Клетка — это основная структурная и функциональная единица всех живых организмов, кроме вирусов. Она имеет специфическое строение, включающее множество составляющих, которые выполняют определенные функции.
Какая наука изучает клетку?
Всем известно, что наука о живых организмах - биология. Строение клетки изучает ее отрасль - цитология.
Из чего состоит клетка?
Данная структура состоит из мембраны, цитоплазмы, органоидов, или органелл, и ядра (в прокариотических клетках отсутствует). Строение клеток организмов, относящихся к разным классам, немного различается. Существенные отличия наблюдаются между структурой клеток эукариотов и прокариотов.
Плазматическая мембрана
Мембрана играет очень важную роль — она отделяет и защищает содержимое клетки от внешней среды. Она состоит из трех слоев: двух белковых и среднего фосфолипидного.
Клеточная стенка
Еще одна структура, защищающая клетку от воздействия внешних факторов, расположена поверх плазматической мембраны. Присутствует в клетках растений, бактерий и грибов. У первых она состоит из целлюлозы, у вторых — из муреина, у третьих — из хитина. В животных клетках поверх мембраны расположен гликокаликс, который состоит из гликопротеидов и полисахаридов.
Цитоплазма
Она представляет собой все пространство клетки, ограниченное мембраной, за исключением ядра. Цитоплазма включает органоиды, которые выполняют основные функции, отвечающие за жизнедеятельность клетки.
Органеллы и их функции
Строение клетки живого организма подразумевает ряд структур, каждая из которых выполняет определенную функцию. Они называются органеллами, или органоидами.
Митохондрии
Их можно назвать одними из самых важных органелл. Митохондрии отвечают за синтез энергии, необходимой для жизнедеятельности. Кроме того, они участвуют в процессе синтеза некоторых гормонов и аминокислот.
Энергия в митохондриях вырабатывается вследствие окисления молекул АТФ, которое происходит при помощи специального фермента под названием АТФ-синтаза. Митохондрии представляют собой округлые или палочковидные структуры. Их количество в животной клетке, в среднем, составляет 150-1500 штук (это зависит от ее предназначения). Они состоят из двух мембран и матрикса — полужидкой массы, заполняющей внутреннее пространство органеллы. Основной составляющей оболочек являются белки, также в их структуре присутствуют фосфолипиды. Пространство между мембранами заполнено жидкостью. В матриксе митохондрий находятся зерна, которые накапливают определенные вещества, такие как ионы магния и кальция, необходимые для выработки энергии, и полисахариды. Также эти органеллы имеют собственный аппарат биосинтеза белка , похожий на таковой у прокариотов. Он состоит из митохондриальной ДНК, набора ферментов, рибосом и РНК. Строение клетки прокариотов имеет свои особенности: митохондрий в ней нет.
Рибосомы
Эти органеллы состоят из рибосомальной РНК (рРНК) и белков. Благодаря им осуществляется трансляция — процесс синтеза белков на матрице иРНК (информационной РНК). В одной клетке может содержаться до десяти тысяч данных органоидов. Рибосомы состоят из двух частей: маленькой и большой, которые объединяются непосредственно в присутствии иРНК.
Рибосомы, которые участвуют в синтезе белков, необходимых для самой клетки, сконцентрированы в цитоплазме. А те, с помощью которых вырабатываются белки, транспортируемые за пределы клетки, располагаются на плазматической мембране.
Комплекс Гольджи
Он присутствует только в клетках эукариотов. Данная органелла состоит из диктосом, количество которых обычно составляет приблизительно 20, но может доходить и до нескольких сотен. Аппарат Гольджи входит в строение клетки только эукариотических организмов. Он расположен около ядра и выполняет функцию синтеза и хранения определенных веществ, к примеру, полисахаридов. В нем образуются лизосомы, о которых пойдет речь ниже. Также эта органелла является частью выделительной системы клетки. Диктосомы представлены в виде стопок из сплющенных цистерн дискообразной формы. На краях этих структур образуются пузырьки, где находятся вещества, которые необходимо вывести из клетки.
Лизосомы
Эти органоиды представляют собой маленькие пузырьки с набором ферментов. Их структура имеет одну мембрану, покрытую сверху слоем белка. Функция, которую выполняют лизосомы, заключается во внутриклеточном переваривании веществ. Благодаря ферменту гидролазе с помощью указанных органоидов расщепляются жиры, белки, углеводы, нуклеиновые кислоты.
Эндоплазматическая сеть (ретикулум)
Строение клетки всех эукариотических клеток подразумевает и наличие ЭПС (эндоплазматической сети). Эндоплазматический ретикулум состоит из трубочек и сплющенных полостей, имеющих мембрану. Этот органоид бывает двух видов: шероховатая и гладкая сеть. Первая отличается тем, что к ее мембране крепятся рибосомы, вторая такой особенности не имеет. Шероховатая эндоплазматическая сеть выполняет функцию синтеза белков и липидов, которые требуются для формирования клеточной мембраны или для других целей. Гладкая принимает участие в выработке жиров, углеводов, гормонов и других веществ, кроме белков. Также эндоплазматический ретикулум выполняет функцию транспортировки веществ по клетке.
Цитоскелет
Он состоит из микротрубочек и микрофиламентов (актиновых и промежуточных). Составляющие цитоскелета представляют собой полимеры белков, в основном, актина, тубулина или кератина. Микротрубочки служат для поддержания формы клетки, они формируют органы движения у простейших организмов, таких как инфузории, хламидомонады, эвглены и т. д. Актиновые микрофиламенты также играют роль каркаса. Кроме того, они участвуют в процессе перемещения органелл. Промежуточные в разных клетках построены из различных белков. Они поддерживают форму клетки, а также закрепляют ядро и другие органеллы в постоянном положении.
Клеточный центр
Состоит из центриолей, которые имеют форму полого цилиндра. Его стенки образованы из микротрубочек. Эта структура участвует в процессе деления, обеспечивая распределение хромосом между дочерними клетками.
Ядро
В клетках эукариотов это один из важнейших органоидов. В нем хранится ДНК, в которой зашифрована информация обо всем организме, о его свойствах, о белках, которые должны синтезироваться клеткой, и т. д. Оно состоит из оболочки, которая защищает генетический материал, ядерного сока (матрикса), хроматина и ядрышка. Оболочка сформирована из двух пористых мембран, расположенных на некотором расстоянии друг от друга. Матрикс представлен белками, он образует внутри ядра благоприятную среду для хранения наследственной информации. В ядерном соке содержатся нитчатые белки, служащие опорой, а также РНК. Также здесь присутствует хроматин — интерфазная форма существования хромосом. Во время деления клетки из глыбок он превращается в палочковидные структуры.
Ядрышко
Это обособленная часть ядра, отвечающая за формирование рибосомальной РНК.
Органеллы, присущие только растительным клеткам
Клетки растений имеют некоторые органоиды, которые не свойственны больше ни для каких организмов. К ним относятся вакуоли и пластиды.
Вакуоль
Это своеобразный резервуар, где хранятся запасные питательные вщеества, а также продукты жизнедеятельности, которые не могут быть выведены наружу из-за плотной клеточной стенки. Она отделяется от цитоплазмы специфической мембраной, которая называется тонопластом. По мере того как функционирует клетка, отдельные небольшие вакуоли сливаются в одну большую — центральную.
Пластиды
Эти органоиды делятся на три группы: хлоропласты, лейкопласты и хромопласты.
Хлоропласты
Это важнейшие органоиды растительной клетки. Благодаря им осуществляется фотосинтез, в процессе которого клетка получает нужные ей питательные вещества. Хлоропласты имеют две мембраны: внешнюю и внутреннюю; матрикс — вещество, которым заполнено внутреннее пространство; собственную ДНК и рибосомы; зерна крахмала; граны. Последние состоят из стопок тилакоидов с хлорофиллом, окруженных мембраной. Именно в них и происходит процесс фотосинтеза.
Лейкопласты
Эти структуры состоят из двух мембран, матрикса, ДНК, рибосом и тилакоидов, но последние не содержат хлорофилл. Лейкопласты выполняют запасную функцию, накапливая питательные вещества. В них содержатся специальные ферменты, позволяющие получать из глюкозы крахмал, который, собственно, и служит запасным веществом.
Хромопласты
Данные органоиды имеют такую же структуру, как и описанные выше, однако в них нет тилакоидов, но есть каротиноиды, которые имеют специфическую окраску и расположены непосредственно возле мембраны. Именно благодаря этим структурам лепестки цветов окрашены в определенный цвет, позволяющий привлекать насекомых-опылителей.
Большинство живых организмов имеет клеточное строение. Клетка - это структурная и функциональная единица живого. Для нее характерны все признаки и функции живых организмов: обмен веществ и энергии, рост, размножение, саморегуляция. Клетки различны по форме, размеру, функциям, типу обмена веществ (рис. 47).
Рис. 47. Разнообразие клеток: 1 - эвглена зеленая; 2 - бактерия; 3 - растительная клетка мякоти листа; 4 - эпителиальная клетка; 5 - нервная клетка
Размеры клеток варьируют от 3-10 до 100 мкм (1 мкм = 0,001 м). Реже встречаются клетки размером менее 1-3 мкм. Существуют также и клетки-гиганты, размеры которых достигают нескольких сантиметров. По форме клетки также весьма разнообразны: шаровидные, цилиндрические, овальные, веретеновидные, звездчатые и т. д. Однако между всеми клетками много общего. Они имеют одинаковый химический состав и общий план строения.
Химический состав клетки. Из всех известных химических элементов в живых организмах встречаются около 20, причем на долю 4 из них: кислорода, углерода, водорода и азота - приходится до 95 %. Эти элементы называют элементами-биогенами. Из неорганических веществ, входящих в состав живых организмов, наибольшее значение имеет вода. Ее содержание в клетке колеблется от 60 до 98 %. Кроме воды в клетке находятся и минеральные вещества, в основном в виде ионов. Это соединения железа, иода, хлора, фосфора, кальция, натрия, калия и т. д.
Кроме неорганических веществ в клетке присутствуют и органические вещества: белки, липиды (жиры), углеводы (сахара), нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК). Они составляют основную массу клетки. Наиболее важными органическими веществами являются нуклеиновые кислоты и белки. Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) участвуют в передаче наследственной информации, синтезе белков, регуляции всех процессов жизнедеятельности клетки.
Белки выполняют целый ряд функций: строительную, регуляторную, транспортную, сократительную, защитную, энергетическую. Но самой важной является ферментативная функция белков.
Ферменты - это биологические катализаторы, ускоряющие и регулирующие все многообразие химических реакций, протекающих в живых организмах. Ни одна реакция в живой клетке не протекает без участия ферментов.
Липиды и углеводы выполняют в основном строительную и энергетическую функции, являются запасными питательными веществами организма.
Так, фосфолипиды вместе с белками строят все мембранные структуры клетки. Высокомолекулярный углевод - целлюлоза образует клеточную оболочку растений и грибов.
Жиры, крахмал и гликоген являются запасными питательными веществами клетки и организма в целом. Глюкоза, фруктоза, сахароза и другие сахара входят в состав корней и листьев, плодов растений. Глюкоза является обязательным компонентом плазмы крови человека и многих животных. При расщеплении углеводов и жиров в организме выделяется большое количество энергии, необходимой для процессов жизнедеятельности.
Клеточные структуры. Клетка состоит из наружной клеточной мембраны, цитоплазмы с органеллами и ядра (рис. 48).
Рис. 48. Комбинированная схема строения животной (А) и растительной (Б) клетки: 1 - оболочка; 2 - наружная клеточная мембрана; 3 - ядро; 4 - хроматин; 5 - ядрышко; 6 - эндоплазматическая сеть (гладкая и гранулярная); 7 - митохондрии; 8 - хлоропласты; 9 - аппарат Гольджи; 10 - лизосома; 11 - клеточный центр; 12 - рибосомы; 13 - вакуоль; 14 - цитоплазма
Наружная клеточная мембрана - это одномембранная клеточная структура, которая ограничивает живое содержимое клетки всех организмов. Обладая избирательной проницаемостью, она защищает клетку, регулирует поступление веществ и обмен с внешней средой, поддерживает определенную форму клетки. Клетки растительных организмов, грибов, кроме мембраны снаружи имеют еще и оболочку. Эта неживая клеточная структура состоит из целлюлозы у растений и хитина - у грибов, придает прочность клетке, защищает ее, является «скелетом» растений и грибов.
В цитоплазме, полужидком содержимом клетки, находятся все органоиды.
Эндоплазматическая сеть пронизывает цитоплазму, обеспечивая сообщение между отдельными частями клетки и транспорт веществ. Различают гладкую и гранулярную ЭПС. На гранулярной ЭПС находятся рибосомы.
Рибосомы - это мелкие тельца грибовидной формы, на которых идет синтез белка в клетке.
Аппарат Гольджи обеспечивает упаковку и вынос синтезируемых веществ из клетки. Кроме того, из его структур образуются лизосомы. Эти шарообразные тельца содержат ферменты, которые расщепляют поступающие в клетку питательные вещества, обеспечивая внутриклеточное переваривание.
Митохондрии - это полуавтономные мембранные структуры продолговатой формы. Их число в клетках различно и увеличивается в результате деления. Митохондрии - это энергетические станции клетки. В процессе дыхания в них происходит окончательное окисление веществ кислородом воздуха. При этом выделяющаяся энергия запасается в молекулах АТФ, синтез которых происходит в этих структурах.
Хлоропласты, полуавтономные мембранные органеллы, характерны только для растительных клеток. Хлоропласты имеют зеленую окраску за счет пигмента хлорофилла, они обеспечивают процесс фотосинтеза.
Кроме хлоропластов растительные клетки имеют и вакуоли, заполненные клеточным соком.
Клеточный центр участвует в процессе деления клетки. Он состоит из двух центриолей и центросферы. Во время деления они образуют нити веретена деления и обеспечивают равномерное распределение хромосом в клетке.
Ядро - это центр регуляции жизнедеятельности клетки. Ядро отделено от цитоплазмы ядерной мембраной, в которой имеются поры. Внутри оно заполнено кариоплазмой, в которой находятся молекулы ДНК, обеспечивающие передачу наследственной информации. Здесь происходит синтез ДНК, РНК, рибосом. Часто в ядре можно увидеть одно или несколько темных округлых образований - это ядрышки. Здесь образуются и скапливаются рибосомы. В ядре молекулы ДНК не видны, так как находятся в виде тонких нитей хроматина. Перед делением ДНК спирализуются, утолщаются, образуют комплексы с белком и превращаются в хорошо заметные структуры - хромосомы (рис. 49). Обычно хромосомы в клетке парные, одинаковые по форме, величине и наследственной информации. Парные хромосомы называются гомологичными. Двойной парный набор хромосом называется диплоидным. В некоторых клетках и организмах содержится одинарный, непарный набор, который называется гаплоидным.
Рис. 49. А- строение хромосомы: 1 - центромера; 2 - плечи хромосомы; 3 - молекулы ДНК; 4 - сестринские хроматиды; Б - виды хромосом: 1 - равноплечная; 2 - разноплечная; 3 - одноплечная
Число хромосом для каждого вида организмов постоянно. Так, в клетках человека 46 хромосом (23 пары), в клетках пшеницы 28 (14 пар), голубя 80 (40 пар). Эти организмы содержат диплоидный набор хромосом. Некоторые организмы, такие, как водоросли, мхи, грибы, имеют гаплоидный набор хромосом. Половые клетки у всех организмов гаплоидны.
Кроме перечисленных, некоторые клетки имеют специфические органоиды - реснички и жгутики, обеспечивающие движение в основном у одноклеточных организмов, но имеются они и у некоторых клеток многоклеточных организмов. Например, жгутики имеются у эвглены зеленой, хламидомонады, некоторых бактерий, а реснички - у инфузорий, клеток ресничного эпителия животных.
| |
§ 43. Основные критерии живого
§ 45. Особенности жизнедеятельности клетки
Похожие страницы
Все живые существа и организмы на состоят из клеток: растения, грибы, бактерии, животные, люди. Несмотря на минимальный размер, все функции целого организма выполняет клетка. Внутри нее протекают сложные процессы, от которых зависит жизнеспособность тела и работа его органов.
Вконтакте
Структурные особенности
Учёные занимаются изучением особенности строения клетки и принципов ее работы. Детально рассмотреть особенности структуры клетки можно только при помощи мощного микроскопа.
Все наши ткани — кожные покровы, кости, внутренние органы состоят из клеток, которые являются строительным материалом , бывают разных форм и размеров, каждая разновидность выполняет определённую функцию, но основные особенности их строения сходны.
Сначала выясним, что лежит в основе структурной организации клеток . В ходе проведенных исследований ученые установили, что клеточным фундаментом является мембранный принцип. Получается, что все клетки образованы из мембран, которые состоят из двойного слоя фосфолипидов, куда с наружной и внутренней стороны погружены молекулы белков.
Какое свойство характерно для всех типов клеток: одинаковое строение, а также функционал — регулирование процесса обмена веществ, использование собственного генетического материала (наличие и РНК ), получение и расход энергии.
В основе структурной организации клетки выделяются следующие элементы, выполняющие определенную функцию:
- мембрана — клеточная оболочка, состоит из жиров и протеинов. Ее основная задача – отделять вещества, находящиеся внутри, от внешней среды. Структуру имеет полупроницаемую: способна пропускать и оксид углерода;
- ядро – центральная область и главный компонент, отделяется от других элементов мембраной. Именно внутри ядра находится информация о росте и развитии, генетический материал, представленный в виде молекул ДНК, входящих в состав ;
- цитоплазма — это жидкая субстанция, образующая внутреннюю среду, где происходят разнообразные жизненно важные процессы, содержит в себе очень много важных компонентов.
Из чего состоит клеточное содержимое, каковы функции цитоплазмы и ее основных компонентов:
- Рибосома — важнейший органоид, который необходим для процессов биосинтеза белков из аминокислот, белки выполняют огромное количество жизненно важных задач.
- Митохондрии – ещё один компонент, находящийся внутри цитоплазмы. Его можно описать одним словосочетанием – энергетический источник. Их функция заключается в обеспечении компонентов питанием для дальнейшего производства энергии.
- Аппарат Гольджи состоит из 5 – 8 мешочков, которые соединены между собой. Основная задача этого аппарата – передача протеинов в другие части клетки для обеспечения энергетического потенциала.
- Очистку от повреждённых элементов производят лизосомы .
- Транспортировкой занимается эндоплазматическая сеть, по которой белки перемещают молекулы полезных веществ.
- Центриоли отвечают за воспроизводство.
Ядро
Поскольку — клеточный центр, поэтому следует уделить его строению и функциям особое внимание. Данный компонент является важнейшим элементом для всех клеток: содержит наследственные признаки. Без ядра стали бы невозможными процессы размножения и передачи генетической информации . Посмотрите на рисунок, изображающий строение ядра.
- Ядерная оболочка, которая выделена сиреневым цветом, пропускает внутрь нужные веществам и выпускает обратно через поры — маленькие отверстия.
- Плазма представляет собой вязкую субстанцию, в ней находятся все остальные ядерные компоненты.
- ядро размещается в самом центре, имеет форму сферы. Его главная функция – образование новых рибосом.
- Если рассмотреть центральную часть клетки в разрезе, то можно увидеть малозаметные синие переплетения — хроматин, главное вещество, который состоит из комплекса белков и длинных нитей ДНК, несущих в себе необходимую информацию.
Клеточная мембрана
Давайте подробнее рассмотрим работу, строение и функции этого компонента. Ниже представлена таблица, наглядно показывающая важность внешней оболочки.
Хлоропласты
Это ещё один наиважнейший компонент. Но почему о хлоропластах не было упомянуто раньше, спросите вы. Да потому, что этот компонент содержится только в клетках растений. Главное различие между животными и растениями заключается в способе питания: у животных оно гетеротрофное, а у растений автотрофное. Это означает, что животные не способны создавать, то есть синтезировать органические вещества из неорганических – они питаются готовыми органическими веществами. Растения же, напротив, способны осуществлять процесс фотосинтеза и содержат особые компоненты — хлоропласты. Это пластиды зеленого оттенка, содержащие вещество хлорофилл. С его участием энергия света преобразуется в энергию химических связей органических веществ.
Интересно! Хлоропласты в большом объеме сосредоточены главным образом в надземной части растений — зелёных плодах и листьях.
Если вам зададут вопрос: назовите важную особенность строения органических соединений клетки, то ответ можно дать следующий.
- многие из них содержат атомы углерода, которые обладают различными химическими и физическими свойствами, а также способны соединяться друг с другом;
- являются носителями, активными участниками разнообразных процессов, протекающих в организмах, либо являются их продуктами. Имеются ввиду гормоны, разные ферменты, витамины;
- могут образовывать цепи и кольца, что обеспечивает многообразие соединений;
- разрушаются при нагревании и взаимодействии с кислородом;
- атомы в составе молекул объединяются друг с другом с помощью ковалентных связей, не разлагаются на ионы и потому медленно взаимодействуют, реакции между веществами протекают очень долго — по нескольку часов и даже дней.
Строение хлоропласт
Ткани
Клетки могут существовать по одной, как в одноклеточных организмах, но чаще всего они объединяются в группы себе подобных и образуют различные тканевые структуры, из которых и состоит организм. В теле человека существует несколько видов тканей:
- эпителиальная – сосредоточена на поверхности кожных покровов, органов, элементов пищеварительного тракта и дыхательной системы;
- мышечная — мы двигаемся благодаря сокращению мышц нашего тела, осуществляем разнообразные движения: от простейшего шевеления мизинцем, до скоростного бега. Кстати, биение сердца тоже происходит за счёт сокращения мышечной ткани;
- соединительная ткань составляет до 80 процентов массы всех органов и играет защитную и опорную роль;
- нервная — образует нервные волокна. Благодаря ей по организму проходят различные импульсы.
Процесс воспроизводства
На протяжении всей жизни организма происходит митоз – так называют процесс деления, состоящий из четырёх стадий:
- Профаза . Две центриоли клетки делятся и направляются в противоположные стороны. Одновременно с этим хромосомы образуют пары, а оболочка ядра начинает разрушаться.
- Вторая стадия получила название метафазы . Хромосомы располагаются между центриолями, постепенно внешняя оболочка ядра полностью исчезает.
- Анафаза является третьей стадией, на протяжении которой продолжается движение центриолей в противоположном друг от друга направлении, а отдельные хромосомы также следуют за центриолями и отодвигаются друг от друга. Начинает сжиматься цитоплазма и вся клетка.
- Телофаза – окончательная стадия. Цитоплазма сжимается до тех пор, пока не появятся две одинаковые новые клетки. Формируется новая мембрана вокруг хромосом и появляется одна пара центриолей у каждой новой клетки.
Интересно! Клетки у эпителия делятся быстрее, чем у костной ткани. Все зависит от плотности тканей и других характеристик. Средняя продолжительность жизни основных структурных единиц составляет 10 дней.
Строение клетки. Строение и функции клетки. Жизнь клетки.
Вывод
Вы узнали каково строение клетки — самой важной составляющей организма. Миллиарды клеток составляют удивительно мудро организованную систему, которая обеспечивает работоспособность и жизнедеятельность всех представителей животного и растительного мира.
Клетки делятся на прокариотические и эукариотические. Первые - это водоросли и бактерии, которые содержат генетическую информацию в одной единственной органелле, - хромосоме, а эукариотические клетки, составляющие более сложные организмы, такие как человеческое тело, имеют четко дифференцированное ядро, в котором находится несколько хромосом с генетическим материалом.
Эукариотическая клетка
Прокариотическая клетка
Строение
Клеточная или цитоплазматическая мембрана
Цитоплазматическая мембрана (оболочка) - это тонкая структура, которая отделяет содержимое клетки от окружающей среды. Она состоит из двойного слоя липидов с белковыми молекулами толщиной примерно 75 ангстрем.
Клеточная мембрана сплошная, но у нее имеются многочисленные складки, извилины, и поры, что позволяет регулировать прохождение через нее веществ.
Клетки, ткани, органы, системы и аппараты
Клетки , Человеческий организм - слагаемое элементов, которые слаженно действуют, чтобы эффективно выполнять все жизненные функции.
Ткань - это клетки одинаковой формы и строения, специализированные на выполнении одной и той же функции. Различные ткани объединяются и образуют органы, каждый из которых выполняет конкретную функцию в живом организме. Кроме того, органы также группируются в систему для выполнения определенной функции.
Ткани:
Эпителиальная - защищает и покрывает поверхность тела и внутренние поверхности органов.
Соединительная - жировая, хрящевая и костная. Выполняет различные функции.
Мышечная - гладкая мышечная ткань, поперечнополосатая мышечная ткань. Сокращает и расслабляет мышцы.
Нервная - нейроны. Вырабатывает и передает и принимает импульсы.
Размер клеток
Величина клеток очень разная, хотя в основном она колеблется от 5 до 6 микронов (1 микрон = 0,001 мм). Этим объясняется тот факт, что многие клетки не могли рассмотреть до изобретения электронного микроскопа, разрешающая способность которого составляет от 2 до 2000 ангстрем (1 ангстрем = 0,000 000 1 мм).Размер некоторых микроорганизмов меньше 5 микрон, но есть и клетки-гиганты. Из наиболее известных - это желток птичьих яиц, яйцеклетка размером около 20 мм.
Есть еще более поразительные примеры: клетка ацетабулярии, морской одноклеточной водоросли, достигает 100 мм, а рами, травянистого растения, - 220 мм - больше ладони.
От родителей к детям благодаря хромосомам
Ядро клетки претерпевает различные изменения, когда клетка начинает делиться: исчезают оболочка и ядрышки; в это время хроматин становится более плотным, образуя в итоге толстые нити - хромосомы. Хромосома состоит из двух половин - хроматид, соединенных в месте сужения (центрометр).
Наши клетки, так же как и все клетки животных и растений, подчиняются так называемому закону численного постоянства, согласно которому число хромосом определенного вида постоянно.
Кроме того, хромосомы распределяются парами, идентичными между собой.
В каждой клетке нашего тела имеется 23 пары хромосом, представляющих собой несколько удлиненных молекул ДНК. Молекула ДНК принимает форму двойной спирали, состоящей из двух групп сахарофосфата, откуда в виде ступенек винтовой лестницы выступают азотистые основы (пурины и пирамидины).
Вдоль каждой хромосомы располагаются гены, ответственные за наследственность, передачу генных признаков от родителей к детям. Именно они определяют цвет глаз, кожи, форму носа и т. д.
Митохондрии
Митохондрии - это органеллы округлой или удлиненной формы, распределенные по всей цитоплазме, содержащие водянистый раствор ферментов, способные осуществлять многочисленные химические реакции, например клеточное дыхание.
С помощью этого процесса высвобождается энергия, которая необходима клетке для выполнения ее жизненных функций. Митохондрии находятся в основном в наиболее активных клетках живых организмов: клетках поджелудочной железы и печени.
Ядро клетки
Ядро, одно в каждой человеческой клетке, является ее основным компонентом, так как это организм, управляющий функциями клетки, и носитель наследственных признаков, что доказывает его важность в размножении и передаче биологической наследственности.
В ядре, размер которого колеблется от 5 до 30 микрон, можно различить следующие элементы:
- Ядерная оболочка. Она двойная и позволяет веществам проходить между ядром и цитоплазмой благодаря своей пористой структуре.
- Ядерная плазма. Светлая, вязкая жидкость, в которую погружены остальные ядерные структуры.
- Ядрышко. Сферическое тельце, изолированное или в группах, участвующее в образовании рибосом.
- Хроматин. Вещество, которое может принимать различную окраску, состоящее из длинных нитей ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты). Нити представляют собой частицы, гены, каждый из которых содержит информацию об определенной функции клетки.
Ядро типичной клетки
Клетки кожи живут в среднем одну неделю. Эритроциты живут 4 месяца, а костные клетки - от 10 до 30 лет.
Центросома
Центросома обычно находится рядом с ядром и играет важнейшую роль в митозе, или клеточном делении.
Она состоит из 3 элементов:
- Диплосома. Состоит из двух центриол - цилиндрических структур, расположенных перпендикулярно.
- Центросфера. Полупрозрачное вещество, в которое погружена диплосома.
- Астер. Лучистое образование из нитей, выходящих из центросферы, имеющее важное значение для митоза.
Комплекс Гольджи, лизосомы
Комплекс Гольджи состоит из 5-10 плоских дисков (пластин), в котором различают основной элемент - цистерну и несколько диктиосом, или скопление цистерн. Эти диктиосомы разъединяются и распределяются равномерно во время митоза, или деления клетки.
Лизосомы, «желудок» клетки, образуются из пузырьков комплекса Гольджи: они содержат пищеварительные ферменты, которые позволяют им переваривать пишу, поступающую в цитоплазму. Их внутренняя часть, или микус, выстлана толстым слоем полисахаридов, которые препятствуют тому, чтобы эти ферменты разрушили собственный клеточный материал.
Рибосомы
Рибосомы - это клеточные органеллы диаметром около 150 ангстрем, которые прикреплены к оболочкам эндоплазматического ретикулума или свободно размещаются в цитоплазме.
Они состоят из двух подъединиц:
- большая подъединица состоит из 45 молекул белка и 3 РНК (рибонуклеиновой кислоты);
- меньшая подъединица состоит из 33 молекул белка и 1 РНК.
Рибосомы объединяются в полисомы с помощью молекулы РНК и синтезируют белки из молекул аминокислот.
Цитоплазма
Цитоплазма - это органическая масса, расположенная между цитоплазматической мембраной и оболочкой ядра. Содержит внутреннюю среду - гиалоплазму - вязкую жидкость, состоящую из большого количества воды и содержащую белки, моносахариды и жиры в растворенном виде.
Она является частью клетки, наделенной жизненной активностью, потому что внутри нее двигаются различные клеточные органеллы и происходят биохимические реакции. Органеллы выполняют в клетке ту же роль, что и органы в человеческом теле: производят жизненно важные вещества, генерируют энергию, выполняют функции пищеварения и выведения органических веществ и т. д.
Примерно треть цитоплазмы составляет вода.
Кроме того, в цитоплазме содержится 30% органических веществ (углеводов, жиров, белков) и 2-3% неорганических веществ.
Эндоплазматический ретикулум
Эндоплазматический ретикулум - это структура в виде сети, образованная заворачиванием цитоплазматической оболочки в саму себя.
Считается, что этот процесс, известный как инвагинация, привел к появлению более сложных существ с большими потребностями в белках.
В зависимости от наличия или отсутствия рибосом в оболочках различают два типа сетей:
1. Эндоплазматический ретикулум складчатый. Совокупность плоских структур, соединенных между собой и сообщающихся с ядерной мембраной. К ней прикреплено большое количество рибосом, поэтому ее функция заключается в накоплении и выделении белков, синтезированных в рибосомах.
2. Эндоплазматический ретикулум гладкий. Сеть из плоских и трубчатых элементов, которая сообщается со складчатым эндоплазматическим ретикулумом. Синтезирует, выделяет и переносит жиры по всей клетке, вместе с белками складчатого ретикулума.
Хотите читать всё самое интересное о красоте и здоровье, подпишитесь на рассылку !
Как известно, клеточное строение имеют почти все организмы на нашей планете. В основном все клетки имеют похожую структуру. Это наименьшая структурная и функциональная единица живого организма. Клетки могут иметь разные функции, а, следовательно, и вариации в их строении. Во многих случаях они могут выступать в роли самостоятельных организмов.
Клеточное строение имеют растения, животные, грибы, бактерии. Однако между их структурно-функциональными единицами есть некоторые различия. И в этой статье мы рассмотрим клеточное строение. 8 класс предусматривает изучение данной темы. Поэтому статья будет интересна школьникам, а также тем, кто просто интересуется биологией. В этом обзоре будет описано различных организмов, сходства и отличия между ними.
История теории клеточного строения
Люди не всегда знали, из чего состоят организмы. То, что все ткани формируются из клеток, стало известно сравнительно недавно. Наука, которая изучает это, - биология. Клеточное строение организма было впервые описано учеными Маттиасом Шлейденом и Теодором Шванном. Произошло это в 1838 году. Тогда строения состояла из таких положений:
животные и растения всех видов сформированы из клеток;
растут они с помощью образования новых клеток;
клетка - самая малая единица жизни;
организм - это совокупность клеток.
Современная теория включает в себя несколько иные положения, и их чуть больше:
клетка может произойти только от материнской клетки;
Состоит не из простой совокупности клеток, а из объединенных в ткани, органы и системы органов;
клетки всех организмов имеют подобное строение;
клетка - сложная система, состоящая из более мелких функциональных единиц;
клетка - наименьшая структурная единица, способная выступать в роли самостоятельного организма.
Строение клетки
Так как клеточное строение имеют почти все живые организмы, стоит рассмотреть общую характеристику структуры этого элемента. Во-первых, все клетки делятся на прокариотические и эукариотические. В последних присутствует ядро, которое защищает наследственную информацию, записанную на ДНК. В прокариотических же клетках оно отсутствует, и ДНК свободно плавает. Все построены по следующей схеме. В них есть оболочка - плазматическая мембрана, вокруг нее обычно расположены дополнительные защитные образования. Все, что находится под ней, кроме ядра, - это цитоплазма. Она состоит из гиалоплазмы, органоидов и включений. Гиалоплазма - это основное прозрачное вещество, которое служит внутренней средой клетки и заполняет все ее пространство. Органоиды - это постоянные структуры, которые выполняют определенные функции, т. е. обеспечивают жизнедеятельность клетки. Включения - это непостоянные образования, которые также играют ту или иную роль, но делают это временно.
Клеточное строение живых организмов
Сейчас мы перечислим органоиды, которые одинаковы для клеток любого живого существа на планете, кроме бактерий. Это митохондрии, рибосомы, аппарат Гольджи, эндоплазматический ретикулум, лизосомы, цитоскелет. Для бактерий характерны только одни из этих органоидов - рибосомы. А теперь рассмотрим строение и функции каждой органеллы по отдельности.
Митохондрии
Они обеспечивают внутриклеточное дыхание. Митохондрии играют роль своеобразной "электростанции", вырабатывая энергию, которая необходима для жизнедеятельности клетки, для прохождения в ней тех или иных химических реакций.
Они относятся к двумембранным органоидам, то есть имеют две защитные оболочки - внешнюю и внутреннюю. Под ними расположен матрикс - аналог гиалоплазмы в клетке. Между наружной и внутренней мембранами формируются кристы. Это складки, внутри которых находятся ферменты. Данные вещества нужны для того, чтобы была возможность осуществить химические реакции, благодаря которым высвобождается энергия, необходимая клетке.
Рибосомы
Они отвечают за белковый обмен, а именно - за синтез веществ данного класса. Рибосомы состоят из двух частей - субъединиц, большой и малой. Мембрана у данного органоида отсутствует. Субъединицы рибосом объединяются только непосредственно перед процессом синтеза белка, в остальное время они находятся раздельно. Вещества здесь производятся на основе информации, записанной на ДНК. Эта информация поставляется к рибосомам с помощью тРНК, так как транспортировать сюда ДНК каждый раз было бы очень непрактично и опасно - слишком высока была бы вероятность ее повреждения.
Аппарат Гольджи
Этот органоид состоит из стопок плоских цистерн. Функции данного органоида заключаются в том, что он накапливает и видоизменяет различные вещества, а также участвует в процессе формирования лизосом.
Эндоплазматический ретикулум
Он подразделяется на гладкий и шероховатый. Первый построен из плоских трубочек. Он отвечает за выработку в клетке стероидов и липидов. Шероховатый называется так потому, что на стенках мембран, из которых он состоит, находятся многочисленные рибосомы. Он выполняет транспортную функцию. А именно переносит из рибосом белки, синтезированные там, к аппарату Гольджи.
Лизосомы
Они представляют собой в которых содержатся ферменты, необходимые для осуществления химических реакций, которые происходят в процессе внутриклеточного обмена веществ. Наибольшее количество лизосом наблюдается в лейкоцитах — клетках, выполняющих иммунную функцию. Объясняется это тем, что они осуществляют фагоцитоз и вынуждены переваривать инородный белок, для чего нужен большой объем ферментов.
Цитоскелет
Это последний органоид, который является общим для грибов, животных и растений. Одна из его главных функций заключается в поддержании формы клетки. Он сформирован из микротрубочек и микрофиламентов. Первые представляют собой полые трубки из белка тубулина. Благодаря их присутствию в цитоплазме некоторые органоиды могут перемещаться по клетке. Кроме того, из микротрубочек также могут состоять реснички и жгутики у одноклеточных. Вторая составляющая цитоскелета — микрофиламенты — состоит из сократительных белков актина и миозина. У бактерий данный органоид обычно отсутствует. Но некоторые из них характеризуются наличием цитоскелета, однако более примитивного, устроенного не так сложно, как у грибов, растений и животных.
Органоиды растительных клеток
Клеточное строение растений имеет некоторые особенности. Кроме перечисленных выше органелл, также присутствуют вакуоли и пластиды. Первые предназначены для накопления в ней веществ, в том числе и ненужных, так как вывести их из клетки ввиду наличия плотной стенки вокруг мембраны зачастую невозможно. Жидкость, которая находится внутри вакуоли, называется клеточным соком. В молодой первоначально есть несколько маленьких вакуолей, которые по мере ее старения сливаются в одну большую. Пластиды делятся на три вида: хромопласты, лейкопласты и хромопласты. Первые характеризуются наличием в них красного, желтого или оранжевого пигмента. Хромопласты в большинстве случаев нужны для привлечения ярким цветом насекомых-опылителей либо животных, которые участвуют в распространении плодов вместе с семенами. Именно благодаря данным органоидам цветы и плоды имеют разнообразную окраску. Хромопласты могут формироваться из хлоропластов, что можно наблюдать осенью, когда листья приобретают желто-красные оттенки, а также при созревании плодов, когда постепенно полностью исчезает зеленый цвет. Следующий вид пластид — лейкопласты — предназначены для запасания таких веществ, как крахмал, некоторые жиры и белки. Хлоропласты осуществляют процесс фотосинтеза, благодаря которому растения получают для себя необходимые органические вещества.
Из шести молекул углекислого газа и стольких же воды клетка может получить одну молекулу глюкозы и шесть кислорода, который выделяется в атмосферу. Хлоропласты являются двумембранными органоидами. В их матриксе содержатся тилакоиды, сгруппированные в граны. В этих структурах и содержится хлорофилл, здесь и проходит реакция фотосинтеза. Кроме того, в матриксе хлоропластов также находятся свои рибосомы, РНК, ДНК, специальные ферменты, зерна крахмала и липидные капли. Матрикс данных органоидов еще называется стромой.
Особенности грибов
Клеточное строение имеют также и эти организмы. В древности их объединяли в одно царство с растениями чисто по внешнему признаку, однако с появлением более развитой науки выяснилось, что делать этого никак нельзя.
Во-первых, грибы, в отличие от растений, не являются автотрофами, они не способны сами вырабатывать органические вещества, а только питаются уже готовыми. Во-вторых, клетка гриба более схожа с животной, хотя и имеет некоторые черты растительной. Клетка гриба, так же, как и растения, окружена плотной стенкой, однако состоит она не из целлюлозы, а из хитина. Данное вещество трудно усваивается организмом животных, поэтому грибы и считаются тяжелой пищей. Кроме органоидов, описанных выше, которые характерны для всех эукариотов, здесь также находится вакуоль — вот еще одно сходство грибов с растениями. Но пластид в структуре грибной клетки не наблюдается. Между стенкой и цитоплазматической мембраной находится ломасома, функции которой до сих пор до конца не изучены. В остальном строение грибной клетки напоминает животную. Кроме органоидов, в цитоплазме также плавают такие включения, как жировые капли, гликоген.
Клетки животных
Для них характерны все органоиды, которые были описаны в начале статьи. Кроме того, поверх плазматической мембраны расположен гликокаликс — оболочка, состоящая из липидов, полисахаридов и гликопротеинов. Он участвует в транспорте веществ между клетками.
Ядро
Конечно, кроме общих органоидов, у животных, растительных, грибных клеток имеется ядро. Оно защищено двумя оболочками, в которых есть поры. Матрикс состоит из кариоплазмы (ядерного сока), в котором плавают хромосомы с записанной на них наследственной информацией. Также есть ядрышки, которые отвечают за формирование рибосом и синтез РНК.
Прокариоты
К ним относятся бактерии. Клеточное строение бактерий более примитивно. У них нет ядра. В цитоплазме содержатся такие органоиды, как рибосомы. Вокруг плазматической мембраны расположена клеточная стенка из муреина. Большинство прокариотов снабжено органоидами движения - в основном жгутиками. Вокруг клеточной стенки также может быть расположена дополнительная защитная оболочка - слизистая капсула. Кроме основных молекул ДНК, в цитоплазме бактерий находятся плазмиды, на которых записана информация, отвечающая за повышение устойчивости организма к неблагоприятным условиям.
Все ли организмы построены из клеток?
Некоторые считают, что клеточное строение имеют все живые организмы. Но это неверно. Существует такое царство живых организмов, как вирусы.
Они состоят не из клеток. Данный организм представлен капсидом - белковой оболочкой. Внутри нее находится ДНК либо РНК, на которых записано небольшое количество генетической информации. Вокруг белковой оболочки также может быть расположена липопротеиновая, которая называется суперкапсидом. Вирусы могут размножаться только внутри чужих клеток. Кроме того, они способны к кристаллизации. Как видите, утверждение о том, что клеточное строение имеют все живые организмы, неправильное.
Сравнительная таблица
После того как мы рассмотрели структуру различных организмов, подведем итог. Итак, клеточное строение, таблица:
| Животные | Растения | Грибы | Бактерии | |
| Ядро | Есть | Есть | Есть | Нету |
| Клеточная стенка | Нету | Есть, из целлюлозы | Есть, из хитина | Есть, из муреина |
| Рибосомы | Есть | Есть | Есть | Есть |
| Лизосомы | Есть | Есть | Есть | Нету |
| Митохондрии | Есть | Есть | Есть | Нету |
| Аппарат Гольджи | Есть | Есть | Есть | Нету |
| Цитоскелет | Есть | Есть | Есть | Есть |
| Эндоплазматический ретикулум | Есть | Есть | Есть | Нету |
| Цитоплазматическая мембрана | Есть | Есть | Есть | Есть |
| Дополнительные оболочки | Гликокаликс | Нет | Нет | Слизистая капсула |
Вот, пожалуй, и все. Мы рассмотрели клеточное строение всех организмов, которые существуют на планете.
