції, але у незначній кількості можуть зустрічатися і в інших типах клітин. До них відносять, наприклад, мікроворсинки всмоктуючої поверхні епітеліальної клітини кишечника, вії епітелію трахеї та бронхів, синаптичні бульбашки, транспортуючі речовини-переносники нервового збудження з однієї нервової клітини на іншу або клітину робочого органу, міофібрили, від яких залежить скорочення м'язів. Детальний розгляд спеціальних органел входить до завдання курсу гістології.

До органелів загального значення відносять елементи канальцевої та вакуолярної системи у вигляді шорсткої та гладкої цитоплазматичної мережі, пластинчастий комплекс, мітохондрії, рибосоми та полісоми, лізосоми, пероксисоми, мікрофібрили та мікротрубочки, центріолі клітинного центру. У рослинних клітинах виділяють також хлоропласту, у яких відбувається фотосинтез.

Канальцеваі вакуолярна системиутворені сполученими або окремими трубчастими або сплощеними (цистерна) порожнинами, обмеженими мембранами і клітини, що розповсюджуються по всій цитоплазмі. Нерідко цистерни мають міхурові розширення. У названій системі виділяють шорсткуі гладку цитоплазматичну мережу(див. рис. 2.3). Особливість будови шорсткої мережі полягає у прикріпленні до її мембран полісом. В силу цього вона виконує функцію синтезу певної категорії білків, переважно видаляються з клітини, наприклад секретуються клітинами залоз. В області шорсткої мережі відбувається утворення білків та ліпідів цитоплазматичних мембран, а також їх складання. Щільно упаковані в шарувату структуру цистерни шорсткої мережі є ділянками найбільш активного синтезу білка і називаються ергастоплазмою.

Мембрани гладкої цитоплазматичної мережі позбавлені полісу. Функціонально ця мережа пов'язана з обміном вуглеводів, жирів та інших речовин небілкової природи, наприклад, стероїдних гормонів (у статевих залозах, кірковому шарі надниркових залоз). По канальцях і цистернах відбувається переміщення речовин, зокрема секретованого залізистою клітиною матеріалу, від місця синтезу в зону упаковки гранули. У ділянках печінкових клітин, багатих структурами гладкої мережі, руйнуються та знешкоджуються шкідливі токсичні речовини, деякі ліки (барбітурати). У бульбашках і канальцях гладкої мережі поперечно-смугастої мускулатури зберігаються (депонуються) іони кальцію, що відіграють важливу роль у процесі скорочення.

Рибосома - це округла рибонуклеопротеїнова частка діаметром 20-30нм. Вона складається з малої та великої субодиниць, об'єднання яких відбувається у присутності матричної (інформаційної) РНК (мРНК). Одна молекула мРНК зазвичай поєднує кілька рибосом на кшталт нитки намиста. Таку структуру називають полісомою.Полісоми вільно розташовуються в основному речовині цитоплазми або прикріплені до мембран шорсткої цитоплазматичної мережі. В обох випадках вони є місцем активного синтезу білка. Порівняння співвідношення кількості вільних і прикріплених до мембран полісом в ембріональних недиференційованих і пухлинних клітинах, з одного боку, і в спеціалізованих клітинах дорослого організму з іншого, привело до висновку, що на полісомах гіалоплазми утворюються білки для власних потреб (для «домашнього» користування) цієї клітини, тоді як на полісомах гранулярної мережі синтезуються білки, що виводяться з клітини та використовуються на потреби організму (наприклад, травні ферменти, білки грудного молока).

Пластинчастий комплекс Гол'джіутворений сукупністю диктіосом числом від кількох десятків (зазвичай близько 20) до кількох сотень і навіть тисяч на клітину.

Диктіосома(Рис. 2.6, А) представлена ​​чаркою з 3-12 сплощених дископодібних цистерн, від країв яких відшнуровуються бульбашки (везикули). Обмежені певною ділянкою (локальні) розширення цистерн дають більші бульбашки (вакуолі). У диференційованих клітинах хребетних тварин та людини диктіосоми зазвичай зібрані у навколоядерній зоні цитоплазми. У пластинчастому комплексі утворюються секреторні бульбашки або вакуолі, вміст яких складають білки та інші сполуки, що підлягають виведенню із клітини. При цьому попередник секрету (просекрет), що надходить у диктіосому із зони синтезу, піддається в ній деяким хімічним перетворенням. Він також відокремлюється (сегрегується) у вигляді «порцій», які відразу одягаються мембранною оболонкою. У пластинчастому комплексі утворюються лізосоми. У диктіосомах синтезуються полісахариди, а також їх комплекси з білками (глікопротеїни) та жирами (гліколіпіди), які потім можна виявити в глікоколіксі клітинної оболонки.

Оболонка мітохондрій складається з двох мембран, що розрізняються за хімічним складом, набором ферментів та функцій. Внутрішня мембрана утворює вп'ячування листоподібної (кристи) або трубчастої (тубули) форми. Простір, обмежений внутрішньою мембраною, становить матриксорганели. У ньому за допомогою електронного мікроскопа виявляються зерна діаметром 20-40нм. Вони накопичують іони кальцію та магнію, а також полісахариди, наприклад, глікоген.

У матриксі розміщено свій апарат біосинтезу білка органели. Він представлений 2-б копіями кільцевої та позбавленої гістонів (як у прокаріотів) молекули ДНК, рибосомами, набором транспортних РНК (тРНК), ферментами редуплікації ДНК, транскрипції та трансляції спадкової інформації. За основними властивостями: розмірами і структурою рибосом, організації власного спадкового матеріалу -цей апарат схожий з таким у прокаріотів і відрізняється від апарату біосинтезу білка цитоплазми еукаріотичної клітини (чим підтверджується симбіотична гіпотеза походження мітохондрій; див. § 1). мітохондріальні рРНК і тРНК, а також послідовності амінонокислот деяких білків органели, головним чином її внутрішньої мембрани. Амінокислотні послідовності (первинна структура) більшості білків мітохондрій закодовані в ДНК клітинного ядра і утворюються поза органелою в цитоплазмі.

Головна функція мітохондрій полягає в ферментативному вилученні з певних хімічних речовин енергії (шляхом їх окислення) і накопиченні енергії в формі, що біологічно використовується (шляхом синтезу молекул аденозинтрифосфату -АТФ). Загалом цей процес називається окисним(розформування.В енергетичній функції мітохондрій беруть активну участь компоненти матриксу та внутрішня мембрана. Саме з цією мембраною пов'язані ланцюг переносу електронів (окислення) та АТФ-синтетазу, що каталізує пов'язане з окисленням фосфорилювання АДФ в АТФ. Серед побічних функцій мітохондрій можна назвати участь у синтезі стероїдних гормонів та деяких амінокислот (глутамінова).

Лізосоми(Рис. 2.6, У) є бульбашки діаметром зазвичай 0,2-0,4мкм, які містять набір ферментів кислих гідролаз, що каталізують при низьких значеннях рН гідролітичне (у водному середовищі) розщеплення нуклеїнових кислот, білків, жирів, полісахаридів. Їхня оболонка утворена одинарною мембраною, покритою іноді зовні волокнистим білковим шаром (на електронограмах «окаймлені» бульбашки). Функція лізосом - внутрішньоклітинне перетравлення оазличних хімічних сполук та структур.

Первинними лізосомами(діаметр 100нм) називають неактивні органели, вторинними - органели, у яких відбувається процес перетравлення. Побічні лізосоми утворюються з первинних. Вони поділяються на гетеролізоми(фаголізосоми) та аутолізосоми(Цитолизосоми). По-перше (рис. 2.6, Г) перетравлюється матеріал, що надходить у клітину ззовні шляхом піноцитозу і фагоцитозу, по-друге руйнуються власні структури клітини, які завершили свою функцію. Вторинні лізосоми, в яких процес перетравлення завершено, називають залишковими тільцями(Телолізоми). Вони відсутні гідролази і міститься неперетравлений матеріал.

Мікротельця складають збірну групу органел. Це обмежені однією мембраною бульбашки діаметром 0,1-1,5мкм з дрібнозернистим матриксом і часто кристалоїдними або аморфними білковими включеннями. До цієї групи відносять, зокрема, пероксисоми.Вони містять ферменти оксидази, що каталізують утворення пероксиду водню, який, будучи токсичним, потім руйнується під дією ферменту пероксидази. Ці реакції включені в різні метаболічні цикли, наприклад, в обмін сечової кислоти в клітинах печінки та нирок. У печінковій клітині число пероксисом досягає 70-100.

До органел загального значення відносять також деякі постійні структури цитоплазми, позбавлені мембран. Мікротрубочки(Рис.2.6, Д) - трубчасті утворення різної довжини із зовнішнім діаметром 24нм, шириною просвіту 15нм та товщиною стінки близько 5нм. Зустрічаються у вільному стані у цитоплазмі клітин або як структурні елементи джгутиків, вій, мітотичного веретена, центріолей. Вільні мікротрубочки і мікротрубочки вій, джгутиків і центріолей мають різну стійкість до руйнівних впливів, наприклад хімічних (колхіцин). Мікротрубочки будуються із стереотипних субодиниць білкової природи шляхом їх полімеризації. У живій клітині процеси полімеризації протікають одночасно з процесами деполімеризації. Співвідношенням цих процесів визначається кількість мікротрубочок. У вільному стані микротрубочки виконують опорну функцію, визначаючи форму клітин, і навіть є чинниками спрямованого переміщення внутрішньоклітинних компонентів.

Мікрофіламентами(Рис. 2.6, Е) називають довгі, тонкі утворення, що іноді утворюють пучки і виявляються по всій цитоплазмі. Існує кілька різних типів мікрофіламентів. Актинові мікрофіламентизавдяки присутності в них скоротливих білків (актин) розглядають як структури, що забезпечують клітинні форми руху, наприклад, амебоїдні. Їм приписують також каркасну роль та участь в організації внутрішньоклітинних переміщень органел та ділянок гіалоплазми.

По периферії клітин під плазмалемою, а також у навколоядерній зоні виявляються пучки мікрофіламентів завтовшки 10нм. проміжні філстенти.В епітеліальних, нервових, гліальних, м'язових клітинах, фібробластах вони збудовані з різних білків. Проміжні філаменти виконують, мабуть, механічну, каркасну функцію.

Актинові мікрофібрили та проміжні філаменти, як і мікротрубочки, побудовані із субодиниць. Внаслідок цього їх кількість залежить від співвідношення процесів полімеризації та деполімеризації.

Для тварин клітин, частини клітин рослин, грибів та водоростей характерний клітинний центр,до складу якого входять центріолі. Центріол(Під електронним мікроскопом) має вигляд «порожнистого» циліндра діаметром близько 150нм і довжиною 300-500нм. Її стінка утворена 27мікротрубочками, згрупованими в 9триплетів. До функції центріолей входить утворення ниток мітотичного веретена, які також утворені мікротрубочками. Центріолі поляризують процес поділу клітини, забезпечуючи розбіжність сестринських хроматид (хромосом) в анафазі мітозу.

Еукаріотична клітина має клітинний скелет (цитоскелет) із внутрішньоклітинних волокон (Кільців) – початок ХХ століття, наприкінці 1970 року знову відкритий. Ця структура дозволяє клітині мати свою форму, іноді змінюючи її. Цитоплазма перебуває у русі. Цитоскелет бере участь у процесі перенесення органоїдів, бере участь у регенерації клітин.

Мітохондрії – складні утворення з подвійною мембраною (0,2-0,7 мкм) та різною формою. Внутрішня мембрана має кристи. Зовнішня мембрана проникна практично всім хімічних речовин, внутрішня – лише активний транспорт. Між мембранами – матрикс. Мітохондрії розташовуються там, де потрібна енергія. Мітохондрії мають систему рибосом, молекулу ДНК. Можливе виникнення мутацій (66 захворювань). Як правило, вони пов'язані з недостатньою енергією АТФ, часто пов'язані із серцево-судинною недостатністю, патологіями. Кількість мітохондрій різна (у клітині трипаносоми-1 мітохондрія). Кількість залежить від віку, функції, активності тканини (печінка – понад 1000).

Лізосоми – тільця, оточені елементарною мембраною. Містять 60 ферментів (40 лізосомальних, гідролітичних). Усередині лізосоми – нейтральне середовище. Активізуються низькими значеннями рН, виходячи в цитоплазму (самоперетравлення). Мембрани лізосом захищають цитоплазму та клітину від руйнування. Утворюються в комплексі Гольджі (внутрішньоклітинний шлунок, можуть переробляти клітини, що відпрацювали своє структури). Є 4 види. 1-первинні, 2-4 – вторинні. За допомогою ендоцитозу у клітину потрапляє речовина. Первинна лізосома (запасаюча гранула) з набором ферментів, поглинає речовину та утворюється травна вакуоль (при повному перетравленні розщеплення йде до низькомолекулярних сполук). Неперетравлені залишки залишаються в залишкових бичках, які можуть накопичуватися (лізосомні хвороби накопичення). Залишкові тільця, що накопичуються в ембріональному періоді, призводять до гаргалеїзму, каліцтв, мукополісахаридозів. Аутофагуючі лізосоми знищують власні структури клітини (непотрібні структури). Можуть утримувати мітохондрії, частини комплексу Гольджі. Часто утворюються при голодуванні. Можуть виникати за впливу інших клітин (еритроцити).