Клетъчен строеж 6. Биология: клетки

Всеки организъм е интегрална жива система.

Въпреки екзекуцията различни функцииИ различни размери общ планклетъчната структура е подобна.

Състои се от три неразривно свързани части:

1. черупки,

2. цитоплазма,

3. ядра.

В типичен животинска клеткаРазграничават се следните структури:

1.мембрана;

2.core;

3.цитоплазма;

4.ендоплазмен ретикулум (ER) ;

5.Комплекс Голджи;

6.лизозоми;

7.митохондриите;

8.рибозоми;

9.клетъчен център;

10. органоиди за движение .

7. Какво е осмотичното налягане ?

Осмотично налягане, налягане на дифузия, термодинамичен параметър, характеризиращ тенденцията на разтвора да намалява концентрацията си при контакт с чист разтворител поради насрещна дифузия на молекулите на разтвореното вещество и разтворителя.

Концентрацията на йони и захари в клетъчния сок на централната вакуола обикновено е по-висока, отколкото в клетъчната стена; Тонопластът значително забавя дифузията на тези вещества от вакуолата и в същото време е лесно пропусклив за вода.

Следователно водата ще се влее вакуола. Този еднопосочен процес на дифузия на вода през селективно пропусклива мембрана се нарича осмозаА. Водата, влизаща в клетъчния сок, упражнява натиск върху стенния протопласт, а чрез него върху клетъчната стена, причинявайки нейното напрегнато, еластично състояние или клетъчен тургор.

Turgor гарантира, че нелигнифицираните растителни органи запазват своята форма и позиция в пространството, както и тяхната устойчивост на механични фактори.

Ако клетка е поставена в хипертоничен разтвормалко нетоксична сол или захар (т.е. в разтвор с по-висока концентрация от концентрацията на клетъчния сок), тогава настъпва осмотично освобождаване на вода от вакуолата. В резултат на това неговият обем намалява, протопластът на еластичната стена се отдалечава от клетъчната стена, тургорът изчезва и клетъчна плазмолиза .

Плазмолизата обикновено е обратима. Когато клетката се постави във вода или хипотоничен разтвор, водата отново се абсорбира енергично от централната вакуола, протопластът отново се притиска към клетъчната стена и тургорът се възстановява. Плазмолизата може да служи като индикатор за живото състояние на клетката; мъртвата клетка не е плазмолизирана, тъй като няма селективно пропускливи мембрани.

Загубата на тургор води до увяхване на растението. При изсъхване на въздух при условия на недостатъчно водоснабдяване тънките клетъчни стени се свиват едновременно с протопласта и се нагъват.

Тургорното налягане не само поддържа формата на нелигнифицираните части на растението, но също така е един от факторите на клетъчния растеж, осигуряващ клетъчния растеж чрез удължаване, т.е. чрез абсорбиране на вода и увеличаване на размера на вакуолата. В животинските клетки няма централна вакуола; растежът им се дължи главно на увеличаването на количеството цитоплазма, поради което размерът на животинските клетки обикновено е по-малък от този на растителните клетки.

Централна вакуолавъзниква чрез сливането на множество малки вакуоли, които присъстват в меристемните (ембрионални) клетки. Смята се, че тези цитоплазмени вакуоли са образувани от мембраните на ендоплазмения ретикулум или апарата на Голджи.

8. Какво е цитоплазма?

цитоплазма - вътрешна средажива клетка, различна от ядрото, ограничена от плазмената мембрана. Тя включва хиалоплазма - основното прозрачно вещество на цитоплазмата, намиращите се в нея основни клетъчни компоненти - органели, както и различни непостоянни структури - включвания.

Съставът на цитоплазмата включва всички видове органични и Не органична материя. Съдържа и неразтворими отпадъци метаболитни процесии резервни хранителни вещества. Основното вещество на цитоплазмата е водата.

Цитоплазмата непрекъснато се движи, тече вътре в жива клетка, движейки с нея различни вещества, включвания и органели. Това движение се нарича циклоза. В него протичат всички метаболитни процеси.

Цитоплазмата е способна на растеж и възпроизвеждане и, ако бъде частично отстранена, може да бъде възстановена. Въпреки това, цитоплазмата функционира нормално само в присъствието на ядрото.

Без него цитоплазмата не може да съществува дълго време, точно както ядрото без цитоплазма. Най-важната роля на цитоплазмата е да обединява всички клетъчни структури(компоненти) и осигуряване на химичното им взаимодействие.

Следване

Клетка…………………………………………………………1

Клетъчна структура………………………………………………………2

Цитология………………………………………………………..3

Микроскоп и клетка……………………………………………..4

Диаграма на клетъчната структура………………………………………………………….6

Клетъчно делене………………………………………………………10

Схема на митотично клетъчно делене…………………………...12

клетка

Клетката е елементарна част от организма, способна на самостоятелно съществуване, самовъзпроизвеждане и развитие. Клетката е в основата на структурата и жизнената дейност на всички живи организми и растения. Клетките могат да съществуват като независими организми или като част от многоклетъчни организми(тъканни клетки). Терминът "клетка" е предложен от английския микроскопист Р. Хук (1665 г.). Клетката е обект на изучаване на специален клон на биологията - цитология. По-систематичното изследване на клетките започва през деветнадесети век. Един от най-големите научни теориипо това време имаше Клетъчна теория, което утвърждава единството на структурата на цялата жива природа. Изследването на целия живот на клетъчно ниво е в основата на съвременните биологични изследвания.

В структурата и функциите на всяка клетка се откриват признаци, които са общи за всички клетки, което отразява единството на техния произход от първичните органични вещества. Особените характеристики на различните клетки са резултат от тяхната специализация в процеса на еволюция. Така всички клетки регулират метаболизма по един и същи начин, удвояват и използват своя наследствен материал, получават и използват енергия. В същото време различните едноклетъчни организми (амеби, чехли, реснички и др.) се различават значително по размер, форма и поведение. Клетките на многоклетъчните организми се различават не по-малко рязко. По този начин човек има лимфоидни клетки - малки (около 10 микрона в диаметър) кръгли клетки, участващи в имунологични реакции, и нервни клетки, някои от които имат процеси с дължина над един метър; Тези клетки изпълняват основните регулаторни функции в организма.

Първият цитологичен метод за изследване е микроскопията на живи клетки. Съвременните възможности за интравитална светлинна микроскопия - фазово-контрастна, луминесцентна, интерферентна и др. - позволяват да се изследва формата на клетките и обща структуранякои от неговите структури, движението и деленето на клетките. Подробности за структурата на клетката се разкриват само след специално контрастиране, което се постига чрез оцветяване на убитата клетка. Нов етапизследване на структурата на клетката - електронна микроскопия, която има значително по-висока разделителна способност на клетъчната структура в сравнение със светлинната микроскопия. Химичният състав на клетките се изследва чрез цито- и хистохимични методи, които позволяват да се определи локализацията и концентрацията на веществото в клетъчните структури, интензивността на синтеза на веществата и тяхното движение в клетките. Цитофизиологичните методи позволяват да се изследват клетъчните функции.

Клетъчна структура

Клетките на всички организми имат единен структурен план, който ясно показва общността на всички жизнени процеси. Всяка клетка включва две неразривно свързани части: цитоплазма и ядро. Както цитоплазмата, така и ядрото се характеризират със сложност и строга подреденост на структурата и от своя страна включват много различни структурни звена, изпълняващи много специфични функции.

Черупка.Той директно взаимодейства с външната среда и взаимодейства със съседните клетки (при многоклетъчните организми).

Черупката е обичаят на клетката. Тя зорко следи ненужните вещества да не проникнат в клетката. този моментвещества; напротив, веществата, от които се нуждае клетката, могат да разчитат на нейната максимална помощ.

Сърцевината е двойна; се състои от вътрешна и външна ядрена мембрана. Между тези мембрани е перинуклеарното пространство. Външната ядрена мембрана обикновено е свързана с канали на ендоплазмения ретикулум.

Сърцевинната обвивка съдържа множество пори. Те се образуват от затварянето на външната и вътрешната мембрана и имат различен диаметър. Някои ядра, като яйцеклетките, имат много пори и са разположени на равни интервали на повърхността на ядрото. Броят на порите в ядрената обвивка варира различни видовеклетки. Порите са разположени на еднакво разстояние една от друга. Тъй като диаметърът на порите може да варира, а в някои случаи стените й имат доста сложна структура, изглежда, че порите се свиват или затварят, или, обратно, разширяват се. Благодарение на порите кариоплазмата влиза в пряк контакт с цитоплазмата. Доста големи молекули нуклеозиди, нуклеотиди, аминокиселини и протеини лесно преминават през порите и по този начин се извършва активен обмен между цитоплазмата и ядрото.

Цитология

Науката, която изучава структурата и функцията на клетките, се нарича цитология.

През последното десетилетие той постигна голям напредък, до голяма степен благодарение на разработването на нови методи за изследване на клетките.

Основният "инструмент" на цитологията е микроскоп, който позволява да се изследва структурата на клетката при увеличение от 2400-2500 пъти. Клетките се изследват в жива форма, както и след специална обработка. Последното се свежда до два основни етапа.

Първо клетките се фиксират, тоест убиват се с бързодействащи вещества, които са токсични за клетките и не разрушават техните структури. Вторият етап е оцветяване на препарата. Тя се основава на факта, че различни части на клетката с в различна степенинтензитетът се възприема от някои багрила. Благодарение на това е възможно ясно да се идентифицират различни структурни компонентиклетки, които не се виждат без оцветяване поради сходния им индекс на пречупване. Много често се използва методът на изработване на секции. За да направите това, тъкани или отделни клетки след специална обработка се затварят в твърда среда (парафин, целоидин), след което с помощта на специално устройство - микротом, оборудван с остър бръснач, те се нарязват на тънки срезове с дебелина 3 микрона (микрон = 0,001 mm).

1. Не всички организми имат клетъчна структура.

Клетъчната организация е резултат от дълга еволюция, предшествана от неклетъчни (предклетъчни) форми на живот. Преди изследването фиксирани и оцветени препарати се поставят в среда с висок индекс на пречупване (глицерин, канадски балсам и др.). Благодарение на това те стават прозрачни, което улеснява изследването на лекарството.

В съвременната цитология са разработени редица нови методи и техники, чието използване изключително много задълбочи познанията за структурата и физиологията на клетката.

Много голямо значениеЗа изследване на клетките се използват биохимични и цитохимични методи. Понастоящем можем не само да изследваме структурата на клетката, но и да определим нейния химичен състав и промените му по време на живота на клетката. Много от тези методи разчитат на използването на цветни реакции за разграничаване между някои химически веществаили групи от вещества. Изследването на разпределението на вещества с различен химичен състав в клетка чрез цветни реакции е цитохимичен метод. Той е от голямо значение за изучаването на метаболизма и други аспекти на клетъчната физиология.

Микроскоп и клетка

Ултравиолетовата микроскопия се използва широко в съвременната цитология. Ултравиолетовите лъчи са невидими за човешкото око, но се възприемат от фотоплока. Някои играят особено важна роляВ живота на клетката органичните вещества (нуклеинови киселини) избирателно абсорбират ултравиолетовите лъчи. Следователно, от снимки, направени в ултравиолетови лъчи, може да се съди за разпределението на нуклеиновите вещества в клетката.

Разработени са редица сложни методи за изследване на проникването на различни вещества в клетката от околната среда.

За тази цел се използват по-специално интравитални (жизнени) багрила. Това са багрила (например неутрално червено), които проникват в клетката, без да я убиват. Наблюдавайки жива, жизнено оцветена клетка, може да се съди за пътищата на проникване и натрупване на вещества в клетката.

Особено важна роля в развитието на цитологията, както и в изследването тънка структураелектронната микроскопия играе роля в протозоите.

Електронният микроскоп се основава на различен принцип от светлинния оптичен микроскоп. Обектът се изследва в сноп от бързо летящи електрони. Дължината на вълната на електронните лъчи е много хиляди пъти по-малка от дължината на вълната на светлинните лъчи. Това позволява да се получи значително по-голяма разделителна способност, т.е. много по-голямо увеличение, отколкото в светлинен микроскоп. Сноп от електрони преминава през изследвания обект и след това попада върху флуоресцентен екран, върху който се проектира изображение на обекта. За да бъде един обект прозрачен за електронния лъч, той трябва да е много тънък. Конвенционалните микротомни срезове с дебелина 3-5 микрона са напълно неподходящи за това. Те ще абсорбират напълно електронния лъч. Създадени са специални устройства - ултрамикротоми, които позволяват да се получат участъци с незначителна дебелина от порядъка на 100-300 ангстрьома (ангстрьом е единица за дължина, равна на една десет хилядна от микрона). Разлики в абсорбцията на електрони в различни частиклетките са толкова малки, че без специална обработка на екрана електронен микроскопте не могат да бъдат открити. Следователно, изследваните обекти са предварително обработени с вещества, които са непропускливи или трудно проникващи за електрони. Такова вещество е осмиев тетроксид (Os04). Тя вътре различни степенисе абсорбира от различни части на клетката, които поради това задържат електрони по различен начин.

С помощта на електронен микроскоп могат да се получат увеличения от порядъка на 100 000.

Електронна микроскопияоткрива нови перспективи в изследването на клетъчната организация.

Схема на структурата на клетката

На фиг. 15 и фиг. 16 сравнява схемата на структурата на клетката, както е представена през двадесетте години на този век и как изглежда в момента.

Отвън клетката е ограничена от околната среда с тънка клетъчна мембрана, която играе важна роля в регулирането на навлизането на вещества в цитоплазмата. Основното вещество на цитоплазмата има сложен химичен състав.

Тя се основава на протеини, които са в състояние колоиден разтвор. Протеините са сложни органични вещества с големи молекули (молекулното им тегло е много високо, измерено в десетки хиляди спрямо водороден атом) и висока химическа подвижност. В допълнение към протеините в цитоплазмата присъстват много други протеини органични съединения(въглехидрати, мазнини), сред които особено важна роля в живота на клетката играят сложните органични вещества - нуклеиновите киселини. От неорганични компонентиЦитоплазмата трябва да се нарече преди всичко вода, която по тегло съставлява значително повече от половината от всички вещества, изграждащи клетката. Водата е важна като разтворител, тъй като метаболитните реакции протичат в течна среда. Освен това клетката съдържа йони на соли (Ca2+, K+, Na+, Fe2+, Fe3+ и др.).

В основното вещество на цитоплазмата са разположени органелите - постоянно присъстващи структури, които изпълняват определени функции в живота на клетката. Сред тях митохондриите играят важна роля в метаболизма. В светлинен микроскоп те се виждат под формата на малки пръчици, нишки и понякога гранули.

Електронен микроскоп показа, че структурата на митохондриите е много сложна. Всяка митохондрия има обвивка, състояща се от три слоя и вътрешна кухина.

От черупката в тази кухина, пълна с течно съдържание, стърчат множество прегради, които не достигат до противоположната стена, наречени кристи. Цитофизиологичните изследвания показват, че митохондриите са органели, с които са свързани дихателните процеси на клетката (окислителни). в вътрешна кухина, дихателните ензими (органични катализатори) са локализирани върху черупката и кристалите, осигурявайки сложни химични трансформации, които изграждат процеса на дишане.

В цитоплазмата, освен митохондриите, има сложна системамембрани, които заедно образуват ендоплазмения ретикулум (фиг. 16).

Изследванията с електронен микроскоп показват, че мембраните на ендоплазмения ретикулум са двойни. От страната, обърната към основното вещество на цитоплазмата, всяка мембрана съдържа многобройни гранули (наречени „тела на Палас“ на името на учения, който ги е открил). Тези гранули съдържат нуклеинови киселини (а именно рибонуклеинова киселина), поради което се наричат ​​още рибозоми. В ендоплазмения ретикулум с участието на рибозоми се осъществява един от основните процеси на клетъчния живот - синтез на протеини.

Някои от цитоплазмените мембрани са лишени от рибозоми и образуват специална система, наречена апарат на Голджи.

Тази формация е открита в клетките от доста време, тъй като може да бъде открита със специални методи при изследване под светлинен микроскоп. въпреки това фина структураАпаратът на Голджи стана известен само в резултат на електронномикроскопски изследвания. Функционално значениеТази органела се свежда до факта, че различни вещества, синтезирани в клетката, са концентрирани в областта на апарата, например секретни зърна в жлезисти клетки и др. Мембраните на апарата на Голджи са свързани с ендоплазмения ретикулум. Възможно е върху мембраните на апарата на Голджи да протичат редица синтетични процеси.

Ендоплазменият ретикулум е свързан с външна обвивкаядки. Тази връзка очевидно играе важна роля във взаимодействието между ядрото и цитоплазмата. Ендоплазменият ретикулум също има връзка с външната мембрана на клетката и на места директно преминава в нея.

С помощта на електронен микроскоп в клетките е открит друг вид органели - лизозоми (фиг. 16).

Те приличат на митохондриите по размер и форма, но лесно се различават от тях по липсата на тънки вътрешна структура, така характерен и типичен за митохондриите. Според мнението на повечето съвременни цитолози, лизозомите съдържат храносмилателни ензими, свързани с разграждането на големи молекули органични вещества, влизащи в клетката. Те са като резервоари от ензими, които постепенно се използват в живота на клетката.

В цитоплазмата на животинските клетки центрозомата обикновено се намира в съседство с ядрото. Тази органела има постоянна структура. Изградена е от девет ултрамикроскопични пръчковидни образувания, затворени в специално обособена уплътнена цитоплазма. Центрозомата е органела, свързана с клетъчното делене.

Ориз. 16. Диаграма на клетъчната структура, според съвременните данни, като се вземат предвид електронномикроскопските изследвания:

1 - цитоплазма; 2 - апарат на Голджи, 3 - центрозома; 4 - митохондрии; 5 - ендоплазмения ретикулум; 6 - ядро; 7 - ядро; 8 - лизозоми.

В допълнение към изброените цитоплазмени органели на клетката, тя може да съдържа различни специални структури и включвания, свързани с метаболизма и изпълнението на различни специални функции, характерни за дадена клетка. Животинските клетки обикновено съдържат гликоген или животинско нишесте. Това е резервно вещество, изразходвано в метаболитния процес като основен материал за окислителните процеси. Често има мастни включвания под формата на малки капчици.

В специализирани клетки като напр мускулни клетки, има специални контрактилни влакна, свързани с контрактилната функция на тези клетки. В растителните клетки присъстват редица специални органели и включвания. В зелените части на растенията винаги присъстват хлоропласти - протеинови тела, съдържащи зеления пигмент хлорофил, с участието на който се извършва фотосинтеза - процесът на въздушно хранене на растението. Като резервно вещество тук обикновено се намират нишестени зърна, които отсъстват при животните. За разлика от животните, растителни клеткиимат, освен външна мембрана, издръжливи черупки, изработени от влакна и, което определя специалната здравина на растителните тъкани.

Клетъчно делене

Способността на клетките да се самовъзпроизвеждат се основава на уникалното свойство на ДНК да се самокопира и строго еквивалентното разделяне на възпроизведените хромозоми по време на процеса на митоза. В резултат на деленето се образуват две клетки, идентични на оригиналната по генетични свойства и с актуализиран състав на ядрото и цитоплазмата. Процесите на самовъзпроизвеждане на хромозомите, тяхното делене, образуването на две ядра и разделянето на цитоплазмата са разделени във времето, като заедно съставляват митотичния цикъл на клетката. Ако след разделянето клетката започне да се подготвя за следващото делене, митотичният цикъл съвпада с жизнен цикълклетки. Но в много случаи след деленето (а понякога и преди него) клетките напускат митотичния цикъл, диференцират се и изпълняват една или друга специална функция в организма. Съставът на такива клетки може да се актуализира поради деления на слабо диференцирани клетки. В някои тъкани диференцираните клетки могат да влязат отново в митотичния цикъл. В нервната тъкан диференцираните клетки не се делят; много от тях живеят толкова дълго, колкото тялото като цяло, тоест при хората - няколко десетилетия. В същото време ядрата нервни клеткине губят способността си да се делят: трансплантирани в цитоплазмата ракови клетки, ядрата на невроните синтезират ДНК и се делят. Експериментите с хибридни клетки показват влиянието на цитоплазмата върху проявата на ядрените функции. Неадекватната подготовка за делене предотвратява митозата или изкривява нейния ход. Така в някои случаи не настъпва цитоплазмено делене и се образува двуядрена клетка. Повтарящото се делене на ядра в неделяща се клетка води до появата на многоядрени клетки или сложни надклетъчни структури (симпласти), например в набраздените мускули. Понякога възпроизвеждането на клетките е ограничено до възпроизвеждането на хромозоми и полиплоидна клетка, имащ удвоен (в сравнение с оригиналната клетка) набор от хромозоми. Полиплоидизацията води до повишена синтетична активност и увеличаване на размера и масата на клетката.

Една от основните биологични процеси, осигуряващ непрекъснатостта на формите на живот и лежащ в основата на всички форми на възпроизводство, е процесът на клетъчно делене. Този процес, известен като кариокинеза или митоза, протича с удивителна последователност, само с някои вариации в детайлите, в клетките на всички растения и животни, включително протозои. По време на митоза възниква равномерно разпределениехромозоми, подложени на дублиране между дъщерните клетки. От всяка част на всяка хромозома дъщерните клетки получават половината. Без да навлизаме в подробно описание на митозата, ще отбележим само основните й точки (фиг.).

В първия етап на митозата, наречен профаза, хромозомите под формата на нишки стават ясно видими в ядрото.

Ориз. Схема на митотично клетъчно делене:

1 - неделяща се сърцевина;

2-6 - последователни етапи на ядрена промяна в профаза;

7-9 - метафаза;

10 - анафаза;

11-13 - телофаза. различни дължини.

В неделящото се ядро, както видяхме, хромозомите изглеждат като тънки, неправилно разположени нишки, преплетени една с друга. В профазата те се скъсяват и удебеляват. В същото време всяка хромозома се оказва двойна. По дължината му минава празнина, която разделя хромозомата на две съседни и напълно еднакви половини.

На следващия етап от митозата - метафазата - ядрената мембрана се разрушава, нуклеолите се разтварят и хромозомите се оказват в цитоплазмата. Всички хромозоми са подредени в един ред, образувайки така наречената екваториална плоча. Центрозомата претърпява значителни промени. Разделя се на две части, които се разминават, а между тях се образуват нишки, образуващи ахроматично вретено. Екваториалната плоча на хромозомите е разположена по екватора на това вретено.

На етапа на анафазата възниква процесът на дивергенция към противоположните полюси на дъщерните хромозоми, образуван, както видяхме, в резултат на надлъжното разделяне на майчините хромозоми. Хромозомите, които се разминават в анафазата, се плъзгат по нишките на ахроматиновото вретено и в крайна сметка се събират в две групи в областта на центрозомата.

По време на последен етапМитоза – телофаза – възстановява се структурата на неделящото се ядро. Около всяка група хромозоми се образува ядрена обвивка. Хромозомите се разтягат и изтъняват, превръщайки се в дълги, произволно подредени тънки нишки. Отделя се ядрен сок, в който се появява ядрото.

Едновременно с етапите на анафаза и телофаза клетъчната цитоплазма се разделя на две половини, което обикновено се извършва чрез просто свиване.

Както се вижда от нашите Кратко описание, процесът на митоза се свежда основно до правилното разпределение на хромозомите между дъщерните ядра. Хромозомите се състоят от снопове от нишковидни ДНК молекули, подредени по дължина надлъжна осхромозоми. Видимо началоМитозата се предшества, както сега е установено чрез прецизни количествени измервания, от дублиране на ДНК, чийто молекулярен механизъм вече обсъдихме по-горе.

По този начин митозата и разделянето на хромозомите по време на нея е само видим израз на процесите на дублиране (авторепродукция) на ДНК молекули, извършвани на молекулярно ниво. ДНК определя протеиновия синтез чрез РНК. Качествените характеристики на протеините са „кодирани“ в структурата на ДНК. Следователно е очевидно, че точното разделяне на хромозомите в митозата, основано на редупликацията (авторепродукцията) на ДНК молекулите, е в основата на „наследствената информация“ в редица последователни поколения клетки и организми.

Броят на хромозомите, както и тяхната форма, размер и т.н характерна особеноствсеки вид организъм. Човекът, например, има 46 хромозоми, костурът - 28, обикновената пшеница - 42 и т.н.

1. Защо е необходимо да се използват увеличителни инструменти за изследване на клетките?
2. Защо микроскопът, с който работите, се нарича светлинен микроскоп?

Всяка клетка има три основни части: клетъчна мембрана, цитоплазма и генетичен апарат (фиг. 9).

Ориз. 9. Животински и растителни клетки

Клетъчната мембранане само ограничава вътрешното съдържание на клетката, но и я предпазва от неблагоприятни влияния на околната среда и поддържа определена форма на клетките. Чрез мембраната се осъществява обмен на вещества между съдържанието на клетката и външната среда.

Клетките на бактериите, гъбите и растенията, освен мембрани, обикновено също имат клетъчна стена(черупка). Той е външният скелет на клетката и определя нейната форма. Клетъчната стена е пропусклива за вода, соли и много органични вещества.

Цитоплазма- полутечно съдържание на клетката. Съдържа различни органели (от гръцки organon - орган) и клетъчни включвания. Цитоплазмата обединява всички клетъчни структури и осигурява тяхното взаимодействие.

Генетичен апарат- най-важната част от клетката. Той е този, който контролира всички жизнени процеси и определя способността на клетката да се възпроизвежда. В клетките на растенията, животните и гъбите генетичният апарат е обграден от мембрана и се нарича сърцевина. Ядрото съдържа носители на наследствена информация за клетката и организма като цяло - хромозоми (от гръцки хром - боя и сома - тяло). Сходството на родителите и потомството зависи от хромозомите. Ядрото може да съдържа едно или повече нуклеоли. Бактериите нямат ядро ​​и ядреното вещество се намира директно в цитоплазмата.

Характеристики на клетъчната структура. Клетките на организмите, принадлежащи към различни царства на живата природа, имат свои собствени характеристики. По този начин само растителните клетки съдържат пластиди в цитоплазмата. Те са безцветни или боядисани в различни цветове. Резервите се натрупват в безцветни пластиди хранителни вещества. Пластидите, оцветени в жълто и червено, определят цвета на цветните листенца, есенните листа и зрелите плодове.

Повечето важноимат пластиди, които са оцветени зелен цвят, - хлоропласти (от гръцки хлорос - зелен), съдържащи хлорофил. Процесът на фотосинтеза протича в хлоропластите.

Вакуоли(от латински вакуум - празен) съдържат клетъчен сок - воден разтворорганични и неорганични съединения. Клетъчният сок на растенията може да съдържа оцветяващи вещества (пигменти), които придават син, лилав, пурпурен цвят на венчелистчетата и други части на растенията, както и на есенните листа.

Бактериалните клетки имат най-проста структура. Гъбичните клетки, за разлика от растителните и животинските клетки, обикновено съдържат много ядра. Но въпреки разликите в структурата, клетките на растенията, животните и гъбите имат подобен набор от органели; няма фундаментални разлики във функционирането на техния генетичен апарат или в процесите, свързани с метаболизма.

Отговори на въпросите

1. Каква е функцията на клетъчната мембрана?
2. Кои клетки имат клетъчна стена (обвивка)? Каква е нейната роля?
3. Каква е ролята на генетичния апарат на клетката?
4. Каква е основната разлика в структурата на бактериалните клетки от клетките на растенията, животните и гъбите?

Нови концепции

Клетъчната мембрана. Цитоплазма. Генетичен апарат. Ядро. Хромозоми. Пластиди. Вакуоли.

Мисля!

Какво показва приликата? химичен състави структурата на всички клетки?

Моята лаборатория

Приготвяне и изследване на препарат от люспи от лук под микроскоп

Фиг. 10. Изготвяне на микропрепарат от люспи от лук

1. Помислете за последователността на приготвяне на препарата за кори от лук, показан на фигура 10.
2. Подгответе предметното стъкло, като го избършете старателно с марля.
3. Използвайте пипета, за да поставите 1-2 капки вода върху предметното стъкло.
4. С помощта на пинсети внимателно отстранете малко парче чиста кожа от вътрешната повърхност на люспите на лука. Поставете парче кора в капка вода и я изправете с върха на дисекционна игла.
5. Покрийте кората с покривно стъкло, както е показано на снимката. Използвайте филтърна хартия, за да отстраните излишната вода.
6. Разгледайте приготвения препарат при малко увеличение. Отбележете кои части от клетката виждате.
7. Оцветете препарата с йоден разтвор. Използвайте филтърна хартия от противоположната страна, за да отстраните излишния разтвор.
8. Разгледайте цветния препарат. Какви промени са настъпили?
9. Разгледайте образеца при голямо увеличение. Намерете върху него тъмна ивица, обграждаща клетката - мембраната; отдолу има златно вещество - цитоплазмата (може да заема цялата клетка или да се намира близо до стените). Ядрото е ясно видимо в цитоплазмата. Намерете вакуола с клетъчен сок (тя се различава от цитоплазмата по цвят).
10. Скицирайте 2-3 клетки от лук. Обозначете мембраната, цитоплазмата, ядрото, вакуолата с клетъчен сок (фиг. 11).
11. Помислете защо препаратът от люспи от лук е бил оцветен с йоден разтвор.

Фигура 11. Клетъчна структуралюспи от лук

Клетъчна структура

клетка- елементарна единица на структурата и жизнената дейност на живите организми, която има собствен метаболизъм и е способна на самовъзпроизвеждане и развитие.

Еукариотни клеткисъдържат ядро, отделено от цитоплазмата с мембрана. Те са характерни за растенията, гъбите и животните.

По време на развитието и диференциацията на еукариотната клетка ядрото понякога може да бъде унищожено, както се случва например в зрелите еритроцити на бозайници.

Цитоплазма- вътрешната среда на клетката, осигуряваща химичното взаимодействие на всички клетъчни структури.

Включва хиалоплазма(прозрачно вещество на водна основа) и разположените в него клетъчни компоненти ( органелиИ включване). Цитоплазмата на клетката непрекъснато се движи, а органелите и включванията се движат заедно с нея.

Цитоплазмаспособен да расте и да се размножава, ако се отстрани частично, може да се възстанови. Въпреки това, цитоплазмата функционира нормално само в присъствието на ядрото. Без него цитоплазмата не може да съществува дълго време, точно както ядрото без цитоплазма.

Характеристики на структурата:

• Вискозна безцветна субстанция.
• В постоянно движение е.
• Съдържа органели - постоянни структурни компоненти и клетъчни включвания - непостоянни клетъчни структури.
• Включенията могат да бъдат под формата на капки (мазнини) и зърна (протеини, въглехидрати).

Изпълнявани функции:

• Свързва всички части на клетката в едно цяло.
• Пренася вещества.
• В него протичат химични процеси.
• Изпълнява поддържаща функция.

Най-важната роля на цитоплазмата е да обединява всички клетъчни структури (компоненти) и да осигурява тяхното химично взаимодействие.

Всяка клетка има много сложна структура. Съдържанието на клетката, както и на много вътреклетъчни структури, е ограничено биологични мембрани(лат. мембрана- „кожа“, „филм“) - най-тънките филми (с дебелина 3,5-10 nm), състоящи се главно от протеини и липиди.

Клетъчната мембрана(или плазмената мембрана) разделя съдържанието на всяка клетка от външна среда, гарантирайки неговата цялост.

Клетъчната мембрана е двоен слой (двоен слой) от молекули фосфолипиди. Те имат хидрофилна („глава”) и хидрофобна („опашка”) част. Хидрофобните зони са обърнати навътре, а хидрофилните - навън.

Биологичната мембрана съдържа протеини: интегрална(прониквайки през мембраната), полуинтегрален(потопен в единия край във външния или вътрешния липиден слой) и повърхностен(намира се от външната страна или в непосредствена близост до вътремембрани). Някои от тях се свързват с клетъчния цитоскелет и изпълняват функцията на канали и рецептори.

Мембраните могат също да съдържат въглехидрати, свързани с протеинови молекули ( гликопротеини) или липиди ( гликолипиди). Въглехидратите обикновено се намират на външна повърхностмембрани и изпълняват рецепторни функции.

Функции на мембраната

• бариера - осигурява регулиран, селективен, пасивен и активен метаболизъм със заобикаляща среда;
• транспорт - веществата се транспортират в и извън клетката през мембраната (хранителните вещества влизат в клетката, отстраняват крайните продукти на метаболизма, поддържат постоянна концентрация на йони);
• рецептор (свързване на хормони и други регулаторни молекули);
• при многоклетъчните организми осигурява контактите между клетките и образуването на тъкани.

Клетъчните мембрани имат полупропускливост, или селективна пропускливост. Те са проектирани по такъв начин, че да регулират процеса на транспортиране на вещества в клетката: някои вещества преминават, а други не. Глюкоза, аминокиселини и мастна киселинаи йони.

Има няколко механизма за навлизане на вещества в клетката или тяхното извеждане навън: дифузия, осмоза, активен транспортИ екзо-или ендоцитоза. Дифузията и осмозата са пасивни по природа - не изискват енергия. Останалите механизми идват с потребление на енергия.

Пасивен транспорт- процес на преминаване на вещества през мембрана без консумация на енергия. В този случай веществото се движи от област с висока концентрация към ниска, т.е. по концентрационен градиент.

Разграничават се следните видове пасивен транспорт:

• проста дифузия(за малки неутрални молекули (H 2 O, CO 2, O 2), както и хидрофобни органични вещества с ниско молекулно тегло, които лесно проникват през мембранните фосфолипиди по градиент на концентрация;
• улеснена дифузия(за хидрофилни молекули, транспортирани по концентрационен градиент, но с помощта на специални интегрални протеини, които образуват канали в мембраната, които осигуряват селективна пропускливост. За елементи като K, Na и Cl има свои собствени канали. Освен това калиевите канали са винаги отворен.

Активен транспорте преносът на вещества през мембрана срещу концентрационен градиент. Такъв трансфер изисква разход на енергия от клетката. Източникът на енергия обикновено е АТФ.