2. Клетка

1. Клетка

2. Цитология

Цитология (греч. «цитос» - клетка, «логос» - наука) – наука о клетках. Цитология изучает
строение и химический состав клеток, функции клеток в организме животных и растений,
размножение и развитие клеток, приспособление клеток к условиям окружающей среды.
Современная цитология – наука комплексная. Она имеет самые тесные связи с другими
биологическими науками, например, с ботаникой, зоологией, физиологией, учением об
эволюции органического мира, а также с молекулярной биологией, химией, физикой,
математикой.
Цитология – одна из молодых биологических наук, её возраст около 100 лет. Возраст же
термина «клетка» насчитывает около 300 лет.
Исследуя клетку как важнейшую единицу живого, цитология занимает центральное
положение в ряду биологических дисциплин. Изучение клеточного строения организмов
было начато микроскопами XVII века, в XIX веке была создана единая для всего
органического мира клеточная теория (Т. Шванн, 1839). В ХХ веке быстрому прогрессу
цитологии способствовали новые методы: электронная микроскопия, изотопные
индикаторы, культивирование клеток и др.
Название «клетка» предложил англичанин Р. Гук ещё в 1665 г., но только в XIX веке началось
её систематическое изучение. Несмотря на то, что клетки могут входить в состав различных
организмов и органов (бактерий, икринок, эритроцитов, нервов и т.д.) и даже
существовать как самостоятельные (простейшие) организмы, в их строении и функциях
обнаружено много общего. Хотя отдельная клетка представляет собой наиболее простую
форму жизни, строение её достаточно сложно…

3. Клетка

• Клетка - является наименьшей структурнофункциональной единицей организации
живых организмов.
Клетка - это основа строения и
жизнедеятельности всех животных и растений.
Клетки существуют и как самостоятельные
организмы, и в составе многоклеточных
организмов.

4. Клеточная теория

Клеточная теория — одно из
общепризнанных биологических обобщений, утверждающих единство
принципа строения и развития мира растений, животных и остальных
живых организмов с клеточным строением, в котором клетка
рассматривается в качестве единого структурного элемента живых
организмов.
Клеточная теория — основополагающая для биологии теория,
сформулированная в середине XIX века, предоставившая базу для
понимания закономерностей живого мира и для
развития эволюционного учения. Маттиас Шлейден и Теодор
Шванн сформулировали клеточную теорию, основываясь на множестве
исследований о клетке (1838—1839 г.). Рудольф Вирхов позднее (1855 г.)
дополнил её важнейшим положением «всякая клетка происходит от
другой клетки».
Шлейден и Шванн, обобщив имеющиеся знания о клетке, доказали, что
клетка является основной единицей любого организма.
Клетки животных, растений и бактерии имеют схожее строение. Позднее
эти заключения стали основой для доказательства единства организмов.
Т. Шванн и М. Шлейден ввели в науку основополагающее представление
о клетке: вне клеток нет жизни.

5.

Основные положения современной клеточной теории:
• клетка - основная единица строения, функционирования и
развития всех живых организмов, наименьшая единица живого,
способная к самовоспроизведению, саморегуляции и
самообновлению;
• клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов
сходны (гомологиины) по своему строению, химическому
составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену
веществ;
• размножение клеток происходит путем их деления, каждая
новая клетка образуется в результате деления исходной
(материнской) клетки;
• в сложных многоклеточных организмах клетки
специализированы по выполняемым ими функциям и образуют
ткани; из тканей состоят органы, которые тесно взаимосвязаны и
подчинены нервной и гуморальной регуляциям.

6. Строение клетки

Клетку можно разбить на 11 частей:
1)Мембрана
2)Ядро
3)Цитоплазма
4)Клеточный центр
5)Рибосомы
6)ЭПС
7)Комплекс Гольджи
8)Лизосомы
9)Клеточные включения
10)Митохондрии
11)Пластиды

7. Клеточное ядро

Ядро (лат. nucleus) — это один из структурных компонентов
эукариотической клетки, содержащий генетическую
информацию (молекулы ДНК), осуществляющий основные
функции: хранение, передача и реализация генетической
информации с обеспечением синтеза белка. Ядро состоит
из хромати́на, я́дрышка, кариопла́змы (или нуклеоплазмы) и
ядерной оболочки. В клеточном ядре происходит репликация
(или редуплика́ция) — удвоение молекул ДНК, а также
транскрипция — синтез молекул РНК на молекуле ДНК.
Происхождение ядра не выяснено и является предметом
научных споров. Выдвинуто 4 основных гипотезы
происхождения клеточного ядра, но ни одна из них не
получила широкой поддержки.

8. Клеточная мембрана

• Кле́точная мембра́на (или цитолемма, или
плазмалемма, или плазматическая мембрана)
отделяет содержимое любой клетки от внешней
среды, обеспечивая её целостность; регулируют
обмен между клеткой и средой;
внутриклеточные мембраны разделяют клетку на
специализированные замкнутые отсеки —
компартменты или органеллы, в которых
поддерживаются определённые условия среды.

9. Функции

Барьерная — обеспечивает регулируемый, избирательный, пассивный и активный обмен веществ с
окружающей средой.
Транспортная — через мембрану происходит транспорт веществ в клетку и из клетки. Транспорт через
мембраны обеспечивает: доставку питательных веществ, удаление конечных продуктов обмена, секрецию
различных веществ, создание ионных градиентов, поддержание в клетке концентрации ионов, которые
нужны для работы клеточных ферментов.
Частицы, по какой-либо причине неспособные пересечь фосфолипидный бислой (например, из-за
гидрофильных свойств, так как мембрана внутри гидрофобна и не пропускает гидрофильные вещества,
или из-за крупных размеров), но необходимые для клетки, могут проникнуть сквозь мембрану через
специальные белки-переносчики (транспортеры) и белки-каналы или путем эндоцитоза.
Матричная — обеспечивает определенное взаиморасположение и ориентацию мембранных белков, их
оптимальное взаимодействие.
Механическая — обеспечивает автономность клетки, ее внутриклеточных структур, также соединение с
другими клетками (в тканях). Большую роль в обеспечение механической функции имеют клеточные
стенки, а у животных — межклеточное вещество.
Энергетическая — при фотосинтезе в хлоропластах и клеточном дыхании в митохондриях в их мембранах
действуют системы переноса энергии, в которых также участвуют белки;
Рецепторная — некоторые белки, находящиеся в мембране, являются рецепторами (молекулами, при
помощи которых клетка воспринимает те или иные сигналы)..
Ферментативная — мембранные белки нередко являются ферментами. Например, плазматические
мембраны эпителиальных клеток кишечника содержат пищеварительные ферменты.
Маркировка клетки — на мембране есть антигены, действующие как маркеры — «ярлыки», позволяющие
опознать клетку. Это гликопротеины (то есть белки с присоединенными к ним разветвленными
олигосахаридными боковыми цепями), играющие роль «антенн». Из-за бесчисленного множества
конфигурации боковых цепей возможно сделать для каждого типа клеток свой особый маркер. С
помощью маркеров клетки могут распознавать другие клетки и действовать согласованно с ними,
например, при формировании органов и тканей. Это же позволяет иммунной системе распознавать
чужеродные антигены.

10. Цитоплазма

Цитоплазма — внутренняя среда живой или умершей клетки, кроме ядра и
вакуоли, ограниченная плазматической мембраной. Включает в себя
гиалоплазму — основное прозрачное вещество цитоплазмы, находящиеся в
ней обязательные клеточные компоненты — органеллы, а также различные
непостоянные структуры — включения.
В состав цитоплазмы входят все виды органических и неорганических веществ.
В ней присутствуют также нерастворимые отходы обменных процессов и
запасные питательные вещества. Основное вещество цитоплазмы — вода.
Цитоплазма постоянно движется, перетекает внутри живой клетки, перемещая
вместе с собой различные вещества, включения и органоиды. Это движение
называется циклозом. В ней протекают все процессы обмена веществ.
Цитоплазма способна к росту и воспроизведению и при частичном удалении
может восстановиться. Однако нормально функционирует цитоплазма только
в присутствии ядра. Без него долго существовать цитоплазма не может, так же
как и ядро без цитоплазмы.
Важнейшая роль цитоплазмы заключается в объединении всех клеточных
структур (компонентов) и обеспечении их химического взаимодействия.

11. Эпс

Эндоплазматическая сеть (ЭПС) — внутриклеточный органоид
эукариотической клетки, представляющий собой разветвлённую
систему из окружённых мембраной уплощённых полостей, пузырьков и
канальцев. Эндоплазматический ретикулум состоит из разветвлённой
сети трубочек и карманов, окружённых мембраной. Площадь мембран
эндоплазматического ретикулума составляет более половины общей
площади всех мембран клетки. Эндоплазматический ретикулум не
является стабильной структурой и подвержен частым изменениям.
Выделяют два вида ЭПР:
гранулярный эндоплазматический ретикулум;
агранулярный (гладкий) эндоплазматический ретикулум.
На поверхности гранулярного эндоплазматического ретикулума
находится большое количество рибосом, которые отсутствуют на
поверхности агранулярного ЭПР.
Гранулярный и агранулярный эндоплазматический ретикулум
выполняют различные функции в клетке.

12. Рибосомы

Рибосо́ма — важнейший немембранный органоид живой клетки сферической или слегка эллипсоидной
формы, диаметром 10—20 нанометров, состоящий из большой и малой субъединиц. Рибосомы служат
для биосинтеза белка из аминокислот по заданной матрице на основе генетической информации,
предоставляемой матричной РНК, или мРНК. Этот процесс называется трансляцией.
В эукариотических клетках рибосомы располагаются на мембранах эндоплазматической сети, хотя могут
быть локализованы и в неприкрепленной форме в цитоплазме. Нередко с одной молекулой мРНК
ассоциировано несколько рибосом, такая структура называется полирибосомой (полисомой). Синтез
рибосом у эукариот происходит в специальной внутриядерной структуре — ядрышке.
Схема синтеза рибосом в клетках эукариот.
1. Синтез мРНК рибосомных белков РНК полимеразой II. 2. Экспорт мРНК из ядра. 3. Узнавание мРНК
рибосомой и 4. синтез рибосомных белков. 5. Синтез предшественника рРНК (45S — предшественник) РНК
полимеразой I. 6. Синтез 5S pРНК РНК полимеразой III. 7. Сборка большой рибонуклеопротеидной частицы,
включающей 45S-предшественник, импортированные из цитоплазмы рибосомные белки, а также
специальные ядрышковые белки и РНК, принимающие участие в созревании рибосомных субчастиц. 8.
Присоединение 5S рРНК, нарезание предшественника и отделение малой рибосомной субчастицы. 9.
Дозревание большой субчастицы, высвобождение ядрышковых белков и РНК. 10. Выход рибосомных
субчастиц из ядра. 11. Вовлечение их в трансляцию.
Рибосомы представляют собой нуклеопротеид, в составе которого отношение РНК/белок составляет 1:1 у
высших животных и 60-65:35-40 у бактерий. Рибосомная РНК составляет около 70 % всей РНК клетки.
Рибосомы эукариот включают четыре молекулы рРНК, из них 18S, 5.8S и 28S рРНК синтезируются в ядрышке
РНК полимеразой I в виде единого предшественника (45S), который затем подвергается модификациям и
нарезанию. 5S рРНК синтезируется РНК полимеразой III в другой части генома и не нуждаются в
дополнительных модификациях. Почти вся рРНК находится в виде магниевой соли, что необходимо для
поддержания структуры; при удалении ионов магния рибосома подвергается диссоциации на
субъединицы.

13. Комплекс Гольджи

Аппарат (комплекс) Гольджи — мембранная
структура эукариотической клетки, органелла, в
основном предназначенная для выведения веществ,
синтезированных в эндоплазматическом ретикулуме.
Аппарат Гольджи был назван так в честь итальянского
учёного Камилло Гольджи, впервые обнаружившего его
в 1897 году.
В Комплексе Гольджи выделяют 3 отдела цистерн,
окруженных мембранными пузырьками:
• Цис-отдел (ближний к ядру);
• Медиальный отдел;
• Транс-отдел (самый отдаленный от ядра).
Эти отделы различаются между собой набором
ферментов.

14. Функции

Функции
Сегрегация белков на 3 потока:
лизосомальный - гликозилированные белки (с маннозой) поступают в
цис-отдел комплекса Гольджи, некоторые из них фосфорилируются,
образуется маркёр лизосомальных ферментов - манноза-6фосфат. В дальнейшем эти фосфорилированные белки не буду
подвергаться модификации, а попадут в лизосомы.
конститутивный экзоцитоз (конститутивная секреция). В этот поток
включаются белки и липиды, которые становятся компонентами
поверхностного аппарата клетки, в том числе гликокаликса, или же
они могут входить в состав внеклеточного матрикса.
Индуцируемая секреция - сюда попадают белки, которые
функционируют за пределами клетки, поверхностного аппарата
клетки, во внутренней среде организма. Характерен для
секреторных клеток.
Формирование слизистых секретов - гликозамингликанов
(мукополисахаридов)
Формирование углеводных компонентов гликокаликса - в основном,
гликолипидов.
Сульфатирование углеводных и белковых компонентов
гликопротеидов и гликолипидов
Частичный протеолиз белков - иногда за счет этого неактивный белок
переходит в активный (проинсулин превращается в инсулин).

15. Лизосомы

Лизосо́ма - клеточный органоид размером 0,2 — 0,4 мкм, один из видов
везикул. Эти одномембранные органоиды — часть вакуома
(эндомембранной системы клетки). Разные виды лизосом могут
рассматриваться как отдельные клеточные компартменты. Лизосомы
формируются из пузырьков (везикул), отделяющихся от аппарата Гольджи, и
пузырьков (эндосом), в которые попадают вещества при эндоцитозе. Все
белки лизосом синтезируются на «сидячих» рибосомах на внешней стороне
мембран эндоплазматического ретикулума и затем проходят через его
полость и через аппарат Гольджи.
Функциями лизосом являются:
Переваривание захваченных клеткой при эндоцитозе веществ или частиц
(бактерий, других клеток)
Аутофагия — уничтожение ненужных клетке структур, например, во время
замены старых органоидов новыми, или переваривание белков и других
веществ, произведенных внутри самой клетки
Автолиз — самопереваривание клетки, приводящее к ее гибели (иногда этот
процесс не является патологическим, а сопровождает развитие организма
или дифференцировку некоторых специализированных клеток). Пример: При
превращении головастика в лягушку, лизосомы, находящиеся в клетках хвоста,
переваривают его: хвост исчезает, а образовавшиеся во время этого
процесса вещества всасываются и используются другими клетками тела.
Растворение внешних структур (см, например, остеокласты)

16. Клеточные включения

• К клеточным включениям относятся некоторые пигменты,
например распространенный в тканях желтый и
коричневый пигмент липофусцин , круглые гранулы
которого накапливаются в процессе жизнедеятельности
клеток, особенно по мере их старения. Сюда же относятся
пигменты желтого и красного цвета - липохромы . Они
накапливаются в виде мелких капель в клетках коркового
вещества надпочечников и в некоторых клетках яичников.
Пигмент ретинин входит в состав зрительного пурпура
сетчатки глаза. Присутствие некоторых пигментов связано
с выполнением этими клетками особых функций.
Примерами могут служить красный дыхательный пигмент
гемоглобин в эритроцитах крови или пигмент меланин в
клетках меланофорах покровных тканей животных.
• В качестве включений во многих животных клетках
присутствуют гранулы секрета.

17. Митохондрии

Митохондрия — двумембранная гранулярная или
нитевидная органелла толщиной около 0,5 мкм. Характерна
для большинства эукариотических клеток.
Функции:
• 1) играют роль энергетических станций клеток. в них
протекают процессы окислительного фосфорилирования
(ферментативного окисления различных веществ с
последующим накоплением энергии в виде молекул
аденозинтрифосфата - АТФ);
• 2) хранят наследственный материал в виде
митохондриальной ДНК. митохондрии для своей работы
нуждаются в белкаx, закодированных в генах ядерной ДНК,
так как собственная митохондриальная ДНК может
обеспечить митохондрии лишь несколькими белками.

18. Пластиды

Пласти́ды (от др.-греч. πλαστός — вылепленный) — органоиды
эукариотических растений, прокариотов и некоторых
фотосинтезирующих простейших (например, эвглены зеленой).
Покрыты двойной мембраной и имеют в своём составе множество
копий кольцевой ДНК. По окраске и выполняемой функции выделяют
три основных типа пластид:
Лейкопласты — неокрашенные пластиды, как правило выполняют
запасающую функцию. В лейкопластах клубней картофеля
накапливается крахмал. Лейкопласты высших растений могут
превращаться в хлоропласты или хромопласты.
Хромопласты — пластиды, окрашенные в жёлтый, красный, или
оранжевый цвет. Окраска хромопластов связана с накоплением в
них каротиноидов. Хромопласты определяют окраску осенних
листьев, лепестков цветов, корнеплодов, созревших плодов.
Хлоропласты — пластиды, несущие фотосинтезирующие пигменты
— хлорофиллы. Имеют зелёную окраску у высших растений, харовых
и зелёных водорослей. Набор пигментов, участвующих в
фотосинтезе (и, соответственно, определяющих окраску
хлоропласта) различен у представителей разных таксономических
отделов. Хлоропласты имеют сложную внутреннюю структуру.

19. Функции клеток

Функции
• В ядре хранится генетическая информация; деление клетки.
• Митохондрии производят энергию.
• Аппарат Гопьджи - «транспортная» система клетки.
• Лизосомы удаляют отходы и расщепляют белок.
• Десмосомы осуществляют связь с другими клетками.
• Органоиды принимают участие в обмене веществ клетки.
• Клеточная мембрана поддерживает форму клетки.
В зависимости от выполняемой функции все клетки
разделяются на определенные типы. Важнейшие клетки по
своему виду и «выполняемым задачам» подразделяются на:
клетки костной, хрящевой (разновидность соединительной
ткани), соединительной, мышечной, нервной, покровной тканей,
а также клетки желез и крови. Различные клетки даже «делят
работу» между собой, и каждая отвечает за свою. Например,
клетки мышечной ткани не производят глюкозу, а получают ее от
других клеток, выполняющих эту функцию.

20. Свойства клетки

Жизненные свойства клетки. Основное жизненное свойство клетки - обмен веществ. Из
межклеточного вещества в клетки постоянно поступают питательные вещества и
кислород и выделяются продукты распада. Вещества, поступившие в клетку, участвуют в
процессах биосинтеза. Биосинтез - это образование белков, жиров, углеводов и их
соединений из более простых веществ. В процессе биосинтеза образуются вещества,
свойственные определенным клеткам организма. Например, в клетках мышц
синтезируются белки, обеспечивающие их сокращение.
Одновременно с биосинтезом в клетках происходит распад органических
соединений. В результате распада образуются вещества более простого строения.
Большая часть реакции распада идет с участием кислорода и освобождением
энергии. Эта энергия расходуется на жизненные процессы, протекающие в клетке.
Процессы биосинтеза и распада составляют обмен веществ, который
сопровождается превращениями энергии.
Клеткам свойственны рост и размножение. Клетки тела человека размножаются
делением пополам. Каждая из образовавшихся дочерних клеток растет и достигает
размеров материнской. Новые клетки выполняют функцию материнской клетки.
Продолжительность жизни клеток различна: от нескольких часов до десятков лет.
Живые клетки способны реагировать на физические и химические изменения
окружающей их среды. Это свойство клеток называют возбудимостью. При этом из
состояния покоя клетки переходят в рабочее состояние - возбуждение. При
возбуждении в клетках меняется скорость биосинтеза и распада веществ,
потребление кислорода, температура. В возбужденном состоянии разные клетки
выполняют свойственные им функции. Железистые клетки образуют и выделяют
вещества, мышечные - сокращаются, в нервных клетках возникает слабый
электрический сигнал - нервный импульс, который может распространяться по
клеточным мембранам.