трусики женские украина

На головну

 Будова клітин прокаріот і еукаріот - Біологія і хімія

О.Д. Лопіна

За будовою клітини живі організми ділять на прокаріот і еукаріот. Клітини і тих і інших оточені мембраною, зовні від якої у багатьох випадках є клітинна стінка. Всередині клітини знаходиться напіврідка цитоплазма. Однак клітини прокаріотів влаштовані значно простіше, ніж клітини еукаріот.

Рис. 1. Будова клітини прокаріотів

Основний генетичний матеріал прокариот (від грец. Про - до і каріон - ядро) знаходиться в цитоплазмі у вигляді кільцевої молекули ДНК. Ця молекула (нуклеоїд) не оточена ядерною оболонкою, характерною для еукаріот, і прикріплюється до плазматичної мембрани (рис.1). Таким чином, прокаріоти не мають оформленого ядра. Крім нуклеоида в прокариотической клітці часто зустрічається невелика кільцева молекула ДНК, звана плазмидой. Плазміди можуть переміщатися з однієї клітини в іншу і вбудовуватися в основну молекулу ДНК.

Деякі прокаріоти мають вирости плазматичної мембрани: мезосоми, ламеллярние тилакоїди, хроматофори. У них зосереджені ферменти, що беруть участь у фотосинтезі і в процесах дихання. Крім того, мезосоми асоційовані з синтезом ДНК і секрецією білка.

Клітини прокаріотів мають невеликі розміри, їх діаметр становить 0, 3-5 мкм. Із зовнішнього боку плазматичноїмембрани всіх прокаріот (за винятком мікоплазм) знаходиться клітинна стінка. Вона складається з комплексів білків і олігосахаридів, покладених шарами, захищає клітину і підтримує її форму. Від плазматичноїмембрани вона відокремлена невеликим межмембранное простором.

У цитоплазмі прокаріотів виявляються тільки немембранні органели рибосоми. За структурою рибосоми прокаріотів і еукаріотів подібні, проте рибосоми прокаріотів мають менші розміри і не прикріплюються до мембрани, а розташовуються прямо в цитоплазмі.

Рис. 2. Будова клітин еукаріот

Багато прокаріоти рухливі і можуть плавати або ковзати за допомогою джгутиків.

Розмножуються прокаріоти зазвичай шляхом ділення надвоє (бінарним). Поділу передує дуже коротка стадія подвоєння, або реплікації, хромосом. Так що прокаріоти - гаплоїдні організми.

До прокаріотів відносяться бактерії і синьо-зелених водоростей, або ціанобактерії. Прокаріоти з'явилися на Землі близько 3, 5 млрд років тому і були, ймовірно, перший клітинної формою життя, давши початок сучасним прокариотам і еукаріотів.

Еукаріоти (від грец. Еу - істинний, каріон - ядро) на відміну від прокаріотів, мають оформлене ядро, оточене ядерною оболонкою - двуслойной мембраною. Молекули ДНК, які виявляються в ядрі, незамкнені (лінійні молекули). Крім ядра частина генетичної інформації міститься в ДНК мітохондрій і хлоропластів. Еукаріоти з'явилися на Землі приблизно 1, 5 млрд років тому.

На відміну від прокаріотів, представлених одиночними організмами і колоніальними формами, еукаріоти можуть бути одноклітинними (наприклад, амеба), колоніальними (вольвокс) і багатоклітинними організмами. Їх ділять на три великі царства: Тварини, Рослини та Гриби.

Діаметр клітин еукаріот складає 5-80 мкм. Як і прокариотические клітини, клітини еукаріот оточені плазматичною мембраною, що складається з білків і ліпідів. Ця мембрана працює як селективний бар'єр, проникний для одних з'єднань і непроникний для інших. Зовні від плазматичної мембрани розташована міцна клітинна стінка, яка у рослин складається головним чином з волокон целюлози, а у грибів - з хітину. Основна функція клітинної стінки - забезпечення постійної форми клітин. Оскільки плазматична мембрана проникна для води, а клітини рослин і грибів зазвичай стикаються з розчинами меншою іонної сили, ніж іонна сила розчину всередині клітини, вода буде надходити всередину клітин. За рахунок цього обсяг клітин буде збільшуватися, плазматична мембрана почне розтягуватися і може розірватися. Клітинна стінка перешкоджає збільшенню обсягу і руйнування клітини.

У тварин клітинна стінка відсутня, але зовнішній шар плазматичноїмембрани збагачений вуглеводними компонентами. Цей зовнішній шар плазматичної мембрани клітин тварин називають гликокаликсом. Клітини багатоклітинних тварин не потребують міцної клітинної стінки, оскільки є інші механізми, що забезпечують регуляцію клітинного об'єму. Так як клітини багатоклітинних тварин і одноклітинні організми, що живуть в море, знаходяться в середовищі, в якому сумарна концентрація іонів близька до внутрішньоклітинної концентрації іонів, клітини не набухають і не лопаються. Одноклітинні тварини, що живуть у прісній воді (амеба, інфузорія туфелька), мають скоротливі вакуолі, які постійно виводять назовні надходить всередину клітини воду.

Структурні компоненти еукаріотичної клітини

Усередині клітини під плазматичноїмембраною знаходяться цитоплазма. Основна речовина цитоплазми (гіалоплазма) являє собою концентрований розчин неорганічних і органічних сполук, головними компонентами якого є білки. Це колоїдна система, яка може переходити з рідкого в гелевидний стан і назад. Значна частина білків цитоплазми є ферментами, які здійснюють різні хімічні реакції. У гіалоплазме розташовуються органели, які виконують в клітці різні функції. Органели можуть бути мембранними (ядро, апарат Гольджі, ендоплазматичнийретикулум, лізосоми, мітохондрії, хлоропласти) і немембранні (клітинний центр, рибосоми, цитоскелет).

Мембранні органели

Основним компонентом мембранних органоїдів є мембрана. Біологічні мембрани побудовані за загальним принципом, але хімічний склад мембран різних органоїдів різний. Усі клітинні мембрани - це тонкі плівки (товщиною 7-10 нм), основу яких становить подвійний шар ліпідів (бислой), розташованих так, що заряджені гідрофільні частини молекул стикаються з середовищем, а гідрофобні залишки жирних кислот кожного моношару направлені всередину мембрани і стикаються один з одним (рис. 3). У бислой ліпідів вмонтовані молекули білків (інтегральні білки мембрани) таким чином, що гідрофобні частини молекули білка стикаються з жирнокислотного залишків молекул ліпідів, а гідрофільні частини експоновані в навколишнє середовище. Крім цього частина розчинних (НЕМЕМБРАННИХ білків) з'єднується з мембраною в основному за рахунок іонних взаємодій (периферичні білки мембрани). До багатьох білків і ліпідів у складі мембран приєднані також вуглеводні фрагменти. Таким чином, біологічні мембрани - це ліпідні плівки, в які вбудовані інтегральні білки.

Рис. 3. Структура біологічних мембран

Одна з основних функцій мембран - створення кордону між клітиною і навколишнім середовищем і різними відсіками клітини. Ліпідний бішар проникний в основному для жиророзчинних сполук і газів, гідрофільні речовини переносяться через мембрани за допомогою спеціальних механізмів: низькомолекулярні - за допомогою різноманітних переносників (каналів, насосів та ін.), А високомолекулярні - за допомогою процесів екзо- і ендоцитозу (рис. 4 ).

Рис. 4. Схема переносу речовин через мембрану

При ендоцитозі певні речовини сорбуються на поверхні мембрани (за рахунок взаємодії з білками мембрани). У цьому місці утворюється впячивание мембрани всередину цитоплазми. Потім від мембрани відокремлюється пухирець, усередині якого міститься переносний з'єднання. Таким чином, ендоцитоз - це перенесення в клітку високомолекулярних сполук зовнішнього середовища, оточених ділянкою мембрани. Зворотний процес, тобто екзоцитоз - це перенесення речовин з клітини назовні. Він відбувається шляхом злиття з мембраною бульбашки, заповненого транспортуються високомолекулярними сполуками. Мембрана бульбашки зливається з плазматичною мембраною, а його вміст виливається назовні.

Канали, насоси та інші переносники - це молекули інтегральних білків мембрани, зазвичай утворюють у мембрані пору.

Крім функцій поділу простору і забезпечення виборчої проникності мембрани здатні сприймати сигнали. Цю функцію здійснюють білки-рецептори, що зв'язують сигнальні молекули. Окремі білки мембрани є ферментами, які здійснюють певні хімічні реакції.

Ядро - великий органоид клітини, оточений ядерною оболонкою і має зазвичай кулясту форму. Ядро в клітці одне, і хоча зустрічаються багатоядерні клітини (клітини скелетних м'язів, деяких грибів) або не мають ядра (еритроцити і тромбоцити ссавців), але ці клітини виникають з одноядерних клітин-попередників.

Основна функція ядра - зберігання, передача та реалізація генетичної інформації. Тут відбувається подвоєння молекул ДНК, в результаті чого при діленні дочірні клітини отримують однаковий генетичний матеріал. У ядрі з використанням як матриці окремих ділянок молекул ДНК (генів) відбувається синтез молекул РНК: інформаційних (іРНК), транспортних (тРНК) і рибосомальних (рРНК), необхідних для синтезу білка. У ядрі здійснюється складання субодиниць рибосом з молекул рРНК і білків, які синтезуються в цитоплазмі і переносяться в ядро.

Ядро складається з ядерної оболонки, хроматину (хромосом), ядерця і нуклеоплазми (каріоплазми).

Рис. 5. Структура хроматину: 1 - нуклеосома, 2 - ДНК

Під мікроскопом всередині ядра видно зони щільної речовини - хроматину. У неделящіхся клітинах він рівномірно заповнює обсяг ядра або конденсується в окремих місцях у вигляді більш щільних ділянок і добре забарвлюється основними барвниками. Хроматин являє собою комплекс ДНК і білків (рис. 5), здебільшого позитивно заряджених гістонів.

 Рис. 6. Упаковка молекули ДНК

 в хромосомі

Кількість молекул ДНК в ядрі дорівнює числу хромосом. Кількість і форма хромосом є унікальною характеристикою виду. До складу кожної з хромосом входить одна молекула ДНК, що складається з двох зв'язаних між собою ниток і має вигляд подвійної спіралі товщиною 2 нм. Довжина її значно перевищує діаметр клітини: вона може досягати декількох сантиметрів. Молекула ДНК заряджена негативно, тому згортатися (конденсуватися) вона може тільки після зв'язування з позитивно зарядженими білками-гістонами (рис. 6).

Спочатку подвійна нитка ДНК закручується навколо окремих блоків гістонів, в кожен з яких входить 8 молекул білка, утворюючи структуру у вигляді «намистин на нитці» товщиною близько 10 нм. Намистини називаються нуклеосомами. В результаті формування нуклеосом довжина молекули ДНК зменшується приблизно в 7 разів. Далі нитку з нуклеосомами згортається, формуючи структуру у вигляді каната товщиною близько 30 нм. Потім такий канат, вигнутий у вигляді петель, прикріплюється до білків, що створює основу хромосоми. В результаті утворюється структура з товщиною близько 300 нм. Подальша конденсація цієї структури призводить до утворення хромосоми.

У період між поділами хромосома частково розгортається. В результаті цього окремі ділянки молекули ДНК, які повинні експресуватися в даній клітині, звільняються від білків і витягуються, що робить можливим зчитування з них інформації шляхом синтезу молекул РНК.

Ядерце - це тип матричної ДНК, що відповідає за синтез рРНК і зібраної в окремих ділянках ядра. Ядерце - найбільш щільна структура ядра, воно не є окремим органоїдом, а являє собою один з локусів хромосоми. В ньому утворюється рРНК, яка потім утворює комплекс з білками, формуючи субодиниці рибосом, які йдуть у цитоплазму.

Негістонові білки ядра утворюють всередині ядра структурну мережу. Вона представлена ??шаром фібрил, підстильним ядерну оболонку. До неї прикріплюється внутрішньоядерна мережу фібрил, до якої приєднані фібрили хроматину.

Ядерна оболонка складається з двох мембран: зовнішньої і внутрішньої, розділених межмембранное простором. Зовнішня мембрана стикається з цитоплазмою, на ній можуть знаходитися полірібосоми, а сама вона може переходити в мембрани ЕПР. Внутрішня мембрана пов'язана з хроматином. Таким чином, ядерна оболонка забезпечує фіксацію хромосомного матеріалу в тривимірному просторі ядра.

Оболонка ядра має круглі отвори - ядерні пори (рис. 7). В області пори зовнішня і внутрішня мембрани змикаються і утворюють отвори, заповнені фибриллами і гранулами. Всередині пори розташовується складна система з білків, що забезпечують виборче зв'язування і перенесення макромолекул. Кількість ядерних пор залежить від інтенсивності метаболізму клітини.

 Рис. 7. Пори в ядерній мембрані

 Рис. 8. Ендоплазматичний ретикулум

Ендоплазматичнийретикулум, або ендоплазматична мережа (ЕПР), являє собою химерну мережу каналів, вакуолей, сплощені мішків, з'єднаних між собою і відокремлених від гіалоплазми мембраною (рис. 8).

Розрізняють шорсткий і гладкий ЕПР. На мембранах шорсткого ЕПР знаходяться рибосоми (рис. 9), які синтезують білки, екскретіруемие з клітки або вбудовуються в плазматичну мембрану. Знову синтезований білок сходить з рибосоми і проходить через спеціальний канал всередину порожнини ендоплазматичного ретикулума, де він піддається посттрансляционной модифікації, наприклад зв'язуванню з вуглеводами, протеолитическому відщеплення частини поліпептидного ланцюга, утворенню SS-зв'язків між залишками цистеїну в ланцюзі. Далі ці білки транспортуються в комплекс Гольджі, де входять або до складу лізосом, або секреторних гранул. В обох випадках ці білки виявляються всередині мембранного бульбашки (везикули).

Рис. 9. Схема синтезу білка в шорсткою ЕПР: 1 - мала і

2 - велика субодиниці рибосоми; 3 - молекула рРНК;

4 - шорсткий ЕПР; 5 - знову синтезується білок

Гладкий ЕПР позбавлений рибосом. Його основна функція - синтез ліпідів і метаболізм вуглеводів. Він добре розвинений, наприклад, в клітинах коркового речовини надниркових залоз, де містяться ферменти, що забезпечують синтез стероїдних гормонів. У гладкому ЕПР в клітинах печінки знаходяться ферменти, що здійснюють окислення (детоксикацію) чужорідних для організму гідрофобних сполук, наприклад ліків.

Рис. 10. Апарат Гольджі: 1 - бульбашки; 2 - цистерни

Комплекс Гольджі (рис. 10) складається з 5-10 плоских обмежених мембраною порожнин, розташованих паралельно. Кінцеві частини цих дископодібних структур мають розширення. Таких утворень в клітині може бути кілька. У зоні комплексу Гольджі знаходиться велика кількість мембранних бульбашок. Частина з них отшнуровивается від кінцевих частин основної структури у вигляді секреторних гранул і лізосом. Частина дрібних бульбашок (везикул), що переносять синтезовані в шорсткою ЕПР білки, переміщається до комплексу Гольджі і зливається з ним. Таким чином комплекс Гольджі бере участь у накопиченні та подальшої модифікації продуктів, синтезованих в шорсткою ЕПР, і їх сортування.

Рис. 11. Освіта і функції лізосом: 1 - фагосома; 2 - піноцитозні пухирець; 3 - первинна лізосома; 4 - апарат Гольджі; 5 - вторинна лізосома

Лізосоми - це вакуолі (рис. 11), обмежені однією мембраною, які відокремлюються від комплексу Гольджі. Усередині лізосом досить кисле середовище (рН 4, 9-5, 2). Там розташовуються гідролітичні ферменти, що розщеплюють різні полімери при кислих рН (протеази, нуклеази, глюкозидази, фосфатази, ліпази). Ці первинні лізосоми зливаються з ендоцітозного вакуолями, які містять компоненти, які повинні розщеплюватися. Речовини, що потрапили у вторинну лизосому, розщеплюються до мономерів і переносяться через мембрану лізосоми в гіалоплазму. Таким чином, лізосоми беруть участь у процесах внутрішньоклітинного перетравлення.

Мітохондрії оточені двома мембранами: зовнішньої, що відокремлює митохондрию від гіалоплазми, і внутрішньої, відмежовує її внутрішній вміст. Між ними розташовується межмембранное простір шириною 10-20 нм. Внутрішня мембрана утворює численні вирости (Крісті). У цій мембрані розташовуються ферменти, що забезпечують окислення утворилися за межами мітохондрій амінокислот, цукрів, гліцерину і жирних кислот (цикл Кребса) і здійснюють перенесення електронів у дихальному ланцюзі (схема). За рахунок перенесення електронів по дихальної ланцюга з високого на більш низький енергетичний рівень частина звільняється вільної енергії запасається у вигляді АТФ - універсальної енергетичної валюти клітини. Таким чином, основна функція мітохондрій - це окислення різних субстратів і синтез молекул АТФ.

Схема переносу двох електронів по дихальної ланцюга

Усередині мітохондрії знаходиться кільцева молекула ДНК, яка кодує частина білків мітохондрії. У внутрішньому просторі мітохондрій (матриксі) знаходяться рибосоми, схожі на рибосоми прокаріотів, які і забезпечують синтез цих білків.

Той факт, що мітохондрії мають свою кільцеву ДНК і прокариотические рибосоми, привів до виникнення гіпотези, згідно з якою мітохондрія є нащадком древньої клітини прокаріотів, колись потрапила всередину еукаріотичної і в процесі еволюції взяла на себе окремі функції.

Рис. 12. Хлоропласти (А) і тілакоідние мембрани (Б)

Пластиди - органели рослинної клітини, які містять пігменти. У хлоропластах міститься хлорофіл і каротиноїди, в хромопласти - каротиноїди, в лейкопластах пігментів немає. Пластида оточені подвійною мембраною. Усередині них розташовується система мембран, що має форму плоских бульбашок, званих тилакоїди (рис. 12). Тилакоїди покладені в стопки, що нагадують стопки тарілок. Пігменти вбудовані в мембрани тилакоїдів. Їх основна функція - поглинання світла, енергія якого за допомогою ферментів, вбудованих в мембрану тилакоида, перетвориться в градієнт іонів Н + на мембрані тилакоида. Як і мітохондрії, пластиди мають власну кільцеву ДНК і рибосоми прокариотического типу. Мабуть, пластиди також є прокаріотів організмом, що живуть у симбіозі з клітинами еукаріотів.

Рибосоми - це немембранні клітинні органели, що зустрічаються як у клітинах про-, так і еукаріот. Рибосоми еукаріот більше за розміром, ніж прокариотические, їх розмір становить 25х20х20 нм. Складається рибосома з великої та малої субодиниць, прилеглих один до одного. Між субодиницями в функціонуючої рибосомі розташовується нитка іРНК.

Кожна субодиниця рибосоми побудована з рРНК, щільно упакованої і пов'язаної з білками. Рибосоми можуть розташовуватися в цитоплазмі вільно або бути пов'язаними з мембранами ЕПР. Вільні рибосоми можуть бути поодинокими, але можуть утворювати полісоми, коли на одній нитки іРНК розташовується послідовно кілька рибосом. Основна функція рибосом - синтез білка.

Цитоскелет - це опорно-рухова система клітини, що включає білкові нитчасті (фібрилярні) освіти, є каркасом клітини і виконують рухову функцію. Структури цитоскелету динамічні, вони виникають і розпадаються. Цитоскелет представлений трьома типами утворень: проміжними филаментами (нитки діаметром 10 нм), мікрофіламенти (нитки діаметром 5-7 нм) і микротрубочками. Проміжні філаменти - неветвящиеся білкові структури у вигляді ниток, часто розташовані пучками. Їх білковий склад різний у різних тканинах: в епітелії вони складаються з кератину, в фібробластах - з віментину, в м'язових клітинах - з десміну. Проміжні філаменти виконають опорно-каркасну функцію.

 Рис. 13. Будова микроворсинки

 тваринної клітини

 (Кишкового епітелію)

Мікрофіламенти - це фібрилярні структури, розташовані безпосередньо під плазматичноїмембраною у вигляді пучків або шарів. Вони добре видно в ложноножки амеби, в рухомих відростках фібробластів, в мікроворсинки кишкового епітелію (рис. 13). Мікрофіламенти побудовані з скоротливих білків актину і міозину і є внутрішньоклітинним скорочувальним апаратом.

Микротрубочки входять до складу як тимчасових, так і постійних структур клітини. До тимчасових відноситься веретено поділу, елементи цитоскелета клітин між розподілами, а до постійних - війки, джгутики і центриоли клітинного центру. Микротрубочки - це прямі порожнисті циліндри з діаметром близько 24 нм, їх стінки утворені округлими молекулами білка тубуліну. Під електронними мікроскопом видно, що перетин мікротрубочки утворено 13 субодиницями, з'єднаними в кільце. Микротрубочки присутні в гіалоплазме всіх еукаріотичних клітин. Одна з функцій мікротрубочок - створення каркаса всередині клітин. Крім того, за микротрубочкам, як по рейках, переміщуються дрібні везикули.

Клітинний центр складається з двох центріолей, розташованих під прямим кутом один до одного і пов'язаних з ними мікротрубочок. Ці органели в діляться клітинах беруть участь у формуванні веретена поділу. Основою центриоли є розташовані по колу 9 триплетів мікротрубочок, що утворюють порожнистий циліндр, шириною 0, 2 мкм і довжиною 0, 3-0, 5 мкм. При підготовці клітин до поділу центриоли розходяться і подвоюються. Перед митозом центриоли беруть участь в утворенні мікротрубочок веретена поділу. Клітини вищих рослин не мають центриолей, але у них є аналогічний центр організації мікротрубочок.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://bio.1september.ru

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка