Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Клітка



План:


Введення

Клітина - елементарна одиниця будови і життєдіяльності всіх живих організмів (крім вірусів, про які нерідко говорять як про неклітинних формах життя), що володіє власним обміном речовин, здатна до самостійного існування, самовідтворення і розвитку. Всі живі організми або, як багатоклітинні тварини, рослини і гриби, складаються з безлічі клітин, або, як багато найпростіші і бактерії, є одноклітинними організмами. Розділ біології, що займається вивченням будови і життєдіяльності клітин, отримав назву цитології. Останнім часом прийнято також говорити про біології клітини, або клітинної біології.

На фотографіях зелений флуоресцентний білок показує розташування різних частин клітини

1. Історія відкриття

Першою людиною, що побачили клітини, був англійський учений Роберт Гук (відомий нам завдяки закону Гука). В 1665, намагаючись зрозуміти, чому коркове дерево так добре плаває, Гук став розглядати тонкі зрізи пробки за допомогою вдосконаленого ним мікроскопа. Він виявив, що пробка розділена на безліч крихітних осередків, нагадали йому монастирські келії, і він назвав ці осередки клітинами (по-англійськи cell означає "келія, комірка, клітина"). В 1675 італійський лікар М. Мальпігі, а в 1682 - англійський ботанік Н. Грю підтвердили клітинну будову рослин. Про клітці стали говорити як про "бульбашці, наповненому живильним соком". В 1674 голландський майстер Антоній ван Левенгук (Anton van Leeuwenhoek, 1632 - 1723) за допомогою мікроскопа вперше побачив у краплі води "звірків" - рухомі живі організми ( інфузорії, амеби, бактерії). Також Левенгук вперше спостерігав тварини клітини - еритроцити і сперматозоїди. Таким чином, вже до початку XVIII століття вчені знали, що під великим збільшенням рослини мають пористу будову, і бачили деякі організми, які пізніше отримали назву одноклітинних. В 1802 - 1808 роках французький дослідник Шарль-Франсуа Мірбель встановив, що всі рослини складаються з тканин, утворених клітинами. Ж. Б. Ламарк в 1809 поширив ідею Мірбеля про клітинному будову і на тваринні організми. У 1825 році чеський учений Я. Пуркине відкрив ядро ​​яйцеклітини птахів, а в 1839 ввів термін " протоплазма ". У 1831 році англійський ботанік Р. Броун вперше описав ядро рослинної клітини, а в 1833 встановив, що ядро є обов'язковим органоїдів клітини рослини. З тих пір головним в організації клітин вважається не мембрана, а вміст.
Клітинна теорія будови організмів була сформована в 1839 німецьким зоологом Т. Шванна і М. Шлейденом і включала в себе три положення. У 1858 році Рудольф Вірхов доповнив її ще одним положенням, однак у його ідеях присутній ряд помилок: так, він припускав, що клітини слабо пов'язані один з одним і існують кожна "сама по собі". Лише пізніше вдалося довести цілісність клітинної системи.
В 1878 російським ученим І. Д. Чистяковим відкрито мітоз в рослинних клітинах; в 1878 В. Флеммінг і П. І. Перемежко виявляють мітоз у тварин. В 1882 В. Флеммінг спостерігає мейоз у тварин клітин, а в 1888 Е. Страсбургер - у рослинних.


2. Будова клітин

Celltypes.svg

Усі клітинні форми життя на Землі можна розділити на два надцарства на підставі будови складових їх клітин:

  • прокаріоти (доядерние) - простіші за будовою і виникли в процесі еволюції раніше;
  • еукаріоти (ядерні) - більш складні, виникли пізніше. Клітини, що складають тіло людини, є еукаріотичних.

Незважаючи на різноманіття форм організація клітин всіх живих організмів підпорядкована єдиним структурним принципам.

Вміст клітини відокремлено від навколишнього середовища плазматичноїмембраною, або плазмалеммой. Усередині клітина заповнена цитоплазмою, в якій розташовані різні органоїди і клітинні включення, а також генетичний матеріал у вигляді молекули ДНК. Кожен з органоидов клітини виконує свою особливу функцію, а в сукупності всі вони визначають життєдіяльність клітини в цілому.


2.1. Прокаріотів клітина

Прокаріоти (від лат. pro - Перед, до і греч. κάρῠον - ядро, горіх) - організми, що не володіють, на відміну від еукаріотів, оформленим клітинним ядром та іншими внутрішніми мембранними органоидами (за винятком плоских цистерн у фотосинтезуючих видів, наприклад, у ціанобактерій). Єдина велика кільцева (у деяких видів - лінійна) дволанцюжкова молекула ДНК, в якій міститься основна частина генетичного матеріалу клітини (так званий нуклеоїд) не утворює комплексу з білками- гистонами (так званого хроматину). До прокаріотів відносяться бактерії, у тому числі ціанобактерії (синьо-зелені водорості), і археї. Нащадками прокаріотів клітин є органели еукаріотичних клітин - мітохондрії і пластиди. Основний вміст клітини, що заповнює весь її обсяг, - в'язка зерниста цитоплазма.


2.2. Еукаріотичних клітина

Еукаріоти (евкаріоти) (від греч. ευ - Добре, повністю і κάρῠον - Ядро, горіх) - організми, які мають, на відміну від прокаріотів, оформленим клітинним ядром, відмежовані від цитоплазми ядерною оболонкою. Генетичний матеріал укладений в декількох лінійних двухцепочная молекулах ДНК (залежно від виду організмів їх число на ядро ​​може коливатися від двох до кількох сотень), прикріплених зсередини до мембрани клітинного ядра й утворюють у переважної більшості (крім динофлагеллят) комплекс з білками- гистонами, званий хроматином. У клітинах еукаріотів є система внутрішніх мембран, що утворять, крім ядра, ряд інших органоидов ( ендоплазматична мережа, апарат Гольджі та ін.) Крім того, у переважної більшості є постійні внутрішньоклітинні симбіонти -прокаріоти - мітохондрії, а у водоростей і рослин - також і пластиди.


2.2.1. Будова еукаріотичної клітини

Схематичне зображення тваринної клітини. (При натисканні на будь-яке з назв складових частин клітини, буде здійснено перехід на відповідну статтю.)

2.2.1.1. Поверхневий комплекс тваринної клітини

Складається з глікокаліксу, плазмалемми і розташованого під нею кортикального шару цитоплазми. Плазматична мембрана називається також плазмалеммой, зовнішньої клітинної мембраною. Це біологічна мембрана, товщиною близько 10 нанометрів. Забезпечує в першу чергу розмежувальну функцію по відношенню до зовнішньої для клітини середовищі. Крім цього вона виконує транспортну функцію. На збереження цілісності своєї мембрани клітина не витрачає енергії: молекули утримуються за тим же принципом, за яким утримуються разом молекули жиру - гідрофобним частинам молекул термодинамічно вигідніше розташовуватися в безпосередній близькості один до одного. Гликокаликс являє собою "заякоренние" в плазмалемме молекули олігосахаридів, полісахаридів, глікопротеїнів і гликолипидов. Гликокаликс виконує рецепторну і маркерну функції. Плазматична мембрана тварин клітин в основному складається з фосфоліпідів і ліпопротеїдів з вкрапленими в неї молекулами білків, зокрема, поверхневих антигенів і рецепторів. У кортикальном (прилеглому до плазматичної мембрани) шарі цитоплазми знаходяться специфічні елементи цитоскелета - впорядковані певним чином Актинові мікрофіламенти. Основною і найважливішою функцією кортикального шару (кортекса) є псевдоподіальние реакції: викидання, прикріплення і скорочення псевдоподий. При цьому мікрофіламенти перебудовуються, подовжуються або коротшають. Від структури цитоскелета кортикального шару залежить також форма клітини (наприклад, наявність мікроворсинок).


2.2.1.2. Структура цитоплазми

Рідку складову цитоплазми також називають цитозолем. Під світловим мікроскопом здавалося, що клітина заповнена чимось на зразок рідкої плазми або золю, в якому "плавають" ядро ​​та інші органели. Насправді це не так. Внутрішній простір еукаріотичної клітини суворо впорядкований. Пересування органоидов координується за допомогою спеціалізованих транспортних систем, так званих мікротрубочок, службовців внутрішньоклітинними "дорогами" і спеціальних білків дінеінов і кінезінов, що грають роль "двигунів". Окремі білкові молекули також не дифундують вільно по всьому внутрішньоклітинного простору, а направляються в необхідні компартменти за допомогою спеціальних сигналів на їх поверхні, впізнаваних транспортними системами клітини.


2.2.1.3. Ендоплазматичнийретикулум

У еукаріотичної клітині існує система перехідних один одного мембранних відсіків (трубок і цистерн), яка називається ендоплазматичним ретикулумом (або ендоплазматична мережа, ЕПР або ЕРС). Ту частину ЕПР, до мембран якого прикріплені рибосоми, відносять до гранулярної (або шорсткому) ЕПР, на його мембранах відбувається синтез білків. Ті компартменти, на стінках яких немає рибосом, відносять до гладкого (або гладкий) ЕПР, що приймає участь в синтезі ліпідів. Внутрішні простору гладкого і гранулярного ЕПР не ізольовані, а переходять один в одного і повідомляються з просвітом ядерної оболонки.


2.2.1.4. Апарат Гольджі

Апарат Гольджі являє собою стопку плоских мембранних цистерн, кілька розширених ближче до країв. У цистернах апарату Гольджі дозрівають деякі білки, синтезовані на мембранах гранулярного ЕПР і призначені для секреції або освіти лізосом. Апарат Гольджі асиметричний - цистерни розташовані ближче до ядра клітини (цис-Гольджі) містять найменш зрілі білки, до цих цистерн безперервно приєднуються мембранні пухирці - везикули, відгалужуються від ендоплазматичного ретикулума. Мабуть, за допомогою таких же бульбашок відбувається подальше переміщення дозріваючих білків від однієї цистерни в іншу. Зрештою від протилежного кінця органели (транс-Гольджі) відокремлюються бульбашки, що містять повністю зрілі білки.


2.2.1.5. Ядро

Клітинне ядро містить молекули ДНК, на яких записана генетична інформація організму. В ядрі відбувається реплікація - подвоєння молекул ДНК, а також транскрипція - синтез молекул РНК на матриці ДНК. У ядрі ж синтезовані молекули РНК зазнають деякі модифікації (наприклад, в процесі сплайсингу з молекул матричної РНК виключаються незначні, безглузді ділянки), після чого виходять у цитоплазму. Збірка рибосом також відбувається в ядрі, в спеціальних утвореннях, званих ядерцями. Компартмент для ядра - каріотека - утворений за рахунок розширення і злиття один з одним цистерн ендоплазматичної мережі таким чином, що у ядра утворилися подвійні стінки за рахунок оточуючих його вузьких компартментов ядерної оболонки. Порожнина ядерної оболонки називається люменів або перінуклеарним простором. Внутрішня поверхня ядерної оболонки стелить ядерної ламін, жорсткої білковою структурою, утвореної білками- ламін, до якої прикріплені нитки хромосомної ДНК. У деяких місцях внутрішня і зовнішня мембрани ядерної оболонки зливаються і утворюють так звані ядерні пори, через які відбувається матеріал обмін між ядром і цитоплазмою.


2.2.1.6. Лізосоми

Лізосома - невелике тільце, обмежене від цитоплазми одинарною мембраною. У ній знаходяться літичні ферменти, здатні розщепити все біополімери. Основна функція - аутоліз - тобто розщеплення окремих органоїдів, ділянок цитоплазми клітини.

2.2.1.7. Цитоскелет

До елементів цитоскелета відносять білкові фібрилярні структури, розташовані в цитоплазмі клітини: мікротрубочки, Актинові і проміжні філаменти. Микротрубочки беруть участь у транспорті органел, входять до складу джгутиків, з мікротрубочок будується мітотичний веретено поділу. Актинові філаменти необхідні для підтримки форми клітини, псевдоподіальних реакцій. Роль проміжних філаментів, мабуть, також полягає в підтримці структури клітини. Білки цитоскелета становлять кілька десятків відсотків від маси клітинного білка.


2.2.1.8. Центриоли

Центриоли представляют собой цилиндрические белковые структуры, расположенные вблизи ядра клеток животных (у растений центриолей нет). Центриоль представляет собой цилиндр, боковая поверхность которого образована девятью наборами микротрубочек. Количество микротрубочек в наборе может колебаться для разных организмов от 1 до 3.

Вокруг центриолей находится так называемый центр организации цитоскелета, район в котором группируются минус концы микротрубочек клетки.

Перед делением клетка содержит две центриоли, расположенные под прямым углом друг к другу. В ході митоза они расходятся к разным концам клетки, формируя полюса веретена деления. Після цитокинеза каждая дочерняя клетка получает по одной центриоли, которая удваивается к следующему делению. Удвоение центриолей происходит не делением, а путём синтеза новой структуры, перпендикулярной существующей.

Центриоли, по-видимому, гомологичны базальным телам жгутиков и ресничек.


2.2.1.9. Митохондрии

Митохондрии - особые органеллы клетки, основной функцией которых является синтез АТФ - универсального носителя энергии. Дыхание (поглощение кислорода и выделение углекислого газа) происходит также за счёт энзиматических систем митохондрий.

Внутренний просвет митохондрий, называемый матриксом отграничен от цитоплазмы двумя мембранами, наружной и внутренней, между которыми располагается межмембранное пространство. Внутренняя мембрана митохондрии образует складки, так называемые кристы. В матриксе содержатся различные ферменты, принимающие участие в дыхании и синтезе АТФ. Центральное значение для синтеза АТФ имеет водородный потенциал внутренней мембраны митохондрии.

Мітохондрії мають свій власний ДНК - геном і прокариотические рибосоми, що безумовно вказує на симбіотичне походження цих органел. У ДНК мітохондрій закодовані зовсім не всі мітохондріальні білки, велика частина генів мітохондріальних білків знаходяться в ядерному геномі, а відповідні їм продукти синтезуються в цитоплазмі, а потім транспортуються в мітохондрії. Геноми мітохондрій відрізняються за розмірами: наприклад геном людських мітохондрій містить всього 13 генів. Найбільше число мітохондріальних генів (97) з вивчених організмів має найпростіше Reclinomonas americana.


2.3. Зіставлення про-і еукаріотичної клітин

Найбільш важливою відмінністю еукаріот від прокаріотів довгий час вважалося наявність оформленого ядра і мембранних органоидов. Однак до 1970-1980-их рр.. стало ясно, що це лише наслідок більш глибинних відмінностей в організації цитоскелета. Деякий час вважалося, що цитоскелет властивий тільки еукаріотів, але в середині 1990-х рр.. білки, гомологічні основним білкам цитоскелету еукаріотів, були виявлені і у бактерій.

Саме наявність специфічним чином влаштованого цитоскелета дозволяє еукаріотів створити систему рухомих внутрішніх мембранних органоидов. Крім того, цитоскелет дозволяє здійснювати ендо- і екзоцитоз (як передбачається, саме завдяки ендоцитозу в еукаріотних клітинах з'явилися внутрішньоклітинні симбіонти, у тому числі мітохондрії і пластиди). Інша найважливіша функція цитоскелета еукаріот - забезпечення поділу ядра ( мітоз і мейоз) і тіла ( цитотомії) еукаріотних клітини (поділ прокаріотів клеткок організовано простіше). Відмінності в будові цитоскелета пояснюють і інші відмінності про-і еукаріот - наприклад, сталість і простоту форм прокаріотів клітин і значну різноманітність форми і здатність до її зміни у еукаріотичних, а також відносно великі розміри останніх. Так, розміри прокаріотів клітин складають в середньому 0,5-5 мкм, розміри еукаріотичних - в середньому від 10 до 50 мкм. Крім того, тільки серед еукаріот трапляються воістину гігантські клітини, такі як масивні яйцеклітини акул або страусів (в пташиному яйці жовток весь - це одна величезна яйцеклітина), нейрони великих ссавців, відростки яких, укріплені цитоскелетом, можуть досягати десятків сантиметрів в довжину.


2.4. Анаплазія

Руйнування клітинної структури (наприклад, при злоякісних пухлинах) носить назву анаплазії.

3. Хімічний склад клітини

1 група (до 98%) (органогени)

2 група (1,5-2%) ( макроелементи)

3 група (> 0,01%) ( мікроелементи)

4 група (> 0,00001%) (ультрамікроелементи)


Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Грудна клітка
Клітка Реншоу
Бокаловидная клітка
Клітка (теорія графів)
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru