Человеческая клетка строение: Строение клетки человека и ее функции в организме

Содержание

Строение клетки

Клетки, образующие ткани растений и животных, значительно различаются по форме, размерам и внутреннему строению. Однако все они обнаруживают сходство в главных чертах процессов жизнедеятельности, обмена веществ, в раздражимости, росте, развитии, способности к изменчивости.

Биологические превращения, происходящие в клетке, неразрывно связаны с теми структурами живой клетки, которые отвечают за выполнение гой или иной функции. Такие структуры получили название органоидов.

Клетки всех типов содержат три основных, неразрывно связанных между собой компонента:

  1. структуры, образующие ее поверхность: наружная мембрана клетки, или клеточная оболочка, или цитоплазматическая мембрана;
  2. цитоплазма с целым комплексом специализированных структур — органоидов (эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии и пластиды, комплекс Гольджи и лизосомы, клеточный центр), присутствующих в клетке постоянно, и временных образований, называемых включениями;
  3. ядро — отделено от цитоплазмы пористой мембраной и содержит ядерный сок, хроматин и ядрышко.

Строение клетки

Поверхностный аппарат клетки (цитоплазматическая мембрана) растений и животных имеет некоторые особенности.

У одноклеточных организмов и лейкоцитов наружная мембрана обеспечивает проникновение в клетку ионов, воды, мелких молекул других веществ. Процесс проникновения в клетку твердых частиц называется фагоцитозом, а попадание капель жидких веществ — пиноцитозом.

Наружная плазматическая мембрана регулирует обмен веществ между клеткой и внешней средой.

В клетках эукариот есть органоиды, покрытые двойной мембраной, — митохондрии и пластиды. Они содержат собственные ДНК и синтезирующий белок аппарат, размножаются делением, то есть имеют определенную автономию в клетке. Кроме АТФ, в митохондриях происходит синтез небольшого количества белка. Пластиды свойственны клеткам растений и размножаются путем деления.

Строение клеточной оболочки
Виды клеток Строение и функции наружного и внутреннего слоев клеточной оболочки
наружный слой (хим. состав, функции)

внутренний слой — плазматическая мембрана

химический состав функции
Клетки растений Состоят из клетчатки. Этотслой служит каркасом клетки и выполняет защитную функцию Два слоя белка, между ними — слой липидов Ограничивает внутреннюю среду клетки от внешней и поддерживает эти различия
Клетки животных Наружный слой (гликокаликс) очень тонкий и эластичный. Состоит из полисахаридов и белков. Выполняет защитную функцию. Тоже Специальные ферменты плазматической мембраны регулируют проникновение многих иононов и молекул в клетку и выход их во внешнюю среду

К одномембранным органоидам относятся эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы, различные типы вакуолей.

Современные средства исследования позволили биологам установить, что по строению клетки все живые существа следует делить на организмы «безъядерные» — прокариоты и «ядерные» — эукариоты.

У прокариот-бактерий и сине-зеленых водорослей, а также вирусов имеется всего одна хромосома, представленная молекулой ДНК (реже РНК), расположенной непосредственно в цитоплазме клетки.

Строение органоидов цитоплазмы клетки и их функции
Главные рганоиды Строение Функции
Цитоплазма Внутренняя полужидкая среда мелкозернистой структуры. Содержит ядро и органоиды
  1. Обеспечивает взаимодействие ядра и органоидов
  2. Регулирует скорость биохимических процессов
  3. Выполняет транспортную функцию
ЭПС — эндоплазматическая сеть Система мембран в цитоплазме» образующая каналы и более крупные полости, ЭПС бывает 2-х типов: гранулированная (шероховатая), на которой расположено множество рибосом, и гладкая
  1. Осуществляет реакции, связанные с синтезом белков, углеводов, жиров
  2. Способствует переносу и циркуляции питательных веществ в клетке
  3. Белок синтезируется на гранулированной ЭПС, углеводы и жиры — на гладкой ЭПС
Рибосомы Мелкие тельца диаметром 15—20 мм Осуществляют синтез белковых молекул, их сборку из аминокислот
Митохондрии Имеют сферическую, нитевидную, овальную и другие формы. Внутри митохондрий находятся складки (дл. от 0,2 до 0,7 мкм). Внешний покров митохондрий состоит из 2-х мембран: наружная — гладкая, и внутренняя — образует выросты-кресты, на которых расположены дыхательные ферменты
  1. Обеспечивают клетку энергией. Энергия освобождается при распаде аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ)
  2. Синтез АТФ осуществляется ферментами на мембранах митохондрий
Пластиды — свойственны только клеткам раститений, бывают трех типов: Двумембранные органеллы клетки
хлоропласты Имеют зеленый цвет, овальную форму, ограничены от цитоплазмы двумя трехслойными мембранами. Внутри хлоропласта располагаются грани, где сосредоточен весь хлорофилл Используют световую энергию солнца и создают органические вещества из неорганических
хромопласты Желтые, оранжевые, красные или бурые, образуются в результате накопления каротина Придают различным частям растений красную и желтую окраску
лейкопласты Бесцветные пластиды (содержатся в корнях, клубнях, луковицах) В них откладываются запасные питательные вещества
Комплекс Гольджи Может иметь разную форму и состоит из отграниченных мембранами полостей и отходящих от них трубочек с пузырьками на конце
  1. Накапливает и выводит органические вещества, синтезируемые в эндоплазматической сети
  2. Образует лизосомы
Лизосомы Округлые тельца диаметром около 1 мкм. На поверхности имеют мембрану (кожицу), внутри которой находится комплекс ферментов Выполняют пищеварительную функцию — переваривают пищевые частицы и удаляют отмершие органоиды
Органоиды движения клеток
  1. Жгутики и реснички, представляющие из себя выросты клетки и имеющие однотипное строение у животных и растений
  2. Миофибриллы — тонкие нити длиной более 1 см диаметром 1 мкм, расположенные пучками вдоль мышечного волокна
  3. Псевдоподии
  1. Выполняют функцию движения
  2. За счет их происходит сокращение мышц
  3. Передвижение за счет сокращения особого сократительного белка
Клеточные включения Это непостоянные компоненты клетки — углеводы, жиры и белки Запасные питательные вещества, используемые в процессе жизнедеятельности клетки
Клеточный центр Состоит из двух маленьких телец — центриолей и центросферы — уплотненного участка цитоплазмы Играет важную роль при делении клеток

Эукариоты обладают большим богатством органоидов, имеют ядра, содержащие хромосомы в виде нуклеопротеидов (комплекс ДНК с белком гистоном). К эукариотам относятся большинство современных растений и животных как одноклеточных, так и многоклеточных.

Выделяют два уровня клеточной организации:

  • прокариотический — их организмы очень просто устроены — это одноклеточные или колониальные формы, составляющие царство дробянок, синезеленых водорослей и вирусов
  • эукариотический — одноклеточные колониальные и многоклеточные формы, от простейших — корненожки, жгутиковые, инфузории — до высших растений и животных, составляющие царство растений, царство грибов, царство животных

Особенности клеточного строения прокариотов н эукариотов

Строение и функции ядра клетки
Главные органоиды Строение Функции
Ядро растительной и животной клетки Округлой или овальной формы
Ядерная оболочка состоит из 2-х мембран с порами
  1. Отграничивает ядро от цитоплазмы
  2. Осуществляется обмен между ядром и цитоплазмой
Ядерный сок (кариоплазма) — полужидкое вещество Среда, в которой находятся ядрышки и хромосомы
Ядрышки сферической или неправильной формы В них синтезируется РНК, которая входит в состав рибосомы
Хромосомы — плотные удлиненные или нитевидные образования, видимые только при делении клетки Содержат ДНК, в которой заключена наследственная информация, передающаяся из поколения в поколение

Все органоиды клетки, несмотря на особенности их строения и функций, находятся во взаимосвязи и «работают» на клетку, как на единую систему, в которой связующим звеном является цитоплазма.

Особые биологические объекты, занимающие промежуточное положение между живой и неживой природой, представляют собой вирусы, открытые в 1892 г. Д. И. Ивановским, они составляют в настоящее время объект особой науки — вирусологии.

Вирусы размножаются только в клетках растений, животных и человека, вызывая различные заболевания. Вирусы имеют очень прослое строение и состоят из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белковой оболочки. Вне клеток хозяина вирусная частица не проявляет никаких жизненных функций: не питается, не дышит, не растет, не размножается.

Урок 4. клеточное строение организма — Биология — 8 класс

Конспект
Все живое на нашей планете состоит из клеток. Изучением химического состава, строения и функций клеток занимается наука цитология. Организм человека также построен из огромного числа клеток, обеспечивающих особенности его строения и функций. Строение клетки человека ничем не отличается от строения клеток других животных. Прежде всего необходимо разобрать химический состав наших клеток. Основными химическими элементами клеток живых организмов являются углерод, кислород, водород, азот, сера, натрий, калий, кальция и некоторые другие. Именно из этих видов атомов состоят неорганические и органические вещества клетки. К числу неорганических веществ относятся вода (растворитель и среда для химических реакций в клетке) и минеральные соли (входят в состав костей и внутренней среды). Органические вещества представлены белками (основной строительный материал клетки), нуклеиновыми кислотами (хранение и передача наследственной информации), углеводами и жирами (основные источники энергии)
Как уже было сказано, клетки человека по своему строению и функциям ничем не отличаются от типичных животных клеток. Животные клетки не имеют клеточной стенки, пластид и крупных вакуолей, типичных для клеток растений. Запасным веществом в клетках животных является углевод гликоген. При делении животные клетки разделяются перетяжкой, а растительные – перегородкой (из-за наличия жесткой клеточной стенки).
Мембрана животной клетки состоит и двойного слоя жироподобных веществ, белков и углеводов. Она отграничивает внутреннюю среду клетки от внешней для клетки среды. Благодаря белкам мембрана обладает главным своим свойством – полупроницаемостью. Именно белковые молекулы, встроенные в мембрану, обеспечивают избирательный транспорт веществ в клетку и из клетки. Углеводы на поверхности мембраны позволяют воспринимать различные сигналы и передавать их внутренним структурам клетки.
Внутреннее пространство клетки заполнено вязким раствором веществ – цитоплазмой. Цитоплазма связывает воедино все органоиды клетки. К ним относятся: эндоплазматическая сеть – сеть из каналов и полостей, заполняющая большую часть клетки, необходимая для транспорта и образования веществ; митохондрии – органоиды различной формы, имеющие внутренние складки и обеспечивающие клетку энергией; лизосомы – пузырьки с веществами, которые разрушают ненужные части клетки; клеточный центр, состоящий из двух центриолей, участвующих в процессе деления клетки; рибосомы – мельчайшие органоиды клетки, образующие молекулы белков.
Основной частью клетки человека является ядро. Оно управляет всеми клеточными процессами. Лишенная ядра клетка, как правило, погибает. Снаружи ядро покрыто ядерной мембраной с многочисленными порами, внутренняя часть ядра заполнена ядерным соком, в котором расположены ядрышки и хромосомы. Ядро всех клеток тела человека содержит 46 хромосом. Именно хромосомы и являются носителями наследственной информации.
В организме человека ядра не имеют только зрелые эритроциты (красные кровяные тельца).
В зависимости от выполняемых функций клетки человеческого организма имеют различные размеры и форму. Одна из самых маленьких клеток нашего организма – нейрон (клетка нервной ткани). Его размеры могут быть всего 3 микрометра (1 микрометр – 0,000001 м). Самая крупная клетка – яйцеклетка (женская половая клетка). Ее размеры до 200 мкм. Продолжительной жизни клеток тоже очень различна. Например, клетки эпителия кишечника живут 3-5 дней. Больше года живут клетки печени. Срок жизни мышечных клеток может быть около 15 лет. Всего в организме человека до 100 триллионов клеток, и все они объединяются в различные ткани.
Подведем небольшой итог. Клетки тела человека по своему строению и химическому составу – типичные животные клетки, что лишний раз доказывает принадлежность человека к животному царству. Основные части клетки – это клеточная мембрана, цитоплазма с органоидами и ядро. Размеры, форма и продолжительность жизни клетки зависят от выполняемых ею функций.

Строение, химический состав и свойства клетки.

Все живые организмы состоят из клеток. Организм человека тоже имеет клеточное строение, благодаря которому возможен его рост, размножение и развитие.

Организм человека состоит из огромного числа клеток разной формы и размеров, которые зависят от выполняемой функции. Изучением строения и функций клеток занимается цитология.

Каждая клетка покрыта состоящей из нескольких слоев молекул мембраной, которая обеспечивает избирательную проницаемость веществ. Под мембраной в клетке находится вязкое полужидкое вещество – цитоплазма с органоидами.

Митохондрии
– энергетические станции клетки, рибосомы – место образования белка, эндоплазматическая сеть, выполняющая функцию транспортировки веществ, ядро – место хранения наследственной информации, внутри ядра – ядрышко. В нем образуется рибонуклеиновая кислота. Возле ядра расположен клеточный центр, необходимый при делении клетки.

Клетки человека состоят из органических и неорганических веществ.

Неорганические вещества:
Вода – составляет 80 % массы клетки, растворяет вещества, участвует в химических реакциях;
Минеральные соли в виде ионов – участвуют в распределении воды между клетками и межклеточным веществом. Они необходимы для синтеза жизненно важных органических веществ.
Органические вещества:
Белки – основные вещества клетки, самые сложные из встречающихся в природе веществ. Белки входят в состав мембран, ядра, органоидов, выполняют в клетке структурную функцию. Ферменты – белки, ускорители реакции;
Жиры – выполняют энергетическую функцию, они входят в состав мембран;
Углеводы – также при расщеплении образуют большое количество энергии, хорошо растворимы в воде и поэтому при их расщеплении энергия образуется очень быстро.
Нуклеиновые кислоты – ДНК и РНК, они определяют, хранят и передают наследственную информацию о составе белков клетки от родителей к потомству.
Клетки человеческого организма обладают рядом жизненно важных свойств и выполняют определенные функции:

В клетках идет обмен веществ, сопровождающийся синтезом и распадом органических соединений; обмен веществ сопровождается превращением энергии;
Когда в клетке образуются вещества, она растет, рост клеток связан с увеличением их числа, это связано с размножением путем деления;
Живые клетки обладают возбудимостью;
Одна из характерных особенностей клетки – движение.
Клетке человеческого организма присущи следующие жизненные свойства: обмен веществ, рост, размножение и возбудимость. На основе этих функций осуществляется функционирование целого организма.

Строение человеческой клетки таблица. Органоиды клетки

Органеллы, они же органоиды являются основой правильного развития клетки. Они представляют собой постоянные, то есть никуда не исчезающие структуры, которые имеют определенное строение, от которого напрямую зависят выполняемые ими функции. Различают органоиды следующих типов: двумембранные и одномембранные. Строение и функции органоидов клетки заслуживают особого внимания для теоретического и по возможности практического изучения, так как эти структуры, несмотря на свои маленькие, не различимые без микроскопа размеры, обеспечивают поддержание жизнеспособности всех без исключения органов и организма в целом.

Двумембранные органоиды — это пластиды, клеточное ядро и митохондрии. Одномембранные — органеллы вакуолярной системы, а именно: эпс, лизосомы, комплекс (аппарат) Гольджи, различные вакуоли. Существуют также и немембранные органоиды – это клеточный центр и рибосомы. Общее свойство мембранных видов органелл — они образовались из биологических мембран. Растительная клетка отличается по строению от животной, чему не в последнюю очередь способствуют процессы фотосинтеза. Схему фотосинтетических процессов можно прочитать в соответствующей статье. Строение и функции органоидов клетки указывают на то, что для обеспечения их бесперебойной работы нужно, чтобы каждый из них в отдельности работал бес сбоев.

Клеточная стенка или матрикс состоит из целлюлозы и ее родственной структуры — гемицеллюлозы, а также пектинов. Функции стенки — защита от негативного влияния извне, опорная, транспортная (перенос из одной части структурной единицы в другую питательных веществ и воды), буферная.

Ядро образовано двойной мембраной с углублениями — порами, нуклеоплазмой, содержащей в своем составе хроматин, ядрышками, в которых хранится наследственная информация.

Вакуоль — это ни что иное, как слияние участков ЭПС, окруженной специфической мембраной, называемой тонопластом который регулирует процесс, называемый выделение и обратный ему — поступление необходимых веществ.

ЭПР представляет собой каналы, образованные мембранами, двух типов — гладкими и шероховатыми. Функции, которые выполняет эпр – синтез и транспортная.

Рибосомы – выполняют функцию синтезирования белка.

К основным органоидам относят: митохондрии, пластиды, сферосомы, цитосомы, лизосомы, пероксисомы, АГи транслосомы.

Таблица. Органоиды клетки и их функции

В этой таблице рассматриваются все имеющиеся органоиды клетки, как растительной, как и животной.

Органоид (Органелла) Строение Функции
Цитоплазма Внутренняя полужидкая субстанция, основа клеточной среды, образована мелкозернистой структурой. Содержит ядро и набор органоидов. Взаимодействие между ядром и органоидами. Транспорт веществ.
Ядро Шаровидной или овальной формы. Образовано ядерной оболочкой, состоящей из двух мембран, имеющих поры. Имеется полужидкая основа, называемая кариоплазма или клеточный сок. Хроматин или нити ДНК, образуют плотные структуры, называемые хромосомами.

Ядрышки – мельчайшие, округлые тельца ядра.

Регулирует все процессы биосинтеза, такие как обмена веществ и энергии, осуществляет передачу наследственной информации.Кариоплазма ограничивает ядро от цитоплазмы, кроме того, дает возможность осуществлять обмен между непосредственно ядром и цитоплазмой.

В ДНК заключена наследственная информация клетки, поэтому ядро – хранитель всей информации об организме.

В ядрышках синтезируются РНК и белки, из которых образуются в последствие рибосомы.

Клеточная мембрана Образована мембрана двойным слоем липидов, а также белком. У растений снаружи покрыта дополнительно слоем клетчатки. Защитная, обеспечивает форму клеток и клеточную связь, пропускает внутрь клетки необходимые вещества и выводит продукты обмена. Осуществляет процессы фагоцитоза и пиноцитоза.
ЭПС (гладкая и шероховатая) Образована эндоплазматическая сеть системой каналов в цитоплазме. В свою очередь, гладкая эпс образована, соответственно, гладкими мембранами, а шероховатая ЭПС – мембранами, покрытыми рибосомами. Осуществляет синтез белков и некоторых других органических веществ, а также является главной транспортной системой клетки.
Рибосомы Отростки шероховатой мембраны эпс шарообразной формы. Главная функция – синтез белков.
Лизосомы Пузырек, окруженный мембраной. Пищеварение в клетке
Митохондрии Покрыты наружной и внутренней мембранами. Внутренняя мембрана имеет многочисленные складки и выступы, называемые кристами Синтезирует молекулы АТФ. Обеспечивает клетку энергией.
Пластиды Тельца, окруженные двойной мембраной. Различают бесцветные (лейкопласты) зеленые (хлоропласты) и красные, оранжевые, желтые (хромопласты) Лейкопласты — накапливают крахмал.Хлоропласты — участие в процессе фотосинтеза.

Хромопласты — Накапливание каратиноидов.

Клеточный Центр Состоит из центриолей и микротрубочек Участвует в формировании цитоскелета. Участие в процессе деления клетки.
Органоиды движения Реснички, жгутики Осуществляют различные виды движения
Комплекс (аппарат) Гольджи Состоит из полостей, от которых отделяются пузырьки разных размеров Накапливает вещества, которые синтезируются собственно клеткой. Использование этих веществ или вывод во внешнюю среду.

Строение ядра — видео

Эндоплазматическая сеть:

Строение:
1.система мембранных мешочков;
2. диаметр 25-30 нм;
2.образует единое целое с наружной мембраной и ядерной оболочкой;
3.Существует 2 типа:
шероховатый (гранулярный)
гладкий

Функции:
1. синтез белков (шероховатый тип)
2. синтез липидов и стероидов.
3. транспорт синтезируемых веществ.

Комплекс Гольджи:

Строение:
1.система мембранных мешочков-цистерн;
2. система пузырьков
3.размер 20-30 нм
4.находится около ядра.

Функции:
1. участвует в выведении веществ, синтезируемых клеткой (секреция)
2. образование лизосом

Рибосомы:

Строение:
1. мелкие органеллы — 15-20 нм;
2. состоят из 2 субъединиц
3. содержат РНК и белок
4. свободные или связанные с мембранами
Функции:
синтез белка на полисоме

Лизосомы:


Строение:
1. сферический мембранный мешок
2.много гидролитических ферментов (около 40)
3. размер — 1мкм

Функции:
1. переваривание веществ
2. расщепление отмерших частей клетки

Митохондрии:


Строение:
1. тельца от 0,5 -7 мкм
2.окружены мембраной
3. внутренние мембранны -кристы
4. матрикс (рибосомы, ДНК, РНК)
5. много ферментов

Функции:
1. окисление органических веществ
2.синтез атф и накопление энергии
3. синтез собственных белков

Плазматическая мембрана:

Строение:
1. Толщина — 6-10 нм
2. Жидкостно-мозаичная модель строения:
а) бислой липидов
б) два слоя белков, которые располагаются на поверхности липидного слоя, погружены в него, пронизывают его насквозь.

Функции:
1. Ограничивает содержимое клетки (защитная)
2. Определяет избирательную проницаемость:
а) диффузия
б) пассивный транспорт
в) активный транспорт
3. Фаготоцитоз
4. Пиноцитоз
5. Обеспечивает раздражимость
6. Обеспечивает межклеточные контакты

Пластиды:

Строение:
1. Размер — 3-10 мкм
2. существую три вида (лейкопласты, хромопласты, хлоропласты)
3. покрыты белково-липидной мембраной
4. строма-матрикс
5. имеют складки внутренней мембраны
6. в строме находится ДНК и рибосомы
7. в мембранах есть хлорофилл

Функции:
1. Фотосинтез
2. Запасающая

Ядро:

Строение:
1. Размер —
2-20 мкм
2. покрыто белково-липидной мембраной
3. кариоплазма — ядерный сок
4. Ядрышко (РНК, белок)
5. Хроматин (ДНК, белок)

Функции:
1. Хранение ДНК
2. Транскрипция ДНК

Вакуоли:

Строение:
1. крупные характерны для растительных клеток
2. Мешочки заполнены клеточным соком
3. в клетках животных — мелкие:
а) сократительные
б) пищеварительные
в) фаготицарные

Функции:
1. Регулируют осмотическое давление в клетках
2. Накапливают вещества (пигменты клеток плодов, питательные вещества, соли)

Клеточный центр:

Строение:
1. Размер — 0,1 — 0,3 мкм
2. состоит из двух центриолей и центросферы
3. немембранная структура
4. содержит белки, углеводы, ДНК, РНК, липиды

Функции:
1. Образует веретено деления клетки, участвует в делении клетки.
2. Принимает участие в развитии жгутиков и ресничек

Цитоплазма:

Строение:
1. Полужидкая масса коллоидной структуры
2. состоит из гиалоплазмы (белки, липиды, полисахариды, РНК, катионы, анионы)

Функции:
1. Объединяет органоиды клетки и обеспечивает их взаимодействие

Цитоскелет:


Строение:
1. Структура белковой природы — микронити (d = 4-7 нм) и микротрубочки (d= 10-25нм)

Функции:
1. Опорная
2. закрепление органелл в определенном положении

На заре развития жизни на Земле все клеточные формы были представлены бактериями. Они всасывали органические вещества, растворённые в первичном океане, через поверхность тела.

Со временем некоторые бактерии приспособились производить органические вещества из неорганических. Для этого они использовали энергию солнечного света. Возникла первая экологическая система, в которой эти организмы были производителями. В результате этого в атмосфере Земли появился кислород, выделяемый этими организмами. С его помощью можно из той же самой пищи получить гораздо больше энергии, а добавочную энергию использовать на усложнение строения тела: разделение тела на части.

Одно из важных достижений жизни — разделение ядра и цитоплазмы. В ядре находится наследственная информация. Специальная мембрана вокруг ядра позволила защитить от случайных повреждений. По мере необходимости цитоплазма получает из ядра команды, направляющие жизнедеятельность и развитие клетки.

Организмы, у которых ядро отделено от цитоплазмы, образовали надцарство ядерных (к ним относятся — растения, грибы, животные).

Таким образом, клетка — основа организации растений и животных — возникла и развилась в ходе биологической эволюции.

Даже не вооружённым глазом, а ещё лучше под лупой можно видеть, что мякоть зрелого арбуза состоит из очень мелких крупинок, или зёрнышек. Это клетки — мельчайшие «кирпичики», из которых состоят тела всех живых организмов, в том числе и растительных.

Жизнь растения осуществляется соединённой деятельностью его клеток, создающих единое целое. При многоклеточности частей растения существует физиологическое разграничение их функций, специализация различных клеток в зависимости от местоположения их в теле растения.

Растительная клетка отличается от животной тем, что имеет плотную оболочку, покрывающую внутреннее содержимое со всех сторон. Клетка не является плоской (как её принято изображать), она скорей всего похожа на очень маленький пузырёк, наполненный слизистым содержимым.

Строение и функции растительной клетки

Рассмотрим клетку как структурно-функциональную единицу организма. Снаружи клетка покрыта плотной клеточной стенкой, в которой имеются более тонкие участки — поры. Под ней находится очень тонкая плёнка — мембрана, покрывающая содержимое клетки — цитоплазму. В цитоплазме есть полости — вакуоли, заполненные клеточным соком. В центре клетки или около клеточной стенки расположено плотное тельце — ядро с ядрышком. От цитоплазмы ядро отделено ядерной оболочкой. По всей цитоплазме распределены мелкие тельца — пластиды.

Строение растительной клетки

Строение и функции органоидов растительной клетки

Органоид Рисунок Описание Функция Особенности

Клеточная стенка или плазматическая мембрана

Бесцветная, прозрачная и очень прочная

Пропускает в клетку и выпускает из клетки вещества.

Клеточная мембрана полупроницаемая

Цитоплазма

Густое тягучее вещество

В ней располагаются все другие части клетки

Находится в постоянном движении

Ядро (важная часть клетки)

Округлое или овальное

Обеспечивает передачу наследственных свойств дочерним клеткам при делении

Центральная часть клетки

Сферической или неправильной формы

Принимает участие в синтезе белка

Резервуар, отделённый от цитоплазмы мембраной. Содержит клеточный сок

Накапливаются запасные питательные вещества и продукты жизнедеятельности ненужные клетке.

По мере роста клетки мелкие вакуоли сливаются в одну большую (центральную) вакуоль

Пластиды

Хлоропласты

Используют световую энергию солнца и создают органические из неорганических

Форма дисков, отграниченных от цитоплазмы двойной мембраной

Хромопласты

Образуются в результате накопления каротиноидов

Жёлтые, оранжевые или бурые

Лейкопласты

Бесцветные пластиды

Ядерная оболочка

Состоит из двух мембран (наружная и внутренняя) с порами

Отграничивает ядро от цитоплазмы

Даёт возможность осуществляться обмену между ядром и цитоплазмой

Живая часть клетки — это ограниченная мембраной, упорядоченная, структурированная система биополимеров и внутренних мембранных структур, участвующих в совокупности метаболических и энергетических процессов, осуществляющих поддержание и воспроизведение всей системы в целом.

Важной особенностью является то, что в клетке нет открытых мембран со свободными концами. Клеточные мембраны всегда ограничивают полости или участки, закрывая их со всех сторон.

Современная обобщенная схема растительной клетки

Плазмалемма
(наружная клеточная мембрана) — ультрамикроскопическая плёнка толщиной 7,5 нм., состоящая из белков, фосфолипидов и воды. Это очень эластичная плёнка, хорошо смачивающаяся водой и быстро восстанавливающая целостность после повреждения. Имеет универсальное строение, т.е.типичное для всех биологических мембран. У растительных клеток снаружи от клеточной мембраны находится прочная, создающая внешнюю опору и поддерживающая форму клетки клеточная стенка. Она состоит из клетчатки (целлюлозы) — нерастворимого в воде полисахарида.

Плазмодесмы
растительной клетки, представляют собой субмикроскопические канальцы, пронизывающие оболочки и выстланные плазматической мембраной, которая таким образом переходит из одной клетки в другую, не прерываясь. С их помощью происходит межклеточная циркуляция растворов, содержащих органические питательные вещества. По ним же идёт передача биопотенциалов и другой информации.

Порами
называют отверстия во вторичной оболочке, где клетки разделяют лишь первичная оболочка и срединная пластинка. Участки первичной оболочки и срединную пластинку, разделяющие соседствующие поры смежных клеток, называют поровой мембраной или замыкающей пленкой поры. Замыкающую пленку поры пронизывают плазмодесменные канальцы, но сквозного отверстия в порах обычно не образуется. Поры облегчают транспорт воды и растворенных веществ от клетки к клетке. В стенках соседних клеток, как правило, одна против другой, образуются поры.

Клеточная оболочка
имеет хорошо выраженную, относительно толстую оболочку полисахаридной природы. Оболочка растительной клетки продукт деятельности цитоплазмы. В её образовании активное участие принимает аппарат Гольджи и эндоплазматическая сеть.

Строение клеточной мембраны

Основу цитоплазмы составляет ее матрикс, или гиалоплазма, — сложная бесцветная, оптически прозрачная коллоидная система, способная к обратимым переходам из золя в гель. Важнейшая роль гиалоплазмы заключается в объединении всех клеточных структур в единую систему и обеспечении взаимодействия между ними в процессах клеточного метаболизма.

Гиалоплазма
(или матрикс цитоплазмы) составляет внутреннюю среду клетки. Состоит из воды и различных биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов), из которых основную часть составляют белки различной химической и функциональной специфичности. В гиалоплазме содержатся также аминокислоты, моносахара, нуклеотиды и другие низкомолекулярные вещества.

Биополимеры образуют с водой коллоидную среду, которая в зависимости от условий может быть плотной (в форме геля) или более жидкой (в форме золя), как во всей цитоплазме, так и в отдельных ее участках. В гиалоплазме локализуются и взаимодействуют между собой и средой гиалоплазмы различные органеллы и включения. При этом расположение их чаще всего специфично для определенных типов клеток. Через билипидную мембрану гиалоплазма взаимодействует с внеклеточной средой. Следовательно, гиалоплазма является динамической средой и играет важную роль в функционировании отдельных органелл и жизнедеятельности клеток в целом.

Цитоплазматические образования – органеллы

Органеллы (органоиды) — структурные компоненты цитоплазмы. Они имеют определённую форму и размеры, являются обязательными цитоплазматическими структурами клетки. При их отсутствии или повреждении клетка обычно теряет способность к дальнейшему существованию. Многие из органоидов способны к делению и самовоспроизведению. Размеры их настолько малы, что их можно видеть только в электронный микроскоп.

Ядро

Ядро — самая заметная и обычно самая крупная органелла клетки. Оно впервые было подробно исследовано Робертом Броуном в 1831 году. Ядро обеспечивает важнейшие метаболические и генетические функции клетки. По форме оно достаточно изменчиво: может быть шаровидным, овальным, лопастным, линзовидным.

Ядро играет значительную роль в жизни клетки. Клетка, из которой удалили ядро, не выделяет более оболочку, перестаёт расти и синтезировать вещества. В ней усиливаются продукты распада и разрушения, вследствие этого она быстро погибает. Образование нового ядра из цитоплазмы не происходит. Новые ядра образуются только делением или дроблением старого.

Внутреннее содержимое ядра составляет кариолимфа (ядерный сок), заполняющая пространство между структурами ядра. В нём находится одно или несколько ядрышек, а также значительное количество молекул ДНК, соединённых со специфическими белками — гистонами.

Строение ядра

Ядрышко

Ядрышко — как и цитоплазма, содержит преимущественно РНК и специфические белки. Важнейшая его функция заключается в том, что в нём происходит формирование рибосом, которые осуществляют синтез белков в клетке.

Аппарат Гольджи

Аппарат Гольджи — органоид, имеющий универсальное распространение во всех разновидностях эукариотических клеток. Представляет собой многоярусную систему плоских мембранных мешочков, которые по периферии утолщаются и образуют пузырчатые отростки. Он чаще всего расположен вблизи ядра.

Аппарат Гольджи

В состав аппарата Гольджи обязательно входит система мелких пузырьков (везикул), которые отшнуровываются от утолщённых цистерн (диски) и располагаются по периферии этой структуры. Эти пузырьки играют роль внутриклеточной транспортной системы специфических секторных гранул, могут служить источником клеточных лизосом.

Функции аппарата Гольджи состоят также в накоплении, сепарации и выделении за пределы клетки с помощью пузырьков продуктов внутриклеточного синтеза, продуктов распада, токсических веществ. Продукты синтетической деятельности клетки, а также различные вещества, поступающие в клетку из окружающей среды по каналам эндоплазматической сети, транспортируются к аппарату Гольджи, накапливаются в этом органоиде, а затем в виде капелек или зёрен поступают в цитоплазму и либо используются самой клеткой, либо выводятся наружу. В растительных клетках Аппарат Гольджи содержит ферменты синтеза полисахаридов и сам полисахаридный материал, который используется для построения клеточной оболочки. Предполагают, что он участвует в образовании вакуолей. Аппарат Гольджи был назван так в честь итальянского учёного Камилло Гольджи, впервые обнаружившего его в 1897 году.

Лизосомы

Лизосомы представляют собой мелкие пузырьки, ограниченные мембраной основная функция которых — осуществление внутриклеточного пищеварения. Использование лизосомного аппарата происходит при прорастании семени растения (гидролиз запасных питательных веществ).

Строение лизосомы

Микротрубочки

Микротрубочки — мембранные, надмолекулярные структуры, состоящие из белковых глобул, расположенных спиральными или прямолинейными рядами. Микротрубочки выполняют преимущественно механическую (двигательную) функцию, обеспечивая подвижность и сокращаемость органоидов клетки. Располагаясь в цитоплазме, они придают клетке определённую форму и обеспечивают стабильность пространственного расположения органоидов. Микротрубочки способствуют перемещению органоидов в места, которые определяются физиологическими потребностями клетки. Значительное количество этих структур расположено в плазмалемме, вблизи клеточной оболочки, где они участвуют в формировании и ориентации целлюлозных микрофибрилл оболочек растительных клеток.

Строение микротрубочки

Вакуоль

Вакуоль — важнейшая составная часть растительных клеток. Она представляет собой своеобразную полость (резервуар) в массе цитоплазмы, заполненную водным раствором минеральных солей, аминокислот, органических кислот, пигментов, углеводов и отделённую от цитоплазмы вакуолярной мембраной — тонопластом.

Цитоплазма заполняет всю внутреннюю полость только у самых молодых растительных клеток. С ростом клетки существенно изменяется пространственное расположение вначале сплошной массы цитоплазмы: у неё появляются заполненные клеточным соком небольшие вакуоли, и вся масса становится ноздреватой. При дальнейшем росте клетки отдельные вакуоли сливаются, оттесняя к периферии прослойки цитоплазмы, в результате чего в сформированной клетке находится обычно одна большая вакуоль, а цитоплазма со всеми органеллами располагаются около оболочки.

Водорастворимые органические и минеральные соединения вакуолей обусловливают соответствующие осмотические свойства живых клеток. Этот раствор определённой концентрации является своеобразным осмотическим насосом для регулируемого проникновения в клетку и выделения из неё воды, ионов и молекул метаболитов.

В комплексе со слоем цитоплазмы и её мембранами, характеризующимися свойствами полупроницаемости, вакуоль образует эффективную осмотическую систему. Осмотически обусловленными являются такие показатели живых растительных клеток, как осмотический потенциал, сосущая сила и тургорное давление.

Строение вакуоли

Пластиды

Пластиды — самые крупные (после ядра) цитоплазматические органоиды, присущие только клеткам растительных организмов. Они не найдены только у грибов. Пластиды играют важную роль в обмене веществ. Они отделены от цитоплазмы двойной мембранной оболочкой, а некоторые их типы имеют хорошо развитую и упорядоченную систему внутренних мембран. Все пластиды едины по происхождению.

Хлоропласты
— наиболее распространённые и наиболее функционально важные пластиды фотоавтотрофных организмов, которые осуществляют фотосинтетические процессы, приводящие в конечном итоге к образованию органических веществ и выделению свободного кислорода. Хлоропласты высших растений имеют сложное внутреннее строение.

Строение хлоропласта

Размеры хлоропластов у разных растений неодинаковы, но в среднем диаметр их составляет 4-6 мкм. Хлоропласты способны передвигаться под влиянием движения цитоплазмы. Кроме того, под воздействием освещения наблюдается активное передвижение хлоропластов амебовидного типа к источнику света.

Хлорофилл — основное вещество хлоропластов. Благодаря хлорофиллу зелёные растения способны использовать световую энергию.

Лейкопласты
(бесцветные пластиды) представляют собой чётко обозначенные тельца цитоплазмы. Размеры их несколько меньше, чем размеры хлоропластов. Более и однообразна и их форма, приближающая к сферической.

Строение лейкопласта

Встречаются в клетках эпидермиса, клубнях, корневищах. При освещении очень быстро превращаются в хлоропласты с соответствующим изменением внутренней структуры. Лейкопласты содержат ферменты, с помощью которых из излишков глюкозы, образованной в процессе фотосинтеза, в них синтезируется крахмал, основная масса которого откладывается в запасающих тканях или органах (клубнях, корневищах, семенах) в виде крахмальных зёрен. У некоторых растений в лейкопластах откладываются жиры. Резервная функция лейкопластов изредка проявляется в образовании запасных белков в форме кристаллов или аморфных включений.

Хромопласты
в большинстве случаев являются производными хлоропластов, изредка — лейкопластов.

Строение хромопласта

Созревание плодов шиповника, перца, помидоров сопровождается превращением хлоро- или лейкопластов клеток мякоти в каратиноидопласты. Последние содержат преимущественно жёлтые пластидные пигменты — каратиноиды, которые при созревании интенсивно синтезируются в них, образуя окрашенные липидные капли, твёрдые глобулы или кристаллы. Хлорофилл при этом разрушается.

Митохондрии

Митохондрии — органеллы, характерные для большинства клеток растений. Имеют изменчивую форму палочек, зёрнышек, нитей. Открыты в 1894 году Р. Альтманом с помощью светового микроскопа, а внутреннее строение было изучено позднее с помощью электронного.

Строение митохондрии

Митохондрии имеют двухмембранное строение. Внешняя мембрана гладкая, внутренняя образует различной формы выросты — трубочки в растительных клетках. Пространство внутри митохондрии заполнено полужидким содержимым (матриксом), куда входят ферменты, белки, липиды, соли кальция и магния, витамины, а также РНК, ДНК и рибосомы. Ферментативный комплекс митохондрий ускоряет работу сложного и взаимосвязанного механизма биохимических реакций, в результате которых образуется АТФ. В этих органеллах осуществляется обеспечение клеток энергией — преобразование энергии химических связей питательных веществ в макроэргиеские связи АТФ в процессе клеточного дыхания. Именно в митохондриях происходит ферментативное расщепление углеводов, жирных кислот, аминокислот с освобождением энергии и последующим превращением её в энергию АТФ. Накопленная энергия расходуется на ростовые процессы, на новые синтезы и т. д. Митохондрии размножаются делением и живут около 10 дней, после чего подвергаются разрушению.

Эндоплазматическая сеть

Эндоплазматическая сеть — сеть каналов, трубочек, пузырьков, цистерн, расположенных внутри цитоплазмы. Открыта в 1945 году английским учёным К. Портером, представляет собой систему мембран, имеющих ультрамикроскопическое строение.

Строение эндоплазматической сети

Вся сеть объединена в единое целое с наружной клеточной мембраной ядерной оболочки. Различают ЭПС гладкую и шероховатую, несущую на себе рибосомы. На мембранах гладкой ЭПС находятся ферментные системы, участвующие в жировом и углеводном обмене. Этот тип мембран преобладает в клетках семян, богатых запасными веществами (белками, углеводами, маслами), рибосомы прикрепляются к мембране гранулярной ЭПС, и во время синтеза белковой молекулы полипептидная цепочка с рибосомами погружается в канал ЭПС. Функции эндоплазматической сети очень разнообразны: транспорт веществ как внутри клетки, так и между соседними клетками; разделение клетки на отдельные секции, в которых одновременно проходят различные физиологические процессы и химические реакции.

Рибосомы

Рибосомы — немембранные клеточные органоиды. Каждая рибосома состоит из двух не одинаковых по размеру частичек и может делиться на два фрагмента, которые продолжают сохранять способность синтезировать белок после объединения в целую рибосому.

Строение рибосомы

Рибосомы синтезируются в ядре, затем покидают его, переходя в цитоплазму, где прикрепляются к наружной поверхности мембран эндоплазматической сети или располагаются свободно. В зависимости от типа синтезируемого белка рибосомы могут функционировать по одиночке или объединяться в комплексы — полирибосомы.

1. Рассмотрите рисунок 24 на с. 54-55 учебника. Запомните названия, местоположение и особенности функционирования органоидов.

2. Заполните кластер «Основные компоненты эукариотической клетки».

3. На основании каких основных признаков клетку считают эукариотической?


В клетках эукариот имеется хорошо оформленное ядро. Эукариотические клетки крупные, сложно устроенные по сравнению с клетками прокариот.

4. Изобразите схематично строение клеточной мембраны и подпишите её элементы.


5. Подпишите на рисунке животную и растительную клетки и обозначьте их основные органоиды.


6. Заполните кластер «Основные функции наружной клеточной мембраны».


Функции мембраны:

Барьерная

Транспортная

Взаимодействие клетки с окружающей средой и другими клетками.

7. Составьте синквейн к термину «мембрана».


Мембрана.

Избирательно-проницаемая, двухслойная.

Транспортирует, ограждает, сигнализирует.

Эластическая молекулярная структура, состоящая из белков и липидов.

Оболочка.

8. Почему явления фагоцитоза и пиноцитоза очень распространены у животных клеток и практически отсутствуют в растительных клетках и клетках грибов?


В клетках растений и грибов есть клеточная стенка, которая у животных отсутствует. Это позволяет цитоплазматической мембране всасывать воду с минеральными солями (пиноцитоз) ввиду большей эластичности. За счет этого свойства осуществляется и процесс фагоцитоза – захвата твердых частиц.

9. Заполните кластер «Органоиды эукариотической клетки».


Органоиды: мембранные и немембранные.

Мембранные: одномембранные и двумембранные.

10. Установите соответствие между группами и отдельными органоидами.


Органоиды

1. Митохондрии

2. ЭПС

3. Клеточный центр

4. Вакуоль

5. Аппарат Гольджи

6. Лизосомы

7. Рибосомы

8. Пластиды

Группы

A. Одномембранные

Б. Двумембранные

B. Немембранные

11. Заполните таблицу.

Строение и функции органоидов клетки


12. Заполните таблицу.

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАСТИТЕЛЬНОЙ И ЖИВОТНОЙ КЛЕТОК


13. Выберите название любого органоида и составьте с этим термином три типа предложений: повествовательное, вопросительное, восклицательное.


Вакуоль представляет собой крупный мембранный пузырек, заполненный клеточным соком.

Вакуоль – обязательная принадлежность растительной клетки!

Какие функции, кроме накопления запасных веществ, выполняет вакуоль?

14. Дайте определения понятий.


Включения

— это необязательные компоненты клетки, появляющиеся и исчезающие в зависимости от интенсивности и характера обмена веществ в клетке и от условий существования организма.

Органоиды

— постоянные специализированные структуры в клетках живых организмов.

15. Выберите правильный ответ.


Тест 1.



За образование лизосом, накопление, модификацию и вывод веществ из клетки отвечает:


2) комплекс Гольджи;

Тест 2.



Гидрофобную основу клеточной мембраны составляют:


3) фосфолипиды;

Тест 3.



Одномембранные органоиды клетки:


2) лизосомы;

16. Объясните происхождение и общее значение слова (термина), опираясь на значение корней, его составляющих.


17. Выберите термин и объясните, насколько его современное значение соответствует первоначальному значению его корней.


Выбранный термин – экзоцитоз.


Соответствие, термин соответствует, но стал ясен и уточнен механизм. Это клеточный процесс, при котором мембранные пузырьки сливаются с внешней клеточной мембраной. При экзоцитозе содержимое секреторных пузырьков выделяется наружу, а их мембрана сливается с клеточной мембраной.

18. Сформулируйте и запишите основные идеи § 2.7.


Клетка состоит из трех главных компонентов: ядра, цитоплазмы и клеточной мембраны.

В цитоплазме имеются органоиды, включения и гиалоплазма (основное вещество). Органоиды бывают одномембранные (ЭПС, комплекс Гольджи, лизосомы и др.), двумембранные (митохондрии, пластиды) и немембранные (рибосомы, клеточный центр). Растительная клетка отличается от животной тем, что в ней имеются дополнительные структуры: вакуоль, пластиды, клеточная стенка, и отсутствуют центриоли в клеточном центре. Все органоиды и компоненты клетки составляют слаженный комплекс, работающий как единое целое.

Строение клетки. Основные части и органоиды клетки, их строение и функции.

Клетка – элементарная единица строения и жизнедеятельности всех организмов, обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию.

Органоиды клетки – постоянные клеточные структуры, клеточные органы, обеспечивающие выполнение специфических функций в процессе жизнедеятельности клетки — хранение и передачу генетической информации, перенос веществ, синтез и превращения веществ и энергии, деление, движение и др.

Хромосомы – нуклеопротеидные структуры в ядре эукариотической клетки, в которых сосредоточена большая часть наследственной информации и которые предназначены для её хранения, реализации и передачи.

2. Назовите основные компоненты клеток.


Цитоплазма, ядро, плазматическая мембрана, митохондрии, рибосомы, комплекс Гольджи, эндоплазматическая сеть, лизосомы, микротрубочки и микрофиламенты.

3. Приведите примеры безъядерных клеток. Объясните причину их безъядерности. Чем отличается жизнь безъядерных клеток от клеток, имеющих ядро?


Прокариоты – клетки микроорганизмов, вместо ядра содержащие в клетке хроматин, который заключает в себе наследственную информацию.

У эукариот: эритроциты млекопитающих. На месте ядра в них находится гемоглобин и, следовательно, увеличивается связывание О2 и СО2, кислородная емкость крови — газообмен в легких и тканях протекает эффективнее.

4. Закончите схему «Типы органоидов по строению».

5. Заполните таблицу «Строение и функции органоидов клетки».

7. Что представляют собой клеточные включения? Каково их назначение?


Это скопления веществ, которые клетка или использует для своих нужд, или выделяет во внешнюю среду. Это могут быть гранулы белка, капли жира, зерна крахмала или гликогена, расположенные непосредственно в цитоплазме.

Эукариотические и прокариотические клетки. Строение и функции хромосом.


1. Дайте определение понятий.


Эукариоты – организмы, клетки которых содержат одно ли несколько ядер.

Прокариоты – организмы, клетки которых не имеют оформленного ядра.

Аэробы – организмы, использующие в энергетическом обмене кислород воздуха.

Анаэробы – организмы, не использующие в энергетическом обмене кислород.

3. Заполните таблицу «Сравнение клеток прокариот и эукариот».


4. Нарисуйте схематично строение хромосом прокариотической и эукариотической клеток. Подпишите их основные структуры.


Что имеют общего и чем отличаются хромосомы эукариотических и прокариотческих клеток?

У прокариот ДНК кольцевая, не имеет оболочки и располагается прямо в центре клетки. Иногда у бактерий нет ДНК, а вместо нее РНК.

У эукариот ДНК линейная, находится в хромосомах в ядре, покрытом дополнительной оболочкой.

Общее для этих клеток то, что генетический материал представлен ДНК, находящейся в центре клетки. Функция одинакова – хранение и передача наследственной информации.

6. Почему ученые считают, что прокариоты являются наиболее древними организмами на нашей планете?


Прокариоты – наиболее простые и примитивные организмы по строению и жизнедеятельности, тем не менее – легко приспосабливаются практически к любым условиям. Это позволило им заселить планеты и дать начало другим, более развитым организмам.

2. Представители каких царств живой природы состоят из эукариотических клеток?


Грибы, растения и животные являются эукариотами.

Человеческая микроглия получила раннюю специализацию

Laura Kracht, Malte Borggrewe, Sharon Eskandar, Susanne Kooistra, Bart Eggen, UMCG, University of Groningen

Исследователи составили детальное описание того, как меняются строение и функции клеток микроглии и их предшественниц в мозге человека до рождения, сообщается в Science. Выяснилось, что свойства, характерные для клеток иммунной системы, они приобретают между девятой и восемнадцатой неделями внутриутробного развития. Вероятно, это одна из причин, по которой центральная нервная система плода особенно чувствительна к неблагоприятным воздействиям в этот период.

Микроглия — один из типов иммунных клеток в головном мозге. Они не только борются с инфекциями (поскольку мозг окружен гематоэнцефалическим барьером, большинство возбудителей заболеваний просто в него не попадает), но и выполняет ряд других функций. Например, у взрослых мышей микроглия утилизирует тела погибших нейронов и их короткие отростки, в то время как переработкой длинных удаленных от тела клетки отростков занимаются астроциты. При внутриутробном развитии микроглия одной из первых попадает в головной мозг: ее обнаруживают там еще до формирования гематоэнцефалического барьера, миелиновых оболочек и созревания нейронов, и она влияет на все указанные процессы.

Самим клеткам микроглии тоже необходимо созреть. При созревании меняется активность ряда их генов, что можно отследить при помощи эпигенетических маркеров и транскриптомики (определения репертуара и количества различных молекул РНК в клетках). Известно, когда и как это происходит у мышей, но об изменениях микроглиальных клеток в ходе внутриутробного развития человека известно меньше, и масштабного системного анализа всех процессов до сих пор не было.

Его провели нейробиологи из Бельгии и Нидерландов под руководством Барта Эггена (Bart Eggen) из Университетского медицинского центра Гронингена. Они использовали образцы микроглии 23 человеческих плодов и получили транскриптомы одиночных клеток для 15782 элементов микроглии и 781 клеток нервной системы, относившихся к другим типам.

Схема исследования

L. Kracht et al. / Science, 2020

Исследователи проанализировали данные об активности в среднем 977 генов на клетку и зарегистрировали 22330 уникальных молекулярных меток, позволяющих выяснить, чем занимается данная клетка. Оказалось, что в любой момент времени популяция микроглиальных клеток в мозге плода неоднородна, и исходя из соотношения различных РНК в клетке можно выделить семь основных стадий развития микроглии.

Сначала, ближе к девятой неделе внутриутробного развития, элементы микроглии обладают в первую очередь свойствами фагоцитов, то есть способны поглощать другие клетки, их части и неклеточные объекты. Затем, ближе к восемнадцатой неделе, они приобретают свойства зрелой микроглии, в частности, способность к презентации антигенов и выделению ряда цитокинов — то есть тому, на что обычно способны клетки иммунной системы.

Межполовых отличий в созревании человеческой микроглии авторы не нашли, хотя у грызунов они есть. Одна из причин, почему их не удалось выявить, — неравное соотношение доли мужских и женских эмбрионов. В целом порядок изменений в микроглиальных клетках человеческих плодов мало отличался от такового для эмбрионов мышей. Также известно, что воспаление и различные заболевания самок мышей в первой половине беременности влияют на экспрессию генов в микроглии их потомства. Играют роль и микробиомы различных органов матерей. Вероятно, что те же факторы на соответствующих сроках беременности нарушают развитие микроглии и у человека.

Недавно другая группа исследователей из Бельгии и Великобритании показала, что у мышей важную роль в созревании клеток микроглии играют CD4 T-лимфоциты (они же активируют микроглию в обонятельных луковицах, таким образом мешая вирусам попасть в головной мозг). Если их во время внутриутробного развития в мозге не окажется, то микроглия останется в состоянии, среднем между «младенческим» и «взрослым», что приводит к нарушениям поведения. Резидентные (то есть в норме не перемещающиеся по организму) CD69+ CD4Т-клетки мозга присутствуют и в мозге здоровых людей, однако экспериментов, в ходе которых определяли бы их влияние на микроглию, не проводили. Вполне вероятно, что оно есть — как и в случае мышей.

Светлана Ястребова

анатомия, строение, функции – Российский учебник

  • Интернет-магазин

  • Где купить

  • Аудио

  • Новости

  • LECTA

  • Программа лояльности

Мой личный кабинет

Методическая помощь
Вебинары
Каталог
Рабочие программы

Дошкольное образование

Начальное образование

Алгебра

Английский язык

Астрономия

Биология

Всеобщая история

География

Геометрия

Естествознание

ИЗО

Информатика

Искусство

История России

Итальянский язык

Китайский язык

Литература

Литературное чтение

Математика

Музыка

Немецкий язык

ОБЖ

Обществознание

Окружающий мир

ОРКСЭ, ОДНК

Право

Русский язык

Технология

Физика

Физическая культура

Французский язык

Химия

Черчение

Шахматы

Экология

Экономика

Финансовая грамотность

Психология и педагогика

Внеурочная деятельность

Дошкольное образование

Начальное образование

Алгебра

Английский язык

Астрономия

Биология

Всеобщая история

География

Геометрия

Естествознание

ИЗО

Информатика

Искусство

История России

Итальянский язык

Китайский язык

Литература

Литературное чтение

Математика

Музыка

Немецкий язык

ОБЖ

Обществознание

Окружающий мир

ОРКСЭ, ОДНК

Право

Русский язык

Технология

Физика

Физическая культура

Французский язык

Химия

Программа вступительных испытаний по биологии

Общие указания

На экзамене по биологии поступающий в высшее учебное заведение должен показать:

  1. знание главнейших понятий, закономерностей и законов, касающихся строения, жизни и развития растительного, животного и человеческого организмов, развития живой природы;
  2. знание строения и жизни растений, животных, человека, основных групп растений и классификации животных;
  3. умение обосновывать выводы, оперировать понятиями при объяснении явлений природы с приведением примеров из практики сельскохозяйственного и промышленного производства, здравоохранения и т. д. Этому умению придается особое значение, так как оно будет свидетельствовать об осмысленности знаний, о понимании излагаемого материала экзаменующимся.

I. Растения

Ботаника — наука о растениях. Растительный мир как составная часть природы, его разнообразие, распространение на Земле. Цветковое растение и его строение.

Семя. Строение семян (на примере двудольного и однодольного растений). Состав семян. Условия прорастания семян. Дыхание семян. Питание и рост проростка. Время посева и глубина заделки семян.

Корень. Развитие корня из зародышевого корешка. Виды корней. Типы корневых систем (стержневая и мочковатая).

Внешнее и внутреннее строение корня в связи с его функциями. Зона корня. Рост корня. Понятие ткани. Поглощение корнями воды и минеральных солей, необходимых растению. Удобрения. Дыхание корня. Значение обработки почвы, внесения удобрений, полива для жизни культурных растений. Корнеплоды (видоизменения корня). Значение корня.

Лист. Внешнее строение листа. Жилкование. Листья простые и сложные. Листорасположение. Особенности внутреннего строения листа в связи с его функциями, кожица и устьица, основная ткань листа, проводящие пучки. Дыхание листьев. Фотосинтез. Испарение воды листьями. Листопад. Значение листьев в жизни растений. Роль зеленых растений в природе и жизни человека.

Стебель. Понятие о побеге. Почки вегетативные и цветочные, их строение и расположение на стебле. Развитие побега из почки. Рост стебля в длину. Ветвление стебля. Формирование кроны. Внутреннее строение древесного стебля в связи с его функциями: кора, камбий, древесина, сердцевина. Рост стебля в толщину. Образование годичных колец. Передвижение минеральных и органических веществ по стеблю. Значение стебля. Видоизмененные побеги: корневища, клубень, луковица, их строение, биологическое и хозяйственное значение.

Вегетативное размножение цветковых растений. Размножение растений посредством побегов, корней, листьев в природе и растениеводстве (видоизмененными побегами, стеблевыми и корневыми черенками, отводками, делением куста, прививкой). Биологическое и хозяйственное значение вегетативного размножения.

Цветок и плод. Строение цветка: цветоножка, цветоложе, околоцветник (чашечка и венчик), тычинки, пестик или пестики. Строение тычинки и пестика. Соцветия и их биологическое значение. Перекрестное опыление насекомыми, ветром. Самоопыление. Оплодотворение. Образование семян и плодов. Значение цветков, плодов и семян в природе и жизни человека.

Растение и окружающая среда. Взаимосвязь органов. Основные жизненные функции растительного организма и его взаимосвязь со средой обитания.

Классификация цветковых растений. Многообразие дикорастущих и культурных цветковых растений и их классификация. Элементарные понятия о систематических (таксономических) категориях — вид, род, семейство, класс. Значение международных названий растений.

Класс двудольных растений. Семейство крестоцветных, розоцветных, бобовых, пасленовых, сложноцветных.

Класс однодольных растений. Семейство злаков, семейство лилейных.

Отличительные признаки растений основных семейств; их биологические особенности и народнохозяйственное значение. Типичные культурные и дикорастущие растения этих семейств. Влияние хозяйственной деятельности на видовое многообразие цветковых растений. Охрана редких видов растений. Красная книга.

Основные группы растений. Водоросли. Строение и жизнедеятельность одноклеточных водорослей (хламидомонада, плеврококк, хлорелла). Размножение водорослей. Нитчатые водоросли. Значение водорослей в природе и хозяйстве.

Мхи. Зеленые мхи. Строение и размножение кукушкина льна. Мох сфагнум, особенности его строения. Образование торфа, его значение.

Хвощ. Плаун. Папоротник. Строение и размножение.

Голосеменные. Строение и размножение голосеменных (на примере сосны и ели). Распространение хвойных, их значение в природе, в народном хозяйстве.

Покрытосеменные (цветковые). Приспособленность покрытосеменных к различным условиям жизни на Земле и господство в современной флоре.

Влияние хозяйственной деятельности человека на видовое многообразие растений. Охрана растений.

Развитие растительного мира на Земле. Основные этапы исторического развития и усложнения растительного мира на Земле. Создание культурных растений человеком. Достижения российских ученых в выведении новых сортов растений.

Бактерии, грибы, лишайники. Бактерии. Строение и жизнедеятельность бактерий. Распространение бактерий в воздухе, почве, воде, живых организмах. Роль бактерий в природе, медицине, сельском хозяйстве и промышленности. Болезнетворные бактерии и борьба с ними.

Грибы. Общая характеристика грибов. Шляпочные грибы, их строение, питание, размножение. Условия жизни грибов в лесу. Съедобные и ядовитые грибы. Плесневые грибы. Дрожжи. Грибы-паразиты, вызывающие болезни растений. Роль грибов в природе и хозяйстве.

Лишайники. Строение лишайника. Симбиоз. Питание. Размножение. Роль лишайника в природе и хозяйстве.

II. Животные

Зоология — наука о животных. Значение животных в природе и жизни человека. Сходство и отличие животных и растений. Классификация животных.

Одноклеточные. Общая характеристика. Обыкновенная амеба. Среда обитания. Движение. Питание. Дыхание. Выделение. Размножение. Инцистирование.

Зеленая эвглена — одноклеточный организм с признаками животного и растения.

Инфузория-туфелька. Особенности строения и процессов жизнедеятельности. Раздражимость.

Многообразие и значение одноклеточных. Малярийный паразит — возбудитель малярии. Ликвидация малярии как массового заболевания.

Тип Кишечнополостные. Общая характеристика типа. Пресноводный полип — гидра. Среда обитания и внешнее строение. Лучевая симметрия. Внутреннее строение (двухслойность, разнообразие клеток). Питание. Дыхание. Нервная система. Рефлекс. Регенерация. Размножение вегетативное и половое. Морские кишечнополостные (полипы и медузы) и их значение.

Тип Плоские черви. Общая характеристика типа. Внешнее строение. Мускулатура. Питание. Дыхание. Выделение. Нервная система. Размножение. Регенерация.

Тип Круглые черви. Общая характеристика типа. Внешнее строение. Полость тела. Питание. Размножение и развитие. Многообразие паразитических червей и борьба с ними.

Тип Кольчатые черви. Общая характеристика типа. Среда обитания. Внешнее строение. Ткани. Кожно-мускульный мешок. Полость тела. Системы органов пищеварения, кровообращения, выделения. Процессы жизнедеятельности. Нервная система. Регенерация. Размножение.

Тип Моллюски. Общая характеристика типа. Среда обитания и внешнее строение. Особенности процессов жизнедеятельности.

Тип Членистоногие. Общая характеристика типа. Класс Ракообразные. Речной рак. Среда обитания. Внешнее строение. Размножение. Внутреннее строение. Пищеварительная, кровеносная и дыхательная системы. Органы выделения. Питание, дыхание, выделение. Особенности процессов жизнедеятельности. Нервная система и органы чувств.

Класс Паукообразные. Паук-крестовик. Среда обитания. Внешнее строение. Ловчая сеть, ее устройство и значение. Питание, дыхание, размножение. Роль клещей в природе и их практическое значение. Меры защиты человека от клещей.

Класс Насекомые. Майский жук. Внешнее и внутреннее строение. Процесс жизнедеятельности. Размножение. Типы развития.

Отряды насекомых с полным превращением. Чешуекрылые. Капустная белянка. Тутовый шелкопряд. Шелководство. Двукрылые. Комнатная муха, оводы. Перепончатокрылые. Медоносная пчела и муравьи. Инстинкт. Наездники. Биологический способ борьбы с вредителями. Отряд насекомых с неполным превращением. Прямокрылые. Перелетная саранча — опасный вредитель сельского хозяйства. Роль насекомых в природе, их практическое значение. Сохранение их видового многообразия.

Тип Хордовые. Общая характеристика типа. Класс Ланцетники. Ланцетник — низшее хордовое животное. Среда обитания. Внешнее строение. Хорда. Особенности внутреннего строения. Сходство ланцетников с позвоночными и беспозвоночными.

Класс Рыбы. Общая характеристика класса. Речной окунь. Среда обитания. Внешнее строение. Скелет и мускулатура. Полость тела. Пищеварительная, кровеносная, дыхательная системы. Плавательный пузырь. Нервная система и органы чувств. Поведение. Размножение и развитие. Забота о потомстве. Многообразие рыб. Отряды рыб: акулы, осетровые, сельдеобразные, карпообразные, кистеперые. Хозяйственное значение рыб. Промысел рыб. Искусственное разведение рыб. Прудовое хозяйство. Влияние деятельности человека на численность рыб. Необходимость рационального использования рыбных богатств, их охраны (защита вод от загрязнения и др.).

Класс Земноводные. Общая характеристика класса. Лягушка. Особенности среды обитания. Внешнее строение. Скелет и мускулатура. Особенности строения внутренних органов и процессов жизнедеятельности. Нервная система и органы чувств. Размножение и развитие. Многообразие земноводных и их значение. Происхождение земноводных.

Класс Пресмыкающиеся. Общая характеристика класса. Прыткая ящерица. Среда обитания. Внешнее строение. Особенности внутреннего строения. Размножение. Регенерация. Многообразие современных пресмыкающихся. Отряд Чешуйчатые. Отряд Черепахи. Древние пресмыкающиеся: динозавры, зверозубые ящеры. Происхождение пресмыкающихся.

Класс Птицы. Общая характеристика класса. Голубь. Среда обитания. Внешнее строение. Скелет и мускулатура. Полость тела. Особенности внутреннего строения и процессов жизнедеятельности. Нервная система и органы чувств. Поведение. Размножение и развитие. Сезонные явления в жизни птиц, гнездование, кочевки и перелеты. Происхождение птиц. Приспособленность птиц к различным средам обитания. Птицы парков, садов, лугов и полей. Птицы леса. Хищные птицы. Птицы болот и побережий водоемов. Птицы степей и пустынь. Роль птиц в природе и их значение в жизни человека. Роль заповедников и зоопарков в сохранении редких видов птиц. Привлечение птиц. Птицеводство.

Класс Млекопитающие. Общая характеристика класса. Домашняя собака. Внешнее строение. Скелет и мускулатура. Полости тела. Система органов. Нервная система и органы чувств. Поведение. Размножение и развитие. Забота о потомстве. Отряды млекопитающих. Первозвери. Происхождение млекопитающих. Рукокрылые: летучие мыши. Грызуны. Хищные: собачьи, кошачьи. Ластоногие. Китообразные. Парнокопытные. Особенности строения пищеварительной системы жвачных. Породы крупного рогатого скота. Кабан. Домашние свиньи. Непарнокопытные. Дикая лошадь. Породы домашних лошадей. Приматы. Роль млекопитающих в природе и в жизни человека. Влияние деятельности человека на численность и видовое многообразие млекопитающих, их охрана.

III. Человек и его здоровье

Анатомия, физиология и гигиена человека — науки, изучающие строение и функции организма человека и условия сохранения его здоровья. Гигиенические аспекты охраны окружающей среды.

Общий обзор организма человека. Общее знакомство с организмом человека (органы и системы органов). Элементарные сведения о строении, функциях и размножении клеток. Рефлекс. Краткие сведения о строении и функциях тканей. Ткани (эпителиальные, соединительные, мышечные и нервная).

Опорно-двигательная система. Значение опорно-двигательной системы. Строение скелета человека. Соединения костей: неподвижные, полуподвижные суставы. Состав, строение (макроскопическое) и рост костей в толщину. Мышцы, их строение и функции. Нервная регуляция деятельности мышц. Движения в суставах. Рефлекторная дуга. Работа мышц. Влияние ритма и нагрузки на работу мышц. Утомление мышц. Значение физических упражнений для правильного формирования скелета и мышц. Предупреждение искривления позвоночника и развития плоскостопия.

Кровь. Внутренняя среда организма: кровь, тканевая жидкость, лимфа. Относительное постоянство внутренней среды. Состав крови: плазма, форменные элементы. Группы крови. Значение переливания крови. Свертывание крови как защитная реакция. Эритроциты и лейкоциты, их строение и функции. Малокровие. Учение И.И.Мечникова о защитных свойствах крови. Борьба с эпидемиями. Иммунитет.

Кровообращение. Органы кровообращения: сердце и сосуды (артерии, капилляры, вены). Большой и малый круги кровообращения. Сердце, его строение и работа. Автоматия сердца. Понятие о нервной и гуморальной регуляции деятельности сердца. Движение крови по сосудам. Пульс. Кровяное давление. Гигиена сердечно-сосудистой системы.

Дыхание. Значение дыхания. Органы дыхания, их строение и функция. Голосовой аппарат. Газообмен в легких и тканях. Дыхательные движения. Понятия о жизненной емкости легких. Понятие о гуморальной и нервной регуляции дыхания. Гигиена дыхания.

Пищеварение. Питательные вещества и пищевые продукты. Пищеварение, ферменты и их роль в пищеварении. Строение органов пищеварения. Пищеварение в полости рта. Глотание. Работы И.П.Павлова по изучению деятельности слюнных желез. Пищеварение в желудке. Понятие о нервно-гуморальной регуляции желудочного сокоотделения. Работы И.П.Павлова по изучению пищеварения в желудке. Печень, поджелудочная железа и их роль в пищеварении. Изменение питательных веществ в кишечнике. Всасывание. Гигиена питания.

Обмен веществ. Водно-солевой, белковый, жировой и углеводный обмен. Распад и окисление органических веществ в клетках. Ферменты. Пластический и энергетический обмен — две стороны единого процесса обмена веществ. Обмен веществ между организмом и окружающей средой. Норма питания. Значение правильного питания. Витамины и их значение для организма.

Выделение. Органы мочевыделительной системы. Функции почек. Значение выделения продуктов обмена веществ.

Кожа. Строение и функции кожи. Роль кожи в регуляции теплоотдачи. Закаливание организма. Гигиена кожи и одежды.

Нервная система. Значение нервной системы. Строение и функции спинного мозга и отделов головного мозга: продолговатого, среднего, промежуточного, мозжечка. Понятие о вегетативной нервной системе. Большие полушария головного мозга. Значение коры больших полушарий.

Анализаторы. Органы чувств. Значение органов чувств. Анализаторы. Строение и функции органов зрения. Гигиена зрения. Строение и функции органа слуха. Гигиена слуха.

Высшая нервная деятельность. Безусловные и условные рефлексы. Образование и биологическое значение условных рефлексов. Торможение условных рефлексов. Роль И.М.Сеченова и И.П.Павлова в создании учения о высшей нервной деятельности; его сущность. Значение слова. Сознание и мышление человека как функции высших отделов головного мозга. Антинаучность религиозных представлений о душе. Гигиена физического и умственного труда. Режим труда и отдыха. Сон, его значение. Вредное влияние курения и употребления спиртных напитков на нервную систему.

Железы внутренней секреции. Значение желез внутренней секреции. Понятие о гормонах. Роль гуморальной регуляции в организме.

Развитие человеческого организма. Воспроизведение организмов. Половые железы и половые клетки. Оплодотворение. Развитие зародыша человека. Особенности развития детского и юношеского организмов.

IV. Общая биология

Общая биология — предмет об основных закономерностях жизненных явлений. Значение биологии для медицины, сельского хозяйства и других отраслей народного хозяйства.

Эволюционное учение

Краткие сведения о додарвиновском периоде развития биологии. Основные положения эволюционного учения Ч.Дарвина. Значение теории эволюции для развития естествознания.

Критерии вида. Популяция — единица вида и эволюции. Понятие сорта растений и породы животных.

Движущие силы эволюции: наследственность, борьба за существование, изменчивость, естественный отбор. Ведущая роль естественного отбора в эволюции.

Искусственный отбор и наследственная изменчивость — основа выведения пород домашних животных и сортов культурных растений. Создание новых высокопродуктивных пород животных и сортов растений.

Возникновение приспособлений. Относительный характер приспособленности.

Микроэволюция. Видообразование.

Результаты эволюции: приспособленность организмов, многообразие видов.

Использование теории эволюции в сельскохозяйственной практике и в деле охраны природы.

Развитие органического мира

Доказательства эволюции органического мира. Главные направления эволюции. Ароморфоз, идиоадаптация. Соотношение различных направлений эволюции. Биологический прогресс и регресс. Краткая история развития органического мира.

Основные ароморфозы в эволюции органического мира.

Основные направления эволюции покрытосеменных, насекомых, птиц и млекопитающих в кайнозойскую эру.

Влияние деятельности человека на многообразие видов, природные сообщества, их охрана.

Происхождение человека

Ч.Дарвин о происхождении человека от животных.

Движущие силы антропогенеза: социальные и биологические факторы. Ведущая роль законов общественной жизни в социальном прогрессе человечества.

Древнейшие, древние и ископаемые люди современного типа.

Человеческие расы, их происхождение и единство. Антинаучная, реакционная сущность социального дарвинизма и расизма.

Основы экологии

Предмет и задачи экологии, математическое моделирование в экологии. Экологические факторы. Деятельность человека как экологический фактор. Комплексное воздействие факторов на организм. Ограничивающие факторы. Фотопериодизм. Вид, его экологическая характеристика.

Популяция. Факторы, вызывающие изменение численности популяций, способы ее регулирования.

Рациональное использование видов, сохранение их разнообразия.

Биогеоценоз. Взаимосвязи популяций в биогеоценозе. Цепи питания. Правило экологической пирамиды. Саморегуляция. Смена биогеоценозов. Агроценозы. Повышение продуктивности агроценозов на основе мелиорации земель, внедрения новых технологий выращивания растений.

Охрана биогеоценозов.

Основы учения о биосфере

Биосфера и ее границы. Биомасса поверхности суши, Мирового океана, почвы. Живое вещество, его газовая, концентрационная, окислительная и восстановительная функции. Круговорот веществ и превращение энергии в биосфере. В.И.Вернадский о возникновении биосферы.

Основы цитологии

Основные положения клеточной теории. Клетка — структурная и функциональная единица живого. Строение и функция ядра, цитоплазмы и ее основных органоидов. Особенности строения клеток прокариот, эукариот.

Содержание химических элементов в клетке. Вода и другие неорганические вещества, их роль в жизнедеятельности клетки. Органические вещества: липиды, АТФ, биополимеры (углеводы, белки, нуклеиновые кислоты), их роль в клетке. Ферменты, их роль в процессах жизнедеятельности. Самоудвоение ДНК.

Обмен веществ и превращение энергии — основа жизнедеятельности клетки. Энергетический обмен в клетке и его сущность. Значение АТФ в энергетическом обмене.

Пластический обмен. Фотосинтез. Пути повышения продуктивности сельскохозяйственных растений. Биосинтез белков. Ген и его роль в биосинтезе. Код ДНК. Реакции матричного синтеза. Взаимосвязь процессов пластического и энергетического обмена.

Вирусы, особенности их строения и жизнедеятельности.

Размножение и индивидуальное развитие организмов

Деление клетки, мейоз и оплодотворение — основа размножения и индивидуального развития организмов. Подготовка клетки к делению. Удвоение молекул ДНК. Хромосомы, их гаплоидный и диплоидный набор, постоянство числа и формы.

Деление клетки и его значение.

Половое и бесполое размножение организмов. Половые клетки. Мейоз. Развитие яйцеклеток и сперматозоидов. Оплодотворение.

Развитие зародыша (на примере животных). Постэмбриональное развитие. Вредное влияние алкоголя и никотина на развитие организма человека.

Возникновение жизни на Земле.

Основы генетики

Основные закономерности наследственности и изменчивости организмов и их цитологические основы.

Предмет, задачи и методы генетики.

Моно- и дигибридное скрещивание. Законы наследственности, установленные Г.Менделем. Доминантные и рецессивные признаки. Аллельные гены. Фенотип и генотип. Гомозигота и гетерозигота. Единообразие первого поколения.

Промежуточный характер наследования. Закон расщепления признаков. Статистический характер явлений расщепления. Цитологические основы единообразия первого поколения и расщепления признаков во втором поколении. Закон независимого наследования и его цитологические основы.

Сцепленное наследование. Нарушение сцепления. Перекрест хромосом.

Генотип как целостная исторически сложившаяся система. Генетика пола. Хромосомная теория наследственности.

Значение генетики для медицины и здравоохранения. Вредное влияние никотина, алкоголя и других наркотических веществ на наследственность человека.

Роль генотипа и условий внешней среды в формировании фенотипа. Модификационная изменчивость. Норма реакции. Статистические закономерности модификационной изменчивости.

Мутации, их причины. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости. Н.И.Вавилов. Экспериментальное получение мутаций.

Мутации как материал для искусственного и естественного отбора. Загрязнение природной среды мутагенами и его последствия.

Генетика и теория эволюции. Генетика популяций. Формы естественного отбора: движущий и стабилизирующий.

Основы селекции

Генетические основы селекции растений, животных и микроорганизмов.

Задачи современной селекции. Н.И.Вавилов о происхождении культурных растений. Значение исходного материала для селекции.

Селекция растений. Основные методы селекции: гибридизация и искусственный отбор. Роль естественного отбора в селекции. Самоопыление перекрестноопыляемых растений. Гетерозис. Полиплодия и отдаленная гибридизация. Достижения селекции растений.

Селекция животных. Типы скрещивания и методы разведения. Метод анализа наследственных хозяйственно-ценных признаков у животных-производителей. Отдаленная гибридизация домашних животных.

Селекция бактерий, грибов, ее значение для микробиологической промышленности (получение антибиотиков, ферментных препаратов, кормовых дрожжей и др.). Основные направления биотехнологии (микробиологическая промышленность, генная и клеточная инженерия).

Биосфера и научно-технический прогресс

Биосфера в период научно-технического прогресса и здоровье человека. Проблемы окружающей среды: защита от загрязнения, сохранения эталонов и памятников природы, видового разнообразия, биоценозов, ландшафтов.

Структура ячейки

| SEER Обучение

Представления о клеточной структуре значительно изменились с годами. Ранние биологи рассматривали клетки как простые мембранные мешочки, содержащие жидкость и несколько плавающих частиц. Современные биологи знают, что клетки намного сложнее, чем это.

В теле есть много разных типов, размеров и форм клеток. Для наглядности вводится понятие «обобщенная ячейка».Он включает в себя функции всех типов ячеек. Клетка состоит из трех частей: клеточной мембраны, ядра и цитоплазмы между ними. Внутри цитоплазмы находятся сложные структуры из тонких волокон и сотен или даже тысяч крохотных, но различных структур, называемых органеллами.

Клеточная мембрана

Каждая клетка тела окружена клеточной (плазменной) мембраной. Клеточная мембрана отделяет материал вне клетки, внеклеточный, от материала внутри клетки, внутриклеточный.Он поддерживает целостность ячейки и контролирует прохождение материалов в ячейку и из нее. Все материалы внутри клетки должны иметь доступ к клеточной мембране (границе клетки) для необходимого обмена.

Клеточная мембрана представляет собой двойной слой молекул фосфолипидов. Белки в клеточной мембране обеспечивают структурную поддержку, образуют каналы для прохождения материалов, действуют как рецепторные участки, действуют как молекулы-носители и обеспечивают маркеры идентификации.

Ядро и ядрышко

Ядро, образованное ядерной мембраной вокруг жидкой нуклеоплазмы, является центром управления клеткой.Нити хроматина в ядре содержат дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК), генетический материал клетки. Ядрышко представляет собой плотный участок рибонуклеиновой кислоты (РНК) в ядре и место образования рибосом. Ядро определяет, как клетка будет функционировать, а также основную структуру этой клетки.

Цитоплазма

Цитоплазма представляет собой гелеобразную жидкость внутри клетки. Это среда для химической реакции. Он обеспечивает платформу, на которой другие органеллы могут работать внутри клетки.Все функции размножения, роста и репликации клеток выполняются в цитоплазме клетки. Внутри цитоплазмы материалы перемещаются путем диффузии, физического процесса, который может работать только на короткие расстояния.

Цитоплазматические органеллы

Цитоплазматические органеллы — это «маленькие органы», взвешенные в цитоплазме клетки. Каждый тип органелл имеет определенную структуру и определенную роль в функции клетки. Примерами цитоплазматических органелл являются митохондрии, рибосомы, эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи и лизосомы.

частей человеческой клетки

Я помню, как был в 7-м классе мистера Фарнсворта в классе естественных наук, когда мы впервые действительно начали изучать клетки. Его комната выглядела как типичная школьная лаборатория — высокие жесткие столы с горелками Бунзена и газовыми форсунками, к которым никто не мог прикасаться, и шкаф, полный мертвых вещей, взвешенных в жидкости в банках. Больше всего в комнате мне нравился гигантский плакат с изображением Галактики Треугольник (я был, есть и всегда буду безвозвратно очарован космосом) на стене за его столом.

Но второй моей любимой вещью был плакат с изображением внутренней части камеры. Он висел на дальней правой стене рядом с классной доской. Хотя изображение Треугольника было экспоненциально меньше, чем фактическая галактика, поэтому мы могли видеть его целиком, изображение ячейки было экспоненциально на больше по той же причине. Клетка была собственным миром, но вместо звезд, газов и темной материи были митохондрии, ядро ​​и цитоплазма. Это сказало мне, что когда вы подошли к делу, не было большой разницы между клеткой и галактикой.

Мой разум в 7-м классе = взорван.

Клетки удивительны, мелочи, и я имею в виду маленькие — клетки крошечные. При правильных условиях вы, , могли бы увидеть амебу протей или парамеций. Чтобы лучше понять размер клеток, в Учебном центре генетических наук Университета штата Юта есть забавная интерактивная шкала. Приготовьтесь удивляться.

Есть два типа клеток: прокариоты и эукариоты. Эукариоты содержат ядро, а прокариоты — нет.Вы, дорогой читатель, являетесь эукариотическим существом. Вы состоите из триллионов эукариотических клеток, которых существует более 200 различных типов. Каждый тип эукариотических клеток специализируется на выполнении определенных функций. Например, костные клетки формируют и регенерируют кости. Когда-нибудь ломали кость? В течение нескольких дней клетки, называемые фибробластами, начинают откладывать костный матрикс.

Чтобы узнать больше о клетках, загляните в нашу бесплатную электронную книгу Human Cell!

Клетки можно разделить на четыре группы: соматические, гаметные, зародышевые и стволовые.Соматические клетки — это все клетки тела, которые не являются половыми клетками, например клетки крови, нейроны и остеоциты. Гаметы — это половые клетки, которые соединяются во время полового размножения. Зародышевые клетки производят гаметы. Стволовые клетки (возможно, вы хорошо знакомы с этим термином, потому что он всегда попадает в заголовки) похожи на клетки с чистого листа, которые могут дифференцироваться в специализированные клетки и реплицироваться.

Генетическая информация внутри каждой клетки действует как своего рода инструкция, рассказывающая клетке, как функционировать и размножаться.

Почему бы нам не взглянуть на внутреннюю часть типичной клетки?

Типичная эукариотическая клетка

Изображение из A&P 6.

Плазматическая мембрана — это именно то, на что она похожа: мембрана из плазмы. Мембраны — это структуры, разделяющие вещи; в этом случае плазматическая мембрана клетки отделяет ее внутреннюю часть от окружающей среды вокруг клетки. Однако он не является непроницаемым, поскольку он избирательно позволяет определенным молекулам входить и выходить.

Органеллы — это структуры внутри плазматической мембраны.Каждая органелла выполняет особую функцию. Их называют органеллами, потому что они действуют как органы клетки.

Внутриклеточная жидкость или цитозоль — это жидкость, находящаяся внутри клетки. Хотя большая часть его состава — вода, остальное не очень хорошо изучено. Когда-то он считался простым раствором молекул, но сейчас он организован на множестве уровней.

Изображение из A&P 6.

Ядро — это большая органелла, содержащая генетическую информацию клетки. Большинство клеток имеют только одно ядро, но некоторые имеют более одного ядра, а другие, например зрелые эритроциты, не имеют его вообще.Внутри ядра находится сферическое тело, известное как ядрышко, которое содержит кластеры белка, ДНК и РНК. Генетическая информация клетки закодирована в ДНК. Ядро служит для содержания ДНК и транскрипции РНК, которая выходит через поры в ядерной мембране.

Представляем: Органеллы

Хотя все части клетки важны, вот некоторые из наиболее узнаваемых.


Эндоплазматический ретикулум

Помимо того, что это очень забавно, эндоплазматический ретикулум (ER) — это сеть заключенных в мембрану мешочков в клетке, которые упаковывают и транспортируют материалы для роста клеток и других функций.Есть два типа ER: гладкая и грубая.

Изображение из A&P 6.


Комплекс Гольджи / Аппарат

Подобно ER, комплекс (или аппарат) Гольджи представляет собой органеллу, которая упаковывает белки и липиды в везикулы для транспортировки.

Изображение из A&P 6.


Митохондрии

«Человек — это целый мир для митохондрии, точно так же, как наша планета для нас. Но мы гораздо больше зависим от митохондрий, чем земля от нас.Земля могла бы прекрасно обойтись без людей, но если что-нибудь случится с нашими митохондриями, мы умрем ». — Ветер в двери Мадлен Л’Энгл (1973)

Изображение из A&P 6.

Хотя концепция г-жи Л’Энгл о митохондриях была больше выдумкой, чем наукой (насколько я знаю, митохондрии не разговаривают!), Она открыла моему десятилетнему ребенку глаза на чудеса нашего тела. До плаката сотового телефона мистера Фарнсворта была Time Trilogy .

Митохондрии могут насчитывать от сотен до тысяч, в зависимости от клетки. Они известны как «силовая установка» клетки, являясь основным источником энергии. За счет аэробного дыхания митохондрии производят большую часть аденозинтрифосфата (АТФ) клетки. Активные клетки мышц, печени и почек имеют большое количество митохондрий для поддержания высоких метаболических потребностей.

Рибосомы либо свободно плавают в цитозоле, либо связаны с ЭР, либо располагаются на внешней поверхности ядерной мембраны. Рибосомы содержат более 50 белков и высокое содержание рибосомальной РНК. Их основная функция — синтез белков, которые затем используются органеллами внутри клетки, плазматической мембраной или даже структурами вне клетки.

Эти маленькие ребята похожи на помойки в камере. Лизосомы содержат ферменты кислой гидролазы, которые расщепляют и переваривают макромолекулы, старые части клеток и микроорганизмы. Они происходят от комплекса Гольджи.

Внутри ячейки больше структур и функций (например, , намного больше, чем на ), чем указано здесь, но это сообщение на другой день!

Вы инструктор? У нас есть отмеченные наградами 3D-продукты и ресурсы для вашего курса анатомии и физиологии! Подробнее здесь.

Ячейка | Анатомия и физиология I

Клетки — основа жизни, основная структурная единица живых существ. Такие молекулы, как вода и аминокислоты, не живы, а клетки живы! Вся жизнь состоит из клеток того или иного типа.

Одним из отличительных признаков живых систем является способность поддерживать гомеостаз или относительно постоянное внутреннее состояние. Клетка — это первый уровень сложности, способный поддерживать гомеостаз, и это уникальная структура клетки, которая обеспечивает выполнение этой важной функции.

В этом разделе курса вы узнаете о ячейке и всех частях, которые делают ее функциональной. Вы также сосредоточитесь на клеточной мембране, то есть структуре, которая окружает клетку и отделяет ее внутреннюю среду от внешней. Это важный компонент, потому что он контролирует, что может входить и выходить из ячейки. В этом разделе также будет описано, как клетки размножаются для поддержания гомеостаза.

Текущая клеточная теория утверждает, что:

  1. Все известные живые существа состоят из одной или нескольких клеток.
  2. Все новые клетки создаются путем деления уже существующих клеток на две.
  3. Клетка — это самая основная единица структуры и функции всех живых организмов.

Современные теоретики клетки утверждают, что все функции, важные для жизни, выполняются внутри клетки; и что во время клеточного деления клетка содержит и передает следующему поколению информацию, необходимую для проведения и регулирования функционирования клетки.

Давайте начнем наше изучение клетки с изучения анатомии клетки животного.Каждая ячейка состоит из трех компонентов, показанных на изображении выше.

  1. Клеточная мембрана, которая окружает и защищает клетку
  2. Цитоплазма, представляющая собой водянистую внутреннюю часть клетки, содержащую ионы, белки и органеллы
  3. Органеллы, выполняющие все действия, необходимые для жизни, роста и воспроизводства клетки

Внутри тела клетки представляют собой уровень организации между органеллами и тканями. Органеллы, в свою очередь, состоят из специализированных макромолекул, а ткани — из совокупностей специализированных клеток.Ткани мозга, почек, печени, мышц и легких отличаются друг от друга из-за структуры и функции составляющих их клеток. Таким образом, клетки, составляющие каждый тип ткани, различаются по форме, размеру и внутренней структуре, что позволяет выполнять их специфические физиологические функции в ткани. При изучении анатомии и физиологии следует помнить о том, что структура определяет функцию. Когда вы смотрите на форму клетки, она дает вам представление о ее функции.

Обратите внимание на ячейки ниже и подумайте, какая форма необходима для ее роли.Посмотрите, сможете ли вы сопоставить ячейку с ее функцией.

Органеллы

Каждый клеточный процесс осуществляется в определенном месте клетки, часто в органелле или вокруг нее. Подумайте об органелле как об уровне организации между макромолекулами и клеткой. Органеллы выполняют специализированные задачи внутри клетки, локализируя такие функции, как репликация, выработка энергии, синтез белка и переработка пищи и отходов. Различные клетки различаются по расположению и количеству органелл, а также по структуре, что дает начало сотням типов клеток, обнаруженных в организме.

Цель этого раздела — понять органеллы клетки, то, как они взаимодействуют друг с другом и как они функционируют во время транспортировки, роста и деления в клетке. Вы узнаете о контролируемой химической среде, которую поддерживает клетка, и о том, какие ограничения это накладывает на типы химических реакций, которые она может выполнять. Этот фон жизненно важен для понимания ключевых процессов, таких как то, как клетка высвобождает энергию из глюкозы, вырабатывает и сворачивает белки, а также проходит через рост и деление клеток.

Представьте себе город и различные рабочие места в городе. Клетка подобна каждой органелле, служащей определенной цели. Есть органеллы, работа которых заключается в придании клетке формы и структуры, во многом напоминающих городские улицы и мосты. Эти богатые белком органеллы включают промежуточных филаментов , микротрубочек и микрофиламентов . Некоторые из них действительно перемещают другие органеллы по клетке или изменяют форму клетки. Когда мышечная клетка сокращается или укорачивается, это происходит за счет микрофиламентов, состоящих из белков актина и миозина.Одна особая органелла, состоящая из микротрубочек, расположена в области около ядра, центросомы . Центросома содержит пару пучков микротрубочек, известных как центриоли . Центриоли важны, потому что они перемещают хромосомы к противоположным концам клетки во время репликации клетки, называемой митозом. Нейроны не имеют центриолей и не могут размножаться.

Другие органеллы помогают синтезировать белки, необходимые клетке. Эти белковые фабрики называются рибосомами .Они могут быть разбросаны внутри клетки или присоединены к системе мембранных каналов, называемой эндоплазматической сетью или ER. Когда к ER прикреплены рибосомы, это называется грубым ER (рибосомы придают ему шероховатый или зернистый вид). Когда в ER отсутствуют рибосомы, он называется гладким ER и функционирует для синтеза липидов и хранения токсинов. Когда белок произведен, его нужно сложить в определенную форму, чтобы он работал. Часто необходимо присоединять дополнительные боковые цепи углеводов.Белок перерабатывается в грубой ER. Как только он сформирован, он попадает в аппарат Гольджи, который является растением-распределителем для клетки. Он завершает любой процессинг белка, а затем упаковывает его в везикулу для транспортировки к месту назначения. Некоторые белки необходимы клеточной мембране, и везикулы гарантируют, что они достигают мембраны. Аппарат Гольджи также создает особый тип везикул, называемый лизосомой . Лизосома — это мусорщик клетки.Он поглощает клеточный мусор и отходы и разрушает их. Лизосома содержит очень мощные гидролитические ферменты для достижения этой цели. Очень важно, чтобы ферменты оставались в лизосоме, иначе они разрушили бы клетку.

Электростанцией клетки являются митохондрии . Эта органелла вырабатывает АТФ или энергию для клетки. Митохондрии даже имеют свою собственную ДНК, называемую митохондриальной ДНК (мДНК), и могут реплицироваться.

Наконец-то есть контроллер ячейки. Это ядро ​​ .Не все клетки имеют ядро ​​и называются безъядерными. Если вы посмотрите на изображение красных кровяных телец, вы увидите белую точку в центре клетки — это то место, где раньше находилось ядро. Ядро выбрасывается, когда они созревают. Некоторые клетки имеют более одного ядра и называются многоядерными . Клетки скелетных мышц — это очень большие клетки и многоядерные клетки. Ядро содержит ДНК клетки и ядрышко. Ядрышко — органелла, из которой образуются рибосомы.ДНК — это ваш генетический код. Он содержит гены, которые содержат инструкции по выработке каждого белка в вашем организме. Ядро окружено собственной мембраной с крошечными отверстиями, называемыми ядерными порами . Мембрана называется ядерной мембраной или ядерной оболочкой.

Интерактивная диаграмма ниже показывает рисунок эукариотической клетки. Компоненты клетки в списке связаны с изображениями, которые выделяют те же самые структуры в живой клетке.

Ядро и цитоплазма | Анатомия и физиология

Цели обучения

  • Опишите структуру и функцию ядра
  • Объясните организацию ДНК в ядре
  • Опишите структуру и функцию основных клеточных органелл

Теперь, когда вы узнали, что плазматическая мембрана окружает все клетки, вы можете погрузиться внутрь прототипной клетки человека, чтобы узнать о ее внутренних компонентах и ​​их функциях. Клетки животных содержат три основных участка: плазматическую мембрану, ядро ​​и цитоплазму. Ядро — центральная органелла клетки, которая содержит ДНК клетки (рис. 3.6). Цитоплазма состоит из двух частей: цитозоля и органелл. Цитозоль , желеобразное вещество внутри клетки, обеспечивает жидкую среду, необходимую для биохимических реакций. Органелла («маленький орган») — это один из нескольких различных типов мембранных тел в клетке, каждое из которых выполняет уникальную функцию.Подобно тому, как различные органы тела работают вместе в гармонии, чтобы выполнять все функции человека, множество различных клеточных органелл работают вместе, чтобы поддерживать здоровье клетки и выполнять все ее важные функции.

Рисунок 3.6. Прототипная клетка человека
Хотя это изображение не указывает на какую-либо конкретную клетку человека, это прототип клетки, содержащей первичные органеллы и внутренние структуры.

Ядро

Ядро — самая большая и самая заметная из органелл клетки (Рисунок 3. 7). Ядро обычно считается центром управления клеткой, потому что оно хранит все генетические инструкции для производства белков. Интересно, что некоторые клетки тела, такие как мышечные клетки, содержат более одного ядра, которое называется многоядерным. Другие клетки, такие как красные кровяные тельца (эритроциты) млекопитающих, вообще не содержат ядер. По мере созревания эритроциты выбрасывают свои ядра, освобождая место для большого количества молекул гемоглобина, которые переносят кислород по всему телу. Без ядер продолжительность жизни эритроцитов коротка, поэтому организм должен постоянно производить новые.

Рисунок 3.7. Ядро
Ядро — это центр управления клеткой. Ядро живых клеток содержит генетический материал, который определяет всю структуру и функцию этой клетки.

Внутри ядра находится план, который диктует все, что клетка будет делать, и все продукты, которые она будет производить. Эта информация хранится в ДНК. Ядро отправляет «команды» клетке через молекулярные мессенджеры, которые транслируют информацию из ДНК.Каждая клетка вашего тела (за исключением половых клеток) содержит полный набор вашей ДНК. Когда клетка делится, ДНК должна быть продублирована, чтобы каждая новая клетка получала полный набор ДНК. В следующем разделе мы исследуем структуру ядра и его содержимое, а также процесс репликации ДНК.

Организация ядра и его ДНК

Как и большинство других клеточных органелл, ядро ​​окружено мембраной, называемой ядерной оболочкой .Это мембранное покрытие состоит из двух смежных липидных бислоев с тонким жидким пространством между ними. Эти два бислоя охватывают ядерные поры. Ядерная пора — это крошечный проход для прохождения белков, РНК и растворенных веществ между ядром и цитоплазмой. Внутри ядерной оболочки находится гелеобразная нуклеоплазма с растворенными веществами, которые включают строительные блоки нуклеиновых кислот. Также может быть темная масса, часто видимая под простым световым микроскопом, называемая ядрышком (множественное число = ядрышки).Ядрышко — это область ядра, которая отвечает за производство РНК, необходимой для построения рибосом. После синтеза вновь созданные субъединицы рибосомы покидают ядро ​​клетки через ядерные поры. Генетические инструкции, которые используются для построения и поддержания организма, упорядоченно расположены в цепях ДНК. Внутри ядра расположены нити , хроматин , состоящий из ДНК и связанных белков (рис. 3.8). Хроматин — это волокнистая форма ДНК, которая позволяет эффективно упаковывать ДНК в ядре, сохраняя при этом структуру, которая позволяет синтезировать белки на ранних стадиях.Вдоль нитей хроматина ДНК обернута вокруг набора из гистонов белков. Когда клетка находится в процессе деления, хроматин конденсируется в хромосомы, так что ДНК можно безопасно транспортировать к «дочерним клеткам». Хромосома состоит из ДНК и белков; это конденсированная форма хроматина. Подсчитано, что у человека почти 22 000 генов распределены по 46 хромосомам.

Рисунок 3.8. Макроструктура ДНК
Нити ДНК обернуты вокруг поддерживающих гистонов.Эти белки все больше связываются и конденсируются в хроматин, который плотно упаковывается в хромосомы, когда клетка готова к делению.

Органеллы эндомембранной системы

Набор из трех основных органелл вместе формирует внутри клетки систему, называемую эндомембранной системой. Эти органеллы работают вместе для выполнения различных клеточных задач, включая задачу производства, упаковки и экспорта определенных клеточных продуктов. Органеллы эндомембранной системы включают эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи и везикулы.

Эндоплазматическая сеть

Эндоплазматический ретикулум , , (ER), — это система каналов, которые являются продолжением ядерной мембраны (или «оболочки»), покрывающей ядро, и состоящей из того же материала липидного бислоя. ER можно представить себе как серию извилистых магистралей, похожих на водные каналы Венеции. ER обеспечивает проходы по большей части клетки, которые функционируют при транспортировке, синтезе и хранении материалов.Обмотка ER приводит к большой площади мембранной поверхности, которая поддерживает его многие функции (рис. 3.9).

Рисунок 3.9. Эндоплазматическая сеть (ER)
(a) ER представляет собой извилистую сеть тонких мембранных мешочков, находящихся в тесной связи с ядром клетки. Гладкая и шероховатая эндоплазматическая сеть очень различаются по внешнему виду и функциям (источник: ткань мыши). (b) Rough ER усеяна многочисленными рибосомами, которые являются участками синтеза белка (источник: ткань мыши).EM × 110000. (c) Smooth ER синтезирует фосфолипиды, стероидные гормоны, регулирует концентрацию клеточного Ca ++ , метаболизирует некоторые углеводы и расщепляет определенные токсины (источник: ткань мыши). EM × 110 510. (Микрофотографии предоставлены Медицинской школой Риджентс Мичиганского университета © 2012)

Эндоплазматический ретикулум может существовать в двух формах: грубый ER и гладкий ER. Эти два типа ER выполняют очень разные функции и могут быть найдены в очень разных количествах в зависимости от типа клетки.Грубый ER (RER) называется так, потому что его мембрана усеяна встроенными гранулами — органеллами, называемыми рибосомами, что придает RER неровный вид.

A рибосома представляет собой органеллу, которая служит местом синтеза белка. Его можно обнаружить свободно плавающим в цитоплазме или прикрепленным к ER. Он состоит из двух субъединиц рибосомной РНК, которые оборачиваются вокруг мРНК, чтобы запустить процесс трансляции, стадию синтеза белка. Синтез белка состоит из двух стадий: транскрипции и трансляции.Транскрипция происходит внутри ядра и представляет собой фазу синтеза белков, в которой мРНК копируется из ДНК. МРНК покидает ядро ​​через ядерные поры и переходит к рибосоме. Затем рибосома «считывает» или интерпретирует инструкции внутри мРНК и использует РНК переноса (тРНК) для связывания аминокислот в соответствующем порядке с образованием белка ( рис. 3.10, ). Как правило, белок синтезируется внутри рибосомы и высвобождается в канале грубого ЭПР, где к нему могут быть добавлены сахара (посредством процесса, называемого гликозилированием), прежде чем он будет транспортирован внутри везикулы на следующий этап процесса упаковки и транспортировки. : аппарат Гольджи.

Рисунок 3.10. От ДНК к белку: транскрипция через трансляцию
Транскрипция в ядре клетки производит молекулу мРНК, которая модифицируется и затем отправляется в цитоплазму для трансляции. Транскрипт расшифровывается в белок с помощью рибосомы и молекул тРНК.

Smooth ER (SER) не содержит этих рибосом. Одна из основных функций гладкого ER — синтез липидов. Гладкий ER синтезирует фосфолипиды, основной компонент биологических мембран, а также стероидные гормоны. По этой причине клетки, вырабатывающие большие количества таких гормонов, например, женские яичники и мужские семенники, содержат большое количество гладкого ЭПР. В дополнение к синтезу липидов гладкий ЭПР также изолирует (то есть накапливает) и регулирует концентрацию ионов кальция в мышечной и нервной ткани. Гладкий ER дополнительно метаболизирует некоторые углеводы и выполняет роль детоксикации в печени, расщепляя определенные токсины. В отличие от гладкого ER, основная задача грубого ER — это синтез и модификация белков, предназначенных для клеточной мембраны или для экспорта из клетки.Для этого синтеза белка многие рибосомы прикрепляются к ER (придавая ему вид грубого ER).

Аппарат Гольджи

Аппарат Гольджи отвечает за сортировку, модификацию и отгрузку продуктов, поступающих из неотложной неотложной помощи, во многом как почтовое отделение. Аппарат Гольджи выглядит как сложенные стопкой плоские диски, почти как стопки блинов странной формы. Как и ER, эти диски являются перепончатыми. У аппарата Гольджи есть две разные стороны, каждая из которых играет свою роль.Одна сторона аппарата принимает продукты в виде пузырьков. Эти продукты сортируются через аппарат, а затем они выпускаются с противоположной стороны после переупаковки в новые пузырьки. Если продукт должен быть выведен из клетки, везикула мигрирует на поверхность клетки и сливается с клеточной мембраной, и груз секретируется (рис. 3.11).

Рисунок 3.11. Аппарат Гольджи
(а) Аппарат Гольджи манипулирует продуктами грубого ER, а также производит новые органеллы, называемые лизосомами.Белки и другие продукты ER отправляются в аппарат Гольджи, который организует, модифицирует, упаковывает и маркирует их. Некоторые из этих продуктов транспортируются в другие области клетки, а некоторые выводятся из клетки посредством экзоцитоза. Ферментативные белки упаковываются как новые лизосомы (или упаковываются и отправляются для слияния с существующими лизосомами). (б) Электронная микрофотография аппарата Гольджи.

Лизосомы

Некоторые из белковых продуктов, упаковываемых аппаратом Гольджи, содержат пищеварительные ферменты, которые должны оставаться внутри клетки для использования при расщеплении определенных материалов.Везикулы, содержащие ферменты, высвобождаемые Гольджи, могут образовывать новые лизосомы или сливаться с существующими лизосомами. Лизосома — это органелла, которая содержит ферменты, которые расщепляют и переваривают ненужные клеточные компоненты, такие как поврежденная органелла. (Лизосома похожа на разрушительную бригаду, которая сносит старые и ненадежные здания в окрестностях.) Аутофагия («самопоедание») — это процесс переваривания клеткой собственных структур. Лизосомы также важны для расщепления инородного материала.Например, когда определенные клетки иммунной защиты (лейкоциты) фагоцитируют бактерии, бактериальная клетка транспортируется в лизосому и переваривается находящимися внутри ферментами. Как можно догадаться, такие клетки фагоцитарной защиты содержат большое количество лизосом. При определенных обстоятельствах лизосомы выполняют более грандиозную и ужасную функцию. В случае поврежденных или нездоровых клеток лизосомы могут открыться и высвободить свои пищеварительные ферменты в цитоплазму клетки, убивая клетку.Этот механизм «самоуничтожения» называется автолиз , и контролирует процесс гибели клеток (механизм, называемый «апоптоз»).

Посмотрите это видео, чтобы узнать о эндомембранной системе, которая включает грубую и гладкую ER и тело Гольджи, а также лизосомы и пузырьки. Какова основная роль эндомембранной системы?

Органеллы для производства энергии и детоксикации

Помимо функций, выполняемых эндомембранной системой, клетка выполняет множество других важных функций.Точно так же, как вы должны потреблять питательные вещества, чтобы обеспечить себя энергией, каждая из ваших клеток должна принимать питательные вещества, некоторые из которых превращаются в химическую энергию, которая может использоваться для поддержания биохимических реакций. Еще одна важная функция клетки — детоксикация. Люди поглощают все виды токсинов из окружающей среды, а также производят вредные химические вещества в качестве побочных продуктов клеточных процессов. Клетки, называемые гепатоцитами, в печени выводят многие из этих токсинов.

Митохондрии

A митохондрия (множественное число = митохондрии) представляет собой мембранную органеллу в форме боба, которая является «преобразователем энергии» клетки.Митохондрии состоят из внешней двухслойной липидной мембраны, а также дополнительной внутренней двухслойной липидной мембраны (рис. 3.12). Внутренняя мембрана сильно сложена в извилистые структуры с большой площадью поверхности, называемые кристами. Именно вдоль этой внутренней мембраны ряд белков, ферментов и других молекул выполняет биохимические реакции клеточного дыхания. Эти реакции преобразуют энергию, хранящуюся в молекулах питательных веществ (например, глюкозы), в аденозинтрифосфат (АТФ), который обеспечивает клетку полезной клеточной энергией. Клетки постоянно используют АТФ, поэтому митохондрии постоянно работают. Молекулы кислорода необходимы во время клеточного дыхания, поэтому вы должны постоянно вдыхать их. Одной из систем организма, которая использует огромное количество АТФ, является мышечная система, потому что АТФ требуется для поддержания сокращения мышц. В результате мышечные клетки заполнены митохондриями. Нервным клеткам также требуется большое количество АТФ для работы натриево-калиевых насосов. Следовательно, отдельный нейрон будет загружен более чем тысячей митохондрий.С другой стороны, костная клетка, которая не так метаболически активна, может иметь всего пару сотен митохондрий.

Рисунок 3.12. Митохондрия
Митохондрии — это фабрики по преобразованию энергии клетки. (а) Митохондрия состоит из двух отдельных двухслойных липидных мембран. Вдоль внутренней мембраны расположены различные молекулы, которые вместе производят АТФ, главную энергетическую валюту клетки. (б) Электронная микрофотография митохондрий. EM × 236000.(Микрофотография предоставлена ​​Медицинской школой Риджентс Мичиганского университета © 2012)

Пероксисомы

Как и лизосомы, пероксисома представляет собой мембраносвязанную клеточную органеллу, которая в основном содержит ферменты (рис. 3.13). Пероксисомы выполняют несколько различных функций, включая метаболизм липидов и химическую детоксикацию. В отличие от пищеварительных ферментов, содержащихся в лизосомах, ферменты в пероксисомах служат для передачи атомов водорода от различных молекул к кислороду, производя перекись водорода (H 2 O 2 ).Таким образом, пероксисомы нейтрализуют яды, такие как алкоголь. Чтобы оценить важность пероксисом, необходимо понять концепцию активных форм кислорода.

Рисунок 3.13. Пероксисома
Пероксисомы представляют собой мембраносвязанные органеллы, которые содержат множество ферментов для детоксикации вредных веществ и метаболизма липидов.

Активные формы кислорода (АФК) , такие как пероксиды и свободные радикалы, являются высокореактивными продуктами многих нормальных клеточных процессов, включая митохондриальные реакции, которые производят АТФ и метаболизм кислорода.Примеры АФК включают гидроксильный радикал ОН, H 2 O 2 и супероксид (O 2 ). Некоторые АФК важны для определенных клеточных функций, таких как клеточные сигнальные процессы и иммунные ответы против чужеродных веществ. Свободные радикалы реактивны, потому что они содержат свободные неспаренные электроны; они могут легко окислять другие молекулы по всей клетке, вызывая клеточное повреждение и даже смерть клетки. Считается, что свободные радикалы играют роль во многих деструктивных процессах в организме, от рака до ишемической болезни сердца.С другой стороны, пероксисомы контролируют реакции, нейтрализующие свободные радикалы. Пероксисомы производят большие количества токсичного H 2 O 2 в процессе, но пероксисомы содержат ферменты, которые превращают H 2 O 2 в воду и кислород. Эти побочные продукты безопасно попадают в цитоплазму. Подобно миниатюрным установкам для очистки сточных вод, пероксисомы нейтрализуют вредные токсины, поэтому они не наносят вред клеткам. Печень — это орган, который в первую очередь отвечает за детоксикацию крови перед ее путешествием по телу, а клетки печени содержат исключительно большое количество пероксисом.Защитные механизмы, такие как детоксикация пероксисомы и некоторых клеточных антиоксидантов, служат для нейтрализации многих из этих молекул. Некоторые витамины и другие вещества, содержащиеся в основном во фруктах и ​​овощах, обладают антиоксидантными свойствами. Антиоксиданты действуют, окисляясь сами, останавливая каскады деструктивных реакций, инициируемых свободными радикалами. Однако иногда АФК накапливаются за пределами возможностей такой защиты. Окислительный стресс — это термин, используемый для описания повреждения клеточных компонентов, вызванного ROS.Из-за характерных для них неспаренных электронов АФК могут запускать цепные реакции, в которых они удаляют электроны из других молекул, которые затем окисляются и вступают в реакцию, и делают то же самое с другими молекулами, вызывая цепную реакцию. АФК могут вызвать необратимое повреждение клеточных липидов, белков, углеводов и нуклеиновых кислот. Поврежденная ДНК может привести к генетическим мутациям и даже к раку. Мутация — это изменение нуклеотидной последовательности в гене в ДНК клетки, потенциально изменяющее белок, кодируемый этим геном.Другие заболевания, которые, как считается, вызываются или обостряются ROS, включают болезнь Альцгеймера, сердечно-сосудистые заболевания, диабет, болезнь Паркинсона, артрит, болезнь Хантингтона и шизофрению, среди многих других. Примечательно, что эти заболевания во многом связаны с возрастом. Многие ученые считают, что окислительный стресс является одним из основных факторов старения.

Цитоскелет

Подобно костному скелету, поддерживающему человеческое тело, цитоскелет помогает клеткам сохранять свою структурную целостность.Цитоскелет представляет собой группу волокнистых белков, которые обеспечивают структурную поддержку клеток, но это только одна из функций цитоскелета. Компоненты цитоскелета также имеют решающее значение для подвижности клеток, размножения клеток и транспортировки веществ внутри клетки. Цитоскелет образует сложную нитевидную сеть по всей клетке, состоящую из трех различных видов волокон на основе белков: микрофиламентов, промежуточных волокон и микротрубочек (рис.14). Самая толстая из трех — это микротрубочка , структурная нить, состоящая из субъединиц белка, называемого тубулином. Микротрубочки поддерживают форму и структуру клеток, помогают сопротивляться сжатию клетки и играют роль в расположении органелл внутри клетки. Микротрубочки также составляют два типа клеточных придатков, важных для движения: реснички и жгутики. Реснички обнаружены на многих клетках тела, включая эпителиальные клетки, выстилающие дыхательные пути дыхательной системы.Реснички движутся ритмично; они постоянно бьются, перемещая отходы, такие как пыль, слизь и бактерии, вверх по дыхательным путям, от легких к рту. Бьющиеся реснички клеток женских фаллопиевых труб перемещают яйцеклетки из яичника в матку. Флагеллум (множественное число = жгутики) — это придаток больше реснички и специализированный для передвижения клеток. Единственная жгутиковая клетка у человека — это сперматозоид, который должен продвигаться к женским яйцеклеткам.

Рисунок 3.14. Три компонента цитоскелета
Цитоскелет состоит из (а) микротрубочек, (б) микрофиламентов и (в) промежуточных филаментов. Цитоскелет играет важную роль в поддержании формы и структуры клеток, стимулировании клеточного движения и содействии делению клеток.

Очень важная функция микротрубочек — устанавливать пути (что-то вроде железнодорожных путей), по которым генетический материал может тянуться (процесс, требующий АТФ) во время деления клетки, так что каждая новая дочерняя клетка получает соответствующий набор хромосом.Две короткие идентичные структуры микротрубочек, называемые центриолями, находятся рядом с ядром клеток. Центриоль может служить точкой клеточного происхождения для микротрубочек, выходящих наружу в виде ресничек или жгутиков, или может способствовать разделению ДНК во время деления клетки путем формирования митотического веретена (волокна веретена).

1. Структура клетки — Национальная 5 Биология

Примечания

Все живое состоит из клеток. Клетка — основная единица жизни.Но из чего состоит клетка? Много всего. Каждая клетка состоит из сложной системы различных структур, которые работают вместе, чтобы позволить клетке функционировать. Вы уже знаете некоторые из этих структур и то, что они делают, но в этой теме мы собираемся пойти еще дальше.

Мы будем использовать 2D-диаграммы ячеек, к которым вы привыкли, чтобы объяснить, где находятся эти структуры, как они выглядят и что они делают. Однако не забывайте, что клетки существуют в 3D и не только это, их структуры движутся!

Клетки животных

Клетки животных имеют множество различных структур в зависимости от их функции. Однако сначала мы рассмотрим типичные структуры большинства клеток животных. Вы уже знаете, что клетки животных состоят из клеточной мембраны, ядра и жидкой цитоплазмы. В этом курсе вам нужно больше узнать о функциях клеточной мембраны и ядра. Вам также необходимо узнать о двух других органеллах, которые находятся в цитоплазме клеток животных.

Типичная животная клетка имеет общие структуры, показанные на диаграмме выше. К ним относятся …

Цитоплазма: Цитоплазма — это жидкая часть клетки.Он состоит в основном из воды и в ней растворено множество различных веществ. Многие химические реакции клетки происходят в цитоплазме.

Клеточная мембрана: Клеточная мембрана содержит содержимое клетки и обеспечивает барьер для контроля того, что входит и выходит из клетки. Клеточную мембрану часто называют «избирательно проницаемой», поскольку она пропускает некоторые, но не все вещества (проницаемость) и может выбирать, какие вещества могут проходить (избирательно). Подробнее об этом мы узнаем в транспортной теме. Ядро: Ядро контролирует все, что происходит в клетке. Это происходит потому, что это место расположения ДНК клетки. ДНК содержит генетический код, который транслируется в белки. Все химические реакции, происходящие в клетках, контролируются этими белками. Подробнее обо всем этом вы узнаете в разделах «ДНК» и «Ферменты».

Митохондрии: Митохондрии — это электростанции клеток животных, растений и грибов. Они находятся в цитоплазме, и большинство химических реакций дыхания происходит в митохондриях, которые высвобождают химическую энергию из молекул пищи.Очевидно, мы обсудим это более подробно в теме «Дыхание».

Рибосомы: Рибосомы — это крошечные структуры, которые также находятся в цитоплазме. Рибосомы — это места производства белка в клетках. Мы обсудим это более подробно в теме «ДНК и производство белка».

Хотя приведенная выше диаграмма показывает типичные структуры животной клетки, очень немногие животные клетки на самом деле выглядят так. Клетки животных специализируются на своих функциях.Посмотрите на следующие диаграммы различных клеток животных … почему у них разные структуры?

Эритроцит: Двояковогнутая форма обеспечивает большую площадь поверхности для поглощения кислорода. Также зрелые клетки не имеют ядра, которое увеличивало бы объем молекул белка гемоглобина, связывающего кислород.

Нервная клетка: Длинная и тонкая форма для передачи нервных импульсов. Высокая концентрация митохондрий, обеспечивающих энергию для передачи нервных импульсов.

Эпителиальная клетка тонкой кишки: Большая площадь поверхности мембраны, выстилающей кишечник, для поглощения продуктов пищеварения. Высокая концентрация митохондрий для обеспечения энергией, необходимой для активного транспорта.

Растительные клетки

Как вы знаете, клетки растений имеют во многом те же структуры, что и клетки животных. Однако у них есть другие структуры, о которых вы можете узнать, как вы можете видеть на диаграмме ниже. Клетки растений имеют цитоплазму, клеточную мембрану и ядро, которые выполняют те же функции, что и клетки животных.Многие думают, что клетки растений не содержат митохондрий, но, конечно, они есть! Митохондрии необходимы для высвобождения энергии из сахара, растительным клеткам эта энергия нужна, чтобы функционировать так же, как клеткам животных. На следующей диаграмме показаны структуры типичной растительной клетки.

Вы уже знаете, каковы функции структур, которые также присутствуют в клетках животных, но каковы функции структур, обнаруженных только в клетках растений?

Клеточная стенка: Мембраны растительных клеток окружены стенкой, состоящей из целлюлозных волокон.Стенки растительных клеток обеспечивают структуру как клетки, так и растения. Стенка ячейки позволяет ячейке заполняться водой без разрыва. Стенки растительных клеток полностью проницаемы.

Хлоропласты: Растительные клетки содержат не только митохондрии, но и хлоропласты. Хлоропласт — это место фотосинтеза в клетке. Вот где энергия света используется для производства сахара из углекислого газа и воды. Подробнее об этом мы поговорим в теме «Фотосинтез».

Вакуоль: Растительные клетки имеют большую центральную вакуоль, которая заполняется жидкостью или соком, который помогает обеспечить структуру клетки и растения.

Как и в случае с клетками животных, приведенная выше диаграмма растительной клетки представляет собой обобщенную диаграмму, показывающую структуры. Растительные клетки также могут быть изменены в зависимости от их функции. На схеме ниже показано разнообразие ячеек на листе. Какие различия вы видите в ячейках? Как они связаны с их функцией?

Клетки верхнего и нижнего эпидермиса: Слои клеток эпидермиса находятся в верхней и нижней части листа. Они содержат и защищают лист и поэтому содержат относительно мало хлоропластов.

Клетки палисадного мезофилла: Клетки палисадного мезофилла находятся в верхней половине листа. Очевидно, что солнечный свет в первую очередь будет попадать на верхнюю поверхность листа. Таким образом, палисадные клетки заполнены хлоропластами и являются длинными, тонкими и плотно упакованными, чтобы поглощать как можно больше световой энергии для фотосинтеза.

Клетки губчатого мезофилла: Губчатый мезофилл находится в нижней половине листа. Здесь будет меньше света, поэтому клетки будут менее плотно упакованы.Двуокись углерода проникает через нижнюю поверхность листа при дневном свете и имеет решающее значение для фотосинтеза. Расположение клеток в губчатом мезофилле обеспечивает большую площадь поверхности для поглощения углекислого газа и позволяет избыточному кислороду диффундировать.

Защитные клетки: На нижней поверхности листа есть небольшие отверстия, называемые устьицами, для обмена газов. Каждая стома окружена двумя замыкающими клетками. Большинство растений закрывают устьица ночью, когда им не нужен углекислый газ, так как нет света для фотосинтеза, чтобы предотвратить потерю воды.У замыкающих клеток есть приспособления для открытия и закрытия устьиц.

Если вам интересны клетки растений, вы можете узнать больше из ускоренного курса на YouTube.

Грибковые клетки

Клетки грибов похожи на клетки растений и животных в том, что у них есть ядро, клеточная мембрана, цитоплазма и митохондрии. Как и клетки растений, клетки грибов имеют клеточную стенку, но не из целлюлозы, а из хитина.

Бактериальные клетки

Клетки бактерий сильно отличаются от клеток животных, растений или грибов.У них нет таких органелл, как ядра, митохондрии или хлоропласты. Хотя у них есть рибосомы и клеточная стенка, они оба отличаются по структуре от рибосом и клеточных стенок в клетках выше. Тем не менее, у бактериальных клеток есть цитоплазма и клеточная мембрана. Одна из ключевых структур бактериальной клетки, о которой вам нужно знать, — это плазмида.

Плазмиды: Плазмиды представляют собой небольшие кольцевые участки ДНК, которые бактериальные клетки имеют в своей цитоплазме в дополнение к их большой кольцевой хромосоме.Плазмиды могут быстро реплицироваться и легко переноситься между бактериальными клетками. Вы узнаете больше о том, как мы используем эти плазмиды в теме генной инженерии.

Структура и функции ячейки


Изображение: «Стволовая клетка», автор —
PublicDomainPictures. Лицензия: Public Domain


Определение ячейки

Клетка как биологическая организационная единица — наименьший базовый элемент всех организмов .Он автономен и выполняет основные важные функции в обмене веществ, росте, движении, воспроизводстве и наследственности.

Эукариотические и прокариотические клетки в сравнении

Эукариотические клетки имеют размер 10–100 мкм и обладают ядром, содержащим ДНК нескольких хромосом. В дополнение к экзонам (кодирующая ДНК) ДНК состоит из множества интронов (некодирующих генов), которые удаляются такими процессами, как сплайсинг, посредством биосинтеза белка.

Цитоплазма сильно расчленена и богата клеточными органеллами.Рибосомы имеют молекулярную массу 80S для субъединиц 60S и 40S (величина массы как константа центрифугирования Сведберга). Дыхательная цепь проходит в митохондриях. Примерами эукариот являются клетки грибов и животных (от клеток червя до клеток человека).

Прокариотическая клетка , однако, имеет размер всего 1–10 мкм и содержит ядерный эквивалент (нуклеоид) вместо ядра. Эта «ядро-подобная» плотно упакованная молекула расположена в цитоплазме и включает ДНК, которая включает только одну хромосому и никаких интронов.

Кроме того, может присутствовать плазмида (кольцевая внехромосомная ДНК), которая играет особую роль в развитии устойчивых к антибиотикам бактерий. Цитоплазма менее разделена на части, и дыхательная цепь специфически расположена в мембране цитоплазмы.

В то время как митохондрии, аппарат Гольджи и эндоплазматический ретикулум отсутствуют, рибосомы имеют молекулярную массу 70S для 50S и 30S субъединиц. Бактерии, такие как Escherichia coli , принадлежат к группе прокариот .

Эти различия — общие темы экзаменов по биологии и биохимии.

Структура и функция клеточной мембраны

Клеточная мембрана, также называемая плазмалеммой, окружает цитоплазму и служит разграничением между внутри- и внеклеточным пространством . Он состоит из фосфолипидного бислоя , причем гидрофильные части фосфолипидов направлены во внутри- и внеклеточное пространство. Гидрофобные части расположены в центре мембраны.

Изображение: двухслойный фосфолипид. Автор philschatz, лицензия: CC BY 4.0

Периферический гликокаликс состоит из сахарных цепей (полисахаридов), которые ковалентно связаны с мембранными белками (гликопротеинами) и липидами мембран (гликолипидами). Гликокаликс индивидуален и зависит от типа клеток, это означает, например, что он определяет характеристики группы крови эритроцитов.

Благодаря своей текучести клеточная мембрана одновременно стабильна и гибка.Его текучесть может меняться в зависимости от температуры и липидного состава. Мембрана полупроницаемая (также называемая селективной проницаемостью), что означает, что она проницаема для низкомолекулярных веществ, таких как вода, которые способны осмотически диффундировать . Высокомолекулярные вещества, такие как белки, требуют специальных транспортных систем для прохождения через клеточную мембрану.

Функциональность клеточной мембраны в решающей степени определяется ее мембранными белками , которые включают: ионные каналы, молекулы клеточной адгезии, аквапорины, мембранные насосы, белки-носители и рецепторные белки.

Изображение: клеточная мембрана. Автор: philschatz, лицензия: CC BY 2.0

Строение и функции ядра

Ядро клетки (ядро) содержит ДНК, упакованную в хромосомы, и может различаться по размеру и структуре в зависимости от ее активности . Кариоплазма отделена от цитоплазмы пористой ядерной мембраной, кариолеммой.

Ядерная мембрана состоит из внешней и внутренней ядерной мембраны и пространства между ними, которое представляет собой перинуклеарную цистерну.Наружная ядерная мембрана сливается с эндоплазматическим ретикулумом и занята рибосомами. Внутренняя ядерная мембрана находится внутри войлочной ядерной пластинки (lamina nucleis), которая образована слоем промежуточных волокон размером 30–100 нм.

Около 1000–4000 ядерных пор обеспечивают обмен веществами между цитоплазмой и кариоплазмой, причем молекулы <5 кДа свободно диффундируют, а более крупные молекулы, такие как молекулы белков, проходят через связывание с рецептором.

Ядро содержит небольшой сферический ядрышко (ядрышко), от которого происходит рибосомная РНК .Транскрипция, предпосылка для трансляции, и репликация, предпосылка митоза, также контролируются ядром.

Изображение: Ядро. Автор philschatz, лицензия: CC BY 4. 0

Функции цитоплазмы

Цитоплазма, также называемая цитозолем, ограничена клеточной мембраной и представляет собой жидкую матрицу каждой клетки. Цитоскелет, клеточные органеллы и клеточные включения встроены в цитоплазму.

В процессе биосинтеза белков цитоплазмы ионные токи, а также транспорт везикул происходят вокруг аппарата Гольджи, эндоплазматического ретикулума и клеточной мембраны.Он составляет около 50% объема клетки и имеет pH 7,2.

Классификация клеточных органелл

Органеллы клеток встроены в цитоплазму и делятся на:

  • Органеллы с ограниченными мембранами (грубая и гладкая эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, митохондрии, лизосомы, пероксисомы)
  • Органеллы, не ограниченные мембраной, такие как рибосомы или центриоли

Структура и функции отдельных клеточных органелл

Изображение: Прототип клетки человека.Автор philschatz, лицензия: CC BY 4.0

Эндоплазматический ретикулум (ER)

Эндоплазматический ретикулум относится к трубчатой ​​мембранной системе. Грубый эндоплазматический ретикулум занят рибосомами и облегчает биосинтез белков эндосом, трансмембранных белков или секреторных гранул. Гладкая эндоплазматическая сеть не занята рибосомами и выполняет следующие разнообразные функции:

  • Накапливает и регулирует ионы кальция в цитоплазме поперечно-полосатых мышечных клеток (здесь называемых саркоплазматическим ретикулумом)
  • Синтез липидных и стероидных гормонов
  • Детоксикация эндогенных и чужеродных веществ в гепатоцитах

Изображение: Эндоплазматический ретикулум (ER).Автор philschatz, лицензия: CC BY 4.0

Аппарат Гольджи

Аппарат Гольджи состоит из диктиосом (стопка из 4-10 оболочечных дискообразных полостей) и имеет выпуклую цис-область и вогнутую транс-область , которые обращены друг к другу. Белки, продуцируемые в грубом эндоплазматическом ретикулуме, достигают цис-Гольджи посредством транспортных везикул, после чего они затем модифицируются и обрабатываются (фосфорилирование, сульфатирование, гликозилирование) в аппарате Гольджи и сортируются по месту назначения.

На транс-сайте , происходит упаковка секреторных гранул или везикул. Ретроградный транспорт (из транс в цис) может быть обнаружен для ферментов, которые необходимы в эндоплазматическом ретикулуме.

Изображение: Аппарат Гольджи. Автор philschatz, лицензия: CC BY 4.0

Митохондрии

Эти «электростанции» клетки поставляют энергию клеткам посредством окислительного фосфорилирования и являются общей темой при обследованиях. За исключением зрелых эритроцитов, митохондрии обнаруживаются во всех клетках.

Митохондрии имеют 2 мембраны, а также межмембранное пространство между ними. Гладкая внешняя мембрана содержит порины, через которые могут проходить молекулы <10 кДа, тогда как внутренняя мембрана в значительной степени сложена для увеличения площади поверхности. Он ограничивает матричное пространство и несет ферменты дыхательной цепи и синтеза АТФ.

В основном, существует 2 различных типа внутренней мембраны из-за складывания:

  1. Тип Crista: в метаболически активных клетках, таких как кардиомиоциты
  2. Тип канальцев: в стероид-продуцирующих клетках

Ферменты β-окисления и ферменты цикла лимонной кислоты расположены в матричном пространстве .

Митохондрии полуавтономные , поскольку они имеют собственную кольцевую ДНК (мтДНК). Согласно эндосимбиотической теории , митохондрии — это филогенетические прокариоты, которые включаются в эукариоты в процессе симбиоза.

Эта гипотеза дополнительно подтверждается тем фактом, что митохондрии обладают 70S рибосомами (50S и 30S субъединицы), а также участием бактериального липидного кардиолипина в развитии внутренней мембраны.

Изображение: Митохондрия.Автор philschatz, лицензия: CC BY 4.0

Лизосомы

Кислый pH (4,5–5), а также высокое содержание кислых гидролаз, протеаз, липаз, ферментов эстеразы, эластаз, коллагеназ и кислых фосфатаз, среди прочего, являются характеристиками лизосом.

Их основные особенности — ауто- и гетерофагия, а также деградация эндогенных и чужеродных веществ. Когда первичная лизосома (еще неактивная) сливается с разрушающимися веществами, она называется вторичной лизосомой.

Пероксисомы

Изображение: Пероксисома. Автор philschatz, лицензия: CC BY 4.0

Пероксисомы в основном расположены в печени и почках и содержат ферменты пероксидазу и каталазу, так как они служат для разложения жирных кислот посредством окисления . Во время этого процесса образуется побочный продукт — перекись водорода, которая может привести к повреждению клеток. Следовательно, он должен разлагаться до воды и кислорода с помощью каталазы.

Рибосомы

Рибосомы эукариот 80S состоят из 2 субъединиц (60S и 40S) , состоящих из одной трети белков и двух третей рРНК.Они могут быть обнаружены в цитозоле и помогают в синтезе цитоплазматических и ядерных белков или могут быть связаны с мембраной в грубом эндоплазматическом ретикулуме, чтобы обеспечить синтез лизосомных белков, а также обеспечить экспорт белков или мембранных белков.

Центриоли

Эти клеточные органеллы имеют цилиндрическую форму и состоят из микротрубочек. Одна пара центриолей расположена перпендикулярно другой, образуя центросому. Центросома является местом формирования микротрубочек и также называется MTOC (центр организации микротрубочек).

Включения клеток

Клеточные включения — это побочные продукты метаболизма, накопленные питательные вещества, скопления экзогенных или эндогенных веществ, которые находятся в свободном состоянии в цитоплазме. К ним относятся частицы гликогена, капли внутриклеточного жира, пигментированные клеточные структуры (гемосидерин, липофусцин, углеродная пыль) и вирусные частицы.

В случае некоторых заболеваний, таких как гемохроматоз или болезнь накопления гликогена, клеточные включения присутствуют в патологической степени.

Компоненты и функции цитоскелета

Цитоскелет расположен в цитоплазме и отвечает за стабилизацию , внутриклеточный транспорт веществ, а также за миграцию (лат. Migrare = поход) клетки. Эта трехмерная сеть создается микротрубочками, промежуточными филаментами и актиновыми филаментами. Эти компоненты подвергаются постоянной сборке и разборке, так называемой полимеризации и деполимеризации.

Совет к экзамену : Компоненты и функции цитоскелета являются общими темами обследований.

Изображение: 3 компонента цитоскелета. Автор philschatz, лицензия: CC BY 4.0

Актиновые филаменты (F-actin)

Это самых маленьких компонента цитоскелета , имеющих диаметр 7 нм и также называемых микрофиламентами.

F-актин — это , состоящий из 2 цепей актина, спирально намотанных друг на друга, которые образуются в результате полимеризации многих глобулярных мономеров актина (G-актина). Во многих случаях — но не всегда — актиновые филаменты связаны с миозином, моторным белком актиновой системы.Они составляют основу мускульного механизма скольжения филаментов.

Кроме того, актиновые филаменты также выполняют стабилизирующие функции, поскольку они формируют базовую структуру микроворсинок или точку закрепления десмосом.

Промежуточные волокна

Имея диаметр 10 нм, они образуют пассивную опорную структуру ячейки. Экспрессия промежуточных филаментов варьируется в зависимости от типа ткани, поэтому с их помощью можно определить происхождение злокачественной опухоли, например:

Промежуточная нить Тип ткани Функция
Цитокератин Эпителия Механическая защита
Виментин Ткань мезенхимального происхождения, например, хрящевая или соединительная ткань Не полностью известно
Desmin Мышечная ткань Связь миофибрилл
Глиальный фибриллярно-кислотный белок (GFAP) Астроциты ЦНС Структура
Нейрофиламент Нервные клетки Строение аксонов

Микротрубочки

При диаметре 25 нм они являются самыми большими компонентами цитоскелета и происходят из центросомы (см. Выше).Они состоят из димеров α- и β-тубулина и внешне похожи на полый цилиндр, один конец которого заряжен отрицательно, а другой — положительно.

Микротрубочки определяют расположение клеточных органелл внутри клетки и образуют сеть прямого массопереноса . Они также являются основными структурами киноцилий и аппарата веретена во время митоза и мейоза.

Структура и функции контактов ячейки

Исходя из функций 3 типов ячеек, контакты можно классифицировать как:

  1. Коммуникационные контакты
  2. Адгезионные контакты
  3. Барьерные контакты как герметичные соединения

Коммуникационные контакты

Они включают щелевых соединения, также называемых нексусами (важные вопросы теста).

Они состоят из трансмембранных белков, называемых коннексином . Шесть коннексинов образуют коннексон и 2 коннексона затем образуют нексус . Они обеспечивают электрическую и метаболическую связь между 2 соседними клетками . Например, особенно большое количество щелевых контактов обнаруживается во вставочном диске миокарда.

Адгезионные / адгезионные контакты

Они служат механическими якорями и состоят из 3 основных компонентов: трансмембранных белков, белков бляшек и цитоскелета .Десмосомы можно найти между соседними клетками как межклеточный контакт. Гемидесмосомы, с другой стороны, связывают клетку с внеклеточным матриксом, создавая контакт между клеткой и матрицей.

В следующей таблице представлен обзор различных типов адгезионных контактов , поскольку они актуальны для исследования в гистологии и биохимии.

Тип Возникновение Нити Молекулы адгезии Белок зубного налета
Точечные десмосомы = Macula adhaerens Миокард, эпителий Промежуточные волокна Кадгерины (десмоколлин, десмоглеин) Плакоглобин, Десмоплакин
Точечные десмосомы = Puncta adhaerens Вездесущий Актиновые нити Кадгерины
Пояс десмосом = Zonula adhaerens Кубический и призматический эпителий Актиновые нити Кадгерины (обычно Е-кадгерины) Α-актинин, винкулин, катенин
Полоски десмосом = Fascia adhaerens Миокард интеркалированного диска Актиновые нити Интегрин Талин, Винкулин, α-Актинин
Гемидесмосомы Между эпителиальной клеткой и базальной пластинкой Промежуточные волокна Интегрин, Коллаген Плектин, Дистонин

Барьерные / замыкающие контакты

Они называются плотными контактами, zonula occludens, и развиваются путем слияния внешней мембраны соседних клеток . Таким образом, внутриклеточное пространство имеет форму пояса и охватывает эту область, так что параклеточный поток молекул затруднен (диффузионный барьер). В этой области окклюдин и клаудин являются важными трансмембранными белками.

Соединительный комплекс

Этот адгезивный комплекс служит барьером для селективной проницаемости и, если смотреть на от апикального к базальному слою, состоит из zonula occludens, zonula adhaerens и macula adhaerens.

Сотовая связь

Гормоны и трансдукция

Гормоны — это химические посредники, которые передают информацию от одной клетки к другой.Эти соединения вырабатываются эндокринными железами, такими как гипофиз и щитовидная железа.

Обзор важных эндокринных органов и гормонов

Эндокринные органы Гормоны
Гипоталамус Антидиуретический гормон (АДГ)
Шишковидная железа Мелатонин
Гипофиз Адренокортикотропный гормон (АКТГ)
Щитовидная железа Тироксин
Паращитовидные железы Гормон паращитовидной железы
Тимус Тимозин
Надпочечники Адреналин, кортикостероиды
Поджелудочная железа Инсулин
Тесты Тестостерон
Яичники Эстроген

Эндокринные органы вырабатывают гормоны в ответ на сигналы из внешней среды, такие как боль, давление, тепло и свет. Гормоны также могут вырабатываться в ответ на сигналы изнутри тела, такие как сигналы голода.

  • После того, как гормоны произведены, они секретируются в кровь, которая транспортирует их к клеткам в других частях тела, где они оказывают свое действие.
  • Клетки-мишени для этих гормонов имеют рецепторы, которые позволяют им реагировать на гормон. Эти рецепторы состоят из белков и обычно расположены в плазматической мембране, которая находится на поверхности клетки, хотя некоторые также могут быть обнаружены внутри клетки.
  • Когда гормон достигает клетки со своим рецептором , он связывается с рецептором и вызывает конформационные изменения. Это означает, что рецептор меняет свою форму и ограничивает способность связываться с другим гормоном.

Конформационное изменение также запускает серию реакций внутри клетки, которые известны как каскады трансдукции . В зависимости от гормона и конкретной клетки с его рецептором, эта цепь событий может включать в себя высвобождение ферментов, которые работают вместе, чтобы генерировать ответы.

Влияние гормонов на клетки-мишени

Эти ответы варьируются от деления клеток, подвижности клеток до гибели клеток. Они также могут включать изменения в ионных каналах, которые разрешают или ограничивают перемещение определенных молекул в клетки.

Другие эффекты трансдукции гормонального сигнала включают абсорбцию глюкозы из крови (инсулин), повышение артериального давления и частоты сердечных сокращений (адреналин) и регулирование менструального цикла (эстроген и прогестерон).

Сигнальная трансдукция позволяет клетке контролировать свою реакцию на гормон и окружающую среду. Многоступенчатое действие гормона также усиливает его.

Передача сигналов , таким образом, имеет решающее значение для организмов с множеством клеток, поскольку позволяет им координировать свою деятельность и одновременно реагировать на различные сигналы.

ячеек и структура ячеек | CancerQuest

Все живые существа состоят из клеток. Некоторые организмы, такие как бактерии, могут существовать исключительно как одноклеточные существа.Другие, включая людей, состоят из бесчисленных клеток, работающих вместе, чтобы сформировать одно живое существо. Люди состоят из триллионов клеток, которые организованы в ткани, такие как мышцы и кожа, или органы, такие как печень или легкие. На анимации ниже изображена взаимосвязь между органом (печенью) и клетками, из которых он построен. Последнее изображение — это крупный план одной клетки.

Правильное функционирование человеческого тела зависит от более мелких структур или органов, таких как сердце или легкие.Крошечные клетки, из которых состоят эти органы, на самом деле содержат внутри более мелкие структуры, называемые органеллами. Эти органеллы помогают клеткам выполнять свою работу. При раке изменения в этих органеллах могут вызывать серьезные проблемы у отдельных клеток и, в конечном итоге, у всего организма. Чтобы лучше понять, как работают клетки, мы потратим некоторое время на изучение некоторых из этих субклеточных структур.

Органеллы, которые мы обсудим, участвуют в потоке информации внутри клеток и в производстве энергии.Кроме того, мы рассмотрим структуру, которая придает клеткам их форму и позволяет им воспроизводить себя. Все обсуждаемые органеллы и процессы имеют прямое отношение к раку, потому что это клеточные структуры / активности, которые нарушаются при заболевании.

На изображении ниже показаны две живые клетки мыши. Митохондрии окрашены в красный цвет, а ядра (с ярко окрашенными хромосомами) окрашены в синий цвет. Область зеленого цвета возле ядер клеток представляет собой аппарат Гольджи, органеллу, участвующую в обработке и упаковке молекул внутри клетки.

Изображение выше было использовано с разрешения владельца авторских прав, Molecular Probes.

Дополнительную информацию по темам на этой странице также можно найти в большинстве вводных учебников биологии, мы рекомендуем «Биология Кэмпбелла», 11-е издание.

Органеллы, отвечающие за поддержание надлежащей клеточной функции, описаны в следующих разделах:

Обзор органелл

Функции, выполняемые в организме, разделены и выполняются разными органами и тканями.Пища переваривается в желудке и кишечнике, кости обеспечивают структуру и силу, а мозг действует как центральное место для обработки информации и передачи команд другим частям тела.

Во многом таким же образом функции отдельных клеток делятся между хорошо организованными комбинациями биомолекул. Эти структуры аналогичны органам тела и называются органеллами.

Органеллы суспендированы в вязкой жидкости на водной основе. Жидкость известна как цитозоль.Жидкость и органеллы, расположенные вне ядра, вместе называются цитоплазмой. Цитоплазма клетки высокоорганизована, и положение органелл активно контролируется.

Просмотрите изображение ниже, чтобы получить краткое описание функций некоторых органелл, присутствующих в типичной клетке.

Ядро

Ядро можно рассматривать как мозг клетки. Наш генетический материал (ДНК) в виде хромосом хранится в этой органелле.Ядро (множественные ядра) имеет примерно сферическую форму и окружено двумя мембранами . Как говорилось в предыдущей главе, клеточные мембраны состоят из двух листов липидов, обращенных друг к другу.

Как показано выше, в ядре находятся хромосомы. Хромосомы состоят из длинных цепочек ДНК. Как показано на анимации ниже, ДНК в хромосоме высокоорганизована и имеет петлю. Хромосома в форме X , показанная на двух анимациях на этой странице, на самом деле представляет собой хромосому, которая была скопирована или воспроизведена при подготовке к делению клетки.Нереплицированная хромосома состоит из одной молекулы ДНК, которая может содержать тысячи генов. ДНК в хромосомах действует как своего рода план, направляющий все остальные действия в клетке.

Некоторые ключевые особенности нашей генетической структуры:

  • У нас есть два набора хромосом; по одному от каждого родителя через гамету (сперму или яйцеклетку). Клетки человека обычно содержат 46 хромосом, по 23 от каждого родителя.
  • Хромосомы состоят из комплекса ДНК и белков.Этот комплекс называется хроматином.
  • Гены — это участки ДНК, которые содержат информацию для производства определенной молекулы, такой как белок. Важные в развитии рака небольшие изменения в нуклеотидной последовательности гена могут привести к измененному поведению клетки .

Изменения в генетическом материале необходимы для развития рака.

Митохондрии

Митохондрии (единичные — митохондрии) являются энергетическими центрами клеток.Большая часть энергии, необходимой клеткам (и, следовательно, людям) для функционирования, собирается из биомолекул, таких как сахар и жиры, получаемые из пищи. Митохондрии выполняют заключительные этапы преобразования пищи в энергию. Как и ядро, митохондрии окружены двойной мембраной.

Подобно сжиганию бензина в автомобильном двигателе, процесс производства энергии не является полностью эффективным и дает побочные продукты, которые часто имеют нежелательные эффекты. Производство энергии в митохондриях приводит к производству химических веществ, которые могут повредить ДНК и, следовательно, вызвать генетические изменения.Считается, что эти опасные побочные продукты способствуют появлению мутаций в раковых клетках.

Схема митохондрии, показывающая две отдельные мембраны и внутренний отсек, который является местом производства энергии, показана ниже.

На изображении ниже митохондрии в клетках мыши окрашены в красный цвет. Ядра и хромосомы клеток синие. Обратите внимание на широкое распространение, большое количество и несколько неправильную форму митохондрий.Зеленые области около ядра в каждой клетке представляют собой органеллы, известные как аппарат Гольджи, они участвуют в модификации и транспортировке биомолекул, таких как белки.

Изображение выше было использовано с разрешения владельца авторских прав, Molecular Probes.

Рибосома

Рибосомы состоят из двух больших комплексов, состоящих из РНК и белка. Рибосомы расположены в цитозоле и довольно многочисленны. Они отвечают за чтение РНК и использование закодированной информации для производства белков в процессе, называемом трансляцией.Трансляция обсуждается более подробно в разделе «Функции генов».

На схеме ниже показаны две рибосомные субъединицы (большая и малая), связанные с информационной РНК (мРНК).

Цитоскелет

Цитоскелет представляет собой сложную сеть белков, которые пересекают цитоплазму клеток. Цитоскелет состоит из самых разных белков. Эти белки часто образуют длинные скрученные нити, которые выглядят как электрические провода или кабели, используемые для поддержки мостов.Как и эти искусственные компоненты, белки, составляющие цитоскелет, сильны и гибки.

Основной тип волокон, актин, состоит из длинных нитей (полимеров) белка актина. На изображении ниже показаны актиновые волокна в эндотелиальных (кровеносных) клетках коровы. Строки желтого цвета представляют собой полимеризованную форму белка, а красный цвет указывает на присутствие отдельных белковых единиц.

Еще одно важное цитоскелетное волокно — микротрубочки.Они также являются полимерами и состоят из белкового тубулина. На изображении ниже показаны микротрубочки в эндотелиальной клетке коровы.

Как видно из изображений выше, цитоскелет широко распределен по клеткам.

Изображения на этой странице использованы с разрешения правообладателя, Molecular Probes ..

Функция цитоскелета

На изображении ниже показаны актиновые волокна (красным) и микротрубочки (желтым) в эндотелиальных клетках коров.Ядра клеток окрашены в синий цвет.

Цитоскелет выполняет несколько ключевых функций:

  • Он обеспечивает структуру клеток и действует как каркас для прикрепления многих органелл.
  • Он отвечает за способность клеток двигаться.
  • Он необходим для правильного деления клеток во время клеточного размножения.

Как мы увидим, изменения цитоскелета наблюдаются в раковых клетках.Раковые клетки часто демонстрируют повышенную подвижность. Фактически, метастатическое распространение рака зависит от опухолевых клеток, которые проникают в соседние ткани.

Существенная роль цитоскелета в пролиферации клеток привела к использованию лекарств, ингибирующих цитоскелет, в качестве противораковых препаратов. Примеры лекарств, которые нарушают функцию цитоскелета, включают Taxol® и винбластин.

Подробнее об ингибиторах цитоскелета в лечении рака.

Изображение на этой странице было использовано с разрешения правообладателя Molecular Probes.

Сводный лист структуры ячеек

Органеллы

  • Органеллы — это структуры, которые выполняют различные функции внутри клетки.
  • Органеллы в клетке аналогичны органам в теле.
  • Органеллы взвешены в жидкости на водной основе, называемой цитозолем.

Ядро

  • В ядре хранится генетическая информация (хромосомы) эукариотических клеток.
  • Ядро имеет примерно сферическую форму и окружено двумя мембранами.
  • Ядро — это «мозг» клетки.

Митохондрия

  • Митохондрии — это электростанции клетки.
  • Митохондрии превращают биомолекулы (то есть жиры и сахара) в энергию.
  • Побочные продукты производства энергии в митохондриях могут повредить ДНК и вызвать мутации.

Рибосома

  • Рибосомы состоят из двух больших комплексов, состоящих из РНК и белка.
  • Рибосомы расположены в цитозоле. Их функция — читать РНК и производить белки в процессе, известном как трансляция.

Цитоскелет

  • Цитоскелет представляет собой сложную сеть белков, которые пересекают цитоплазму клетки.
  • Актин и тубулин — это белки, используемые для построения основных волокон цитоскелета (микрофиламентов и микротрубочек, соответственно).
  • Цитоскелет выполняет несколько ключевых функций:
    • Обеспечивает структуру клеток и место для закрепления органелл
    • Подвижность клеток
    • Контроль деления клеток во время митоза
  • В раковых клетках наблюдаются изменения цитоскелета, которые позволяют увеличивать подвижность.
  • Многие противораковые препараты действуют, препятствуя активности белков цитоскелета.

Знай поток

Know the Flow — это обучающая игра, в которой вы сможете проверить свои знания. Играть:

  • Перетащите соответствующие варианты из столбца справа и разместите их в порядке от наименьшего к наибольшему в поля слева. Обратите внимание, что вы будете использовать только пять из шести вариантов для завершения игры.
  • Когда закончите, нажмите «Проверить», чтобы увидеть, сколько вы ввели правильно.
  • В случае неправильных ответов нажмите «Описание», чтобы просмотреть информацию о процессах.
  • Чтобы повторить попытку, выберите «Сброс» и начните заново.

Знать поток: структура ячейки

Процессы

  • Узнать больше

    Органелла

  • Узнать больше

    Ячейка

  • Узнать больше

    Ткань

  • Узнать больше

    Орган

  • Узнать больше

    Система кузова

  • Узнать больше

    Скелет

Проверить ответы
Сброс настроек

Вы сделали это!

Процесс в правильном порядке!

Играть снова

Для игры в Know the Flow необходим Javascript

Если материал окажется для вас полезным, сделайте ссылку на наш сайт

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *