Цитоплазма и органоиды клетки. Лекция 5

1.

Преподаватель: Конкина Лилиана Михайловна

2.

ОРГАНОИДЫ КЛЕТКИ
НЕМЕМБРАННЫЕ
Рибосомы
Клеточный центр
Микротрубочки
Микрофиламенты
Хромосомы
МЕМБРАННЫЕ
Одномембранные
Двумембранные
Плазмолемма
Митохондрии
Эндоплазматическая
сеть
Пластиды
Комплекс Гольджи
Лизосомы
Вакуоли

3.

Цитоплазма клетки и ее органоиды (органеллы)
Цитоплазма – внутреннее содержимое живой клетки.
Поддерживает целостность и постоянство среды.
Цитоплазма представляет собой водянистое вещество – цитозоль
(гиалоплазма) (90% воды), в котором располагаются различные
органеллы, а также питательные вещества (в виде истинных и
коллоидных растворов) и нерастворимые отходы метаболических
процессов. Существует в 2 формах: золь - более жидкая и гель –
более густая.
В цитозоле протекает гликолиз, синтез жирных кислот,
нуклеотидов и других веществ.
Содержит основные рабочие механизмы (структуры) клетки:
органеллы – постоянные компоненты, включения – временные
компоненты.
Цитоплазма является динамической структурой. Органеллы
движутся, а иногда заметен и циклоз – активное движение, в которое
вовлекается вся протоплазма (со скоростью до 7 см/час).
Цитоскелет (нет у прокариот).

4.

ЦИКЛОЗ
Циклоз – это движение цитоплазмы внутри клетки
КРУГОВОЙ СЕТЧАТЫЙ
ЦИКЛОЗ
ЦИКЛОЗ

5.

Цитоплазматический скелет
(Цитоскелет, внутриклеточный скэффолд)
•Каркас – опора клетки
•Внутриклеточный транспорт
•Подвижность клетки
(амебоидное движение)
•Микротрубочки
•Микрофибриллы (микрофиламенты)

6.

Клеточное ядро (только эукариоты)
• Появление – 2 млрд. л.
• Структура содержит в себе наследственный материал клетки (ДНК)
• Отграничена от цитоплазмы ядерной оболочкой
• Поддержание специфической химической и структурной
организации
Ядерная оболочка:
–2 мембраны (внешняя и
внутренняя)
–Ядерные поры
Ядерный сок (белки, ДНК,
вода, мин. соли)
Ядерный матрикс
(сетчатая конструкция из
нерастворимых белков)
Хроматин (хромосомы)
Ядрышко (белок и рРНК)

7.

Клеточное ядро (только эукариоты)
• Ядро имеется в клетках всех
эукариот за исключением эритроцитов
млекопитающих.
У
некоторых
простейших имеются два ядра, но как
правило, клетка содержит только одно
ядро. Ядро обычно принимает форму
шара или яйца; по размерам (10–20 мкм)
оно является самой крупной из органелл.
–
–
–
–
Функции:
Регуляция процесса обмена веществ,
Хранение наследственной информации и ее воспроизводство,
Синтез РНК,
Сборка рибосом (рибосомальный белок + рибосомальная РНК)

8.

Хроматин ядра
• Хроматин – комплекс
ДНК с белками
• Белки компактизуют
(скручивают) ДНК
• Компактизация
происходит в несколько
этапов
и
с
разной
интенсивностью в разное
время
и
в
разных
участках ДНК
Белкигистоны

9.

Степень компактизации хроматина
• Слабо спирализованный –
эухроматин (легкий доступ к
ДНК – участки активного
считывания)
• Сильно спирализованный
– гетерохроматин (сложный
доступ к ДНК – молчащая
часть)
•Сверхспирализация хромосомы

10.

Ядрышко (нуклеола)
• Место скопление участков ДНК – на которых происходит синтез
рибосомальной РНК (рРНК)
• Рибосомы (в т.ч. Входящая в них рРНК) осуществляют синтез
белков
• Ядрышки присутствуют только у клеток где идет активный синтез
рибосом, белков

11.

Мембранные органоиды (только эукариоты)
Одномембранные:
•Вакуоли
•Эндоплазматическая сеть
(ретикулюм): ЭПС/ЭПР
•Аппарат Гольджи
•Лизосомы
•Микротельца
Двумембранные:
•Митохондрии
•Пластиды (Хлоро-, Хромо- и
Лейкопласты)

12.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС, ЭПР)
Эндоплазматическая сеть – это сеть мембран, пронизывающих
цитоплазму эукариотических клеток. Её можно наблюдать только при
помощи электронного микроскопа. Эндоплазматическая сеть
связывает органеллы между собой, по ней происходит транспорт
питательных веществ. Различают гладкую и шероховатую ЭПС.
• Шероховатая ЭПС – система
мембран, связанных с рибосомами,
осуществляет
синтез
белков.
Обычно расположена вблизи ядра
• Гладкая ЭПС – имеет вид
трубочек,
стенки
которых
представляют собой мембраны,
сходные по своей структуре с
плазматической мембраной. Не
содержит
рибосом.
Обычно
происходит синтез небелковых
веществ (углеводов, липидов и пр.)

13.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС, ЭПР)
• Строение
• Система мембран, образующих
– 1 мембрана образует:
канальца,
пузырьки,
цистерны,
• Полости
трубочки
• Канальцы
• Соединена с плазмолеммой и
• Трубочки
ядерной мембраной.
– На поверхности мембран
– рибосомы
• Функции:
– Синтез органических веществ (с помощью рибосом)
– Транспорт веществ
– Разделение клетки на отсеки

14.

Аппарат Гольджи
• Итальянский врач и учёный, лауреат Нобелевской премии по
физиологии и медицине в 1906 году (совместно с Сантьяго Рамон-иКахалем).
Ками́лло Го́льджи
(7 июля 1843 - 21
января 1926)

15.

Аппарат Гольджи
• Аппарат Гольджи представляет собой стопку уплощенных
мембранных мешочков (цистерн, структур, резервуаров) и связанную
с ними систему пузырьков.
• На наружной, вогнутой стороне стопки из пузырьков
(отпочковывающихся, по-видимому, от гладкой эндоплазматической
сети) постоянно образуются новые цистерны (лизосомы, секреторные
вакуоли), на внутренней стороне цистерны превращаются обратно в
пузырьки.

16.

Аппарат Гольджи
• ФУНКЦИИ:
• Основной функцией аппарата Гольджи является транспорт
веществ в цитоплазму и внеклеточную среду, а также синтез жиров и
углеводов, в частности, гликопротеина муцина, образующего слизь, а
также воска, камеди и растительного клея.
• Аппарат Гольджи участвует в росте и обновлении плазматической
мембраны и в формировании лизосом; в накоплении органических
веществ; в «упаковке» органических веществ и выведение
органических веществ.

17.

Вакуоли
• Вакуоль – наполненный жидкостью мембранный мешочек.
• В животных клетках могут наблюдаться небольшие вакуоли,
выполняющие фагоцитарную, пищеварительную, сократительную
(удаление излишков воды), секреторную и другие функции.
• Растительные клетки имеют одну большую центральную вакуоль
(накопление веществ и регуляция осмотического баланса). Жидкость,
заполняющая
её,
называется
клеточным
соком.
Это
концентрированный
раствор
сахаров,
минеральных
солей,
органических кислот, пигментов и других веществ.
• Вакуоли накапливают воду, могут содержать красящие пигменты,
защитные вещества (например, таннины), гидролитические ферменты,
вызывающие автолиз клетки, отходы жизнедеятельности, запасные
питательные вещества.

18.

Центральная вакуоль
•Покрыта тонопластом – мембраной
•Заполнена клеточным соком
•Формируется при участии ЭПС
•Нуклеиновых кислот нет

19.

Пищеварительная вакуоль животной клетки
•Содержит литические (расщепляющие) ферменты и пищевые
частицы
•Здесь идет внутриклеточное пищеварение
Выделительная вакуоль простейших
• Содержат воду и растворенные в ней продукты
метаболизма.
• Функция – осморегуляция, удаление жидких
продуктов метаболизма.

20.

Другие одномембранные органоиды
• Лизосомы - простые округлые тельца, мембранные пузырьки
овальной формы; заполнены пищеварительными (гидролитическими)
ферментами, величиной до 2 мкм.
• Разрушение старых органелл, пищевых частиц, патогенных
агентов, автолиз
• Участвуют в формировании пищеварительных вакуолей;
разрушении крупных молекул клетки, отмерших органоидов клетки;
уничтожение отработавших клеток; расщепление органических
веществ.

21.

Другие одномембранные органоиды
• Пероксисомы (микротельца) имеют округлые очертания и
окружены мембраной. Их размер не превышает 1,5 мкм.
• Пероксисомы – мелкие мембранные органеллы, связанные с
эндоплазматической сетью и содержащие набор окислительновосстановительных ферментов (в частности, каталазу, участвующую в
разложении перекиси водорода).
• Используют О2 для окисления, получение пероксида (H2O2),
пероксид окисляет другие соединения
• Окисление органики (ЖК), обезвреживание токсичных веществ, в
т.ч. самого пероксида
Пероксисома клетки листа.
В центре её кристаллическое
белковое ядро.

22.

Двумембранные органеллы
Митохондрии
• Состав и строение:
– 2 Мембраны продолговатой
формы
• Наружная – гладкая мембрана
• Внутренняя
–
(образует
выросты/складки – кристы)
– Матрикс
(внутреннее
полужидкое
содержимое,
включающее ДНК (кольцевая
митохондриальная ДНК), РНК,
белок и рибосомы)
• Функции:
– Синтез АТФ
– Синтез
собственных
органических веществ,
– Образование
собственных
рибосом.

23.

Митохондрии
Возможно, митохондрии некогда были свободнодвижущимися
бактериями, которые, случайно проникнув в клетку, вступили с
хозяином в симбиоз.
Важнейшей функцией митохондрий является синтез АТФ,
происходящий за счёт окисления органических веществ.
Митохондрии иногда называют «клеточными электростанциями».
Это спиральные, округлые, вытянутые или разветвлённые
органеллы, длина которых изменяется в пределах 1,5–10 мкм, а
ширина – 0,25–1 мкм.
Митохондрии могут изменять свою форму и перемещаться в те
области клетки, где потребность в них наиболее высока. В клетке
содержится до тысячи митохондрий, причём это количество сильно
зависит от активности клетки.

24.

Двумембранные органеллы
Пластиды
•Характерны для растений, водорослей и некоторых простейших
Хлоропласты – фотосинтез (фотоавтотрофное питание)
Хромопласты – накопление каратиноидов, продуктов метаболизма
Лейкопласты – накопление углеводов (крахмала)
Пропласты – предшественники других пластид
•2 мембраны (наружная и
внутренняя складчатая)
•Внутренняя
среда
–
строма
•Кольцевая ДНК
•Собственные рибосомы

25.

Пластиды
Пластиды – органеллы, свойственные только растительным
клеткам. Они окружены двойной мембраной. Пластиды делятся на
хлоропласты,
осуществляющие
фотосинтез,
хромопласты,
окрашивающие отдельные части растений в красные, оранжевые и
жёлтые тона, и лейкопласты, приспособленные для хранения
питательных
веществ:
белков
(протеинопласты),
жиров
(липидопласты) и крахмала (амилопласты).
Пластиды обладают относительной автономией. Так же, как и
митохондрии, образующиеся из предшествующих митохондрий, они
рождаются только из родительских пластид. По-видимому, пластиды
также произошли от симбиотических прокариот, поселившихся в
клетках организма-хозяина миллиарды лет назад.

26.

Структура хлоропласта
Сладки внутренней мембраны – тилакоиды
«Стопки монет» - цистерны тилакоидов - граны
•На внутренней мембране – расположение ферментов фотосинтеза
(содержащие хлорофилл граны, собранные из стопки тилакоидных
мембран)
Функции:
• Синтез АТФ
• Синтез
углеводов
• Биосинтез
собственных
белков

27.

Органеллы движения
• Реснички (многочисленные цитоплазматические выросты на
мембране).
• Жгутики (единичные цитоплазматические выросты на мембране).
• Псевдоподии (амебовидные выступы цитоплазмы).
• Миофибриллы (тонкие нити длиной до 1 см.).

28.

Органеллы движения
•Жгутики/реснички эукариот
• Жгутик
(кнут)
прокариот
Филамент – белковая
полая нить
Крюк – более толстое
основание
Базальный комплекс
– комплекс колец из
белков,
осуществляют
поворот

29.

Органеллы движения
• Жгутики/реснички эукариот
• Наружная
часть
–
ундулиподия:
плазматическая мембрана и аксонема
(комплекс микротрубочек)
• Внутриклеточная часть – базальное тело
(кинетосома)

30.

Микрофиламенты
• Сократимые
элементы
цитоскелета,
образованы
нитями актина и других
сократительных белков
• Участие в формировании
цитоскелета
клетки,
амебоидном движении и др.
• Нуклеиновых кислот нет
Микрофиламенты окрашены в
красный цвет

31.

Микротрубочки
• Полые цилиндрические структуры
• Образуют цитоскелет клетки, веретено
деления, центриоли, жгутики и реснички
Микротрубочки
обозначены
зеленым цветом

32.

Немембранные органеллы
• Рибосомы – Важнейший
органоид
живой
клетки
сферической
или
слегка
овальной
формы,
мелкие
(диаметром 100-200 ангстрем).
Их количество в клетке весьма
велико: тысячи и десятки
тысяч.
• Немембранный органоид,
нуклеопротеид (рРНК+белкиполипептиды)
• Состоит из 2-субчастиц
(большой и малой)
• Место синтеза белков на
основе информационной РНК
(сборку белковой молекулы из
аминокислот).
• Рибосомы прокариот – более
мелкие: 70S = 50S+20S
• Рибосомы
эукариот
крупнее,
сложнее устроены: 80S = 60S+20S

33.

Рибосомы
•Полирибосома
Рибосомы –Рибосомы могут быть связаны с эндоплазматической
сетью или находиться в свободном состоянии.
В процессе синтеза обычно одновременно участвуют множество
рибосом, объединённых в цепи, называемые полирибосомами.

34.

Клеточный центр (центросома)
• Строение:
• 2
Центриоли
(расположены
перпендикулярно друг другу), каждая
представляет собой полый цилиндр,
образованный девятью триплетами
микротрубочек.
• Состав центриолей:
• Белковые микротрубочки.
• Свойства: способны к удвоению
• Функции:
• Входит в состав митотического
аппарата клетки.
• Принимает участие в делении
клеток животных и низших растений.
• Имеет ДНК и РНК

35.

3. Особенности растительных клеток
В растительных клетках присутствуют все органеллы,
обнаруженные в животных клетках (за исключением центриолей).
Однако имеются в них и свойственные только для растений
структуры.
Клеточные стенки растений состоят из целлюлозы, образующей
микрофибриллы.
В клетках древовидных растений слои целлюлозы пропитываются
лигнином, придающим им дополнительную жёсткость.
Клеточные стенки служат растениям опорой, предохраняют
клетки от разрыва, определяют форму клетки, играют важную роль в
транспорте воды и питательных веществ от клетки к клетке.
Соседние клетки связаны друг с другом плазмодесмами,
проходящими через мелкие поры клеточных стенок.

36.

Сравнение клеток в таблице
Признаки
Пластиды
Способ питания
Синтез АТФ
Расщепление АТФ
Клеточный
центр
Целлюлозная клеточная
стенка
Растительная клетка
Животная клетка
Хлоропласты, хромопласты,
Отсутствуют
лейкопласты
Автотрофный (фототрофный, хемотрофный)
Гетеротрофный
(сапротрофный,
паразитический).
В хлоропластах,
В митохондриях
митохондриях
В хлоропластах и всех
Во всех частях
частях клетки, где
клетки. где
необходимы затраты энергии необходимы затраты
энергии
У низших растений
Во всех клетках
Расположена снаружи от
клеточной мембраны
Отсутствует

37.

Сравнение клеток в таблице
Признаки
Включения
Вакуоли
Растительная клетка
Животная клетка
Запасные питательные Запасные питательные
вещества в виде зерен вещества в виде зерен и
крахмала, белка, капель
капель (белки, жиры,
масла; вакуоли с
углевод гликоген);
клеточным соком;
конечные продукты
кристаллы солей
обмена, кристаллы солей;
пигменты
Крупные полости,
Сократительные,
заполненные клеточным
пищеварительные,
соком - водным
выделительные вакуоли.
раствором
Обычно мелкие
различных веществ,
являющихся запасными
или конечными
продуктами.
Осмотические
резервуары клетки

38.

4. Теория Симбиогенеза
• появление эукариотической клетки (растительной и животной) в
результате симбиоза протоэукариота с клетками аэробных бактерий
(митохондрии) и цианобактериями (пластиды)
• Дополнительно возможен симбиоз: со спирохетами (жгутики,
реснички); вирусами (ядро)

39.

Доказательства симбиогенного происхождения пластид и
митохондрий
• Наличие 2-х изолированных
мембран, состав внутренней и
внешней отличен
• Наличие
в
органеллах
собственной (кольцевой) ДНК,
аппарата биосинтеза (рибосомы)
• Независимое деление этих
органоидов
• Возможность
непродолжительного автономного
существования
• Современные случаи симбиоза
эукариот и бактерий

40.

Благодарю за
внимание!