Планреферата
1. Введение…1
2. Строение и функции оболочки клетки… 2
· Оболочкаклеток ......................................................................................2
· Плазматическаямембрана ...................................................................2
· Фагоцитоз..................................................................................................3
· Цитоплазма................................................................................................3
· Эндоплазматическаясеть .....................................................................4
· Рибосомы....................................................................................................4
· Митохондрии.............................................................................................4
· Пластиды.....................................................................................................5
· Аппарат Гольджи......................................................................................5
· Лизосомы.....................................................................................................6
· Клеточныйцентр ......................................................................................6
· Клеточныевключения............................................................................6
· Ядро...............................................................................................................6
3. Химическийсостав клетки. Неорганические вещества....6
· Атомныйи молекулярный состав клетки… 6
· Содержаниехимических элементов в клетке (таблица) ...............7
Введение
Цитология — наука о клетке. Наука оклетке называется цитологией (греч. «цитос»-клетка,«логос»-наука). Предмет цитологии — клетки многоклеточных животных и растений,а также одноклеточных организмов, к числу которых относятся бактерии,простейшие и одноклеточные водоросли. Цитология изучает строение и химическийсостав клеток, функции внутриклеточных структур, функции клеток в организмеживотных и растений, размножение и развитие клеток, приспособления клеток кусловиям окружающей среды. Современная цитология — наука комплексная. Она имеетсамые тесные связи с другими биологическими науками, например с ботаникой,зоологией, физиологией, учением об эволюции органического мира, а также смолекулярной биологией, химией, физикой, математикой. Цитология — одна изотносительно молодых биологических наук, ее возраст около 100 лет. Возраст жетермина “клетка” насчитывает свыше 300 лет. Впервые название «клетка» всередине XVII в. применил Р.Гук. Рассматривая тонкий срез пробки с помощью микроскопа,Гук увидел, что пробка состоит из ячеек — клеток.
Клеточная теория. В середине XIX столетия наоснове уже многочисленных знаний о клетке Т. Шванн сформулировал клеточнуютеорию (1838). Он обобщил имевшиеся знания о клетке и показал, что клеткапредставляет основную единицу строения всех живых организмов, что клеткиживотных и растений сходны по своему строению. Эти положения явились важнейшимидоказательствами единства происхождения всех живых организмов, единство всегоорганического мира. Т. Шван внес в науку правильноепонимание клетки как самостоятельной единицы жизни, наименьшей единицы живого:вне клетки нет жизни.
Изучение химической организации клеткипривело к выводу, что именно химические процессы лежат в основе ее жизни, чтоклетки всех организмов сходны по химическому составу, у них однотипно протекаютосновные процессы обмена веществ. Данные о сходстве химического состава клетокеще раз подтвердили единство всего органического мира.
Современная клеточная — теория включаетследующие положения:
клетка — основная единица строения и развитиявсех живых организмов, наименьшая единица живого;
клетки всех одноклеточных и многоклеточныхорганизмов сходны ( гомологичны ) по своему строению,химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ;
размножение клеток происходит путем ихделения, и каждая новая клетка образуется в результате деления исходной(материнской) клетки;
в сложных многоклеточных организмах клеткиспециализированы по выполняемой ими функции и образуют ткани; из тканей состояторганы, которые тесно связаны между собой и подчинены нервным и гуморальнымсистемам регуляции.
Исследования клетки имеют большое значениедля разгадки заболеваний. Именно в клетках начинают развиваться патологическиеизменения, приводящие к возникновению заболеваний. Чтобы понять роль клеток вразвитии заболеваний, приведем несколько примеров. Одно из серьезныхзаболеваний человека — сахарный диабет. Причина этого заболевания — недостаточная деятельность группы клеток поджелудочной железы, вырабатывающихгормон инсулин, который участвует в регуляции сахарного обмена организма.Злокачественные изменения, приводящие к развитию раковых опухолей, возникаюттакже на уровне клеток. Возбудители кокцидиоза — опасного заболевания кроликов,кур, гусей и уток — паразитические простейшие — кокцидии проникают в клеткикишечного эпителия и печени, растут и размножаются в них, полностью нарушаютобмен веществ, а затем разрушают эти клетки. У больных кокцидиозом животныхсильно нарушается деятельность пищеварительной системы и при отсутствии леченияживотные погибают. Вот почему изучение строения, химического состава, обменавеществ и всех проявлений жизнедеятельности клеток необходимо не только вбиологии, но также в медицине и ветеринарии.
Изучение клеток разнообразных одноклеточных имногоклеточных организмов с помощью светооптического и электронного микроскоповпоказало, что по своему строению они разделяются на две группы. Одну группусоставляют бактерии и сине-зеленые водоросли. Эти организмы имеют наиболеепростое строение клеток. Их называют доеденными (прокариотами), так как у нихнет оформленного ядра (греч. «картон»-ядро) и нет многих структур, которыеназывают органоидами. Другую группу составляют все остальные организмы: отодноклеточных зеленых водорослей и простейших до высших цветковых растений,млекопитающих, в том числе и человека. Они имеют сложно устроенные клетки,которые называют ядерными (эукариотическими). Этиклетки имеют ядро и органоиды, выполняющие специфические функции.
Особую, неклеточную форму жизни составляютвирусы, изучением которых занимается вирусология.
Строениеи функции оболочки клетки
Клетка любого организма, представляетсобой целостную живую систему. Она состоит из трех неразрывно связанных междусобой частей: оболочки, цитоплазмы и ядра. Оболочка клетка осуществляет непосредственноевзаимодействие с внешней средой и взаимодействие с соседними клетками (вмногоклеточных организмах).
Оболочкаклеток.Оболочка клеток имеетсложное строение. Она состоит из наружного слоя и расположенной под нимплазматической мембраны. Клетки животных и растений различаются по строению ихнаружного слоя. У растений, а также у бактерий, сине-зеленых водорослей и грибовна поверхности клеток расположена плотная оболочка, или клеточная стенка. Убольшинства растений она состоит из клетчатки. Клеточная стенка играетисключительно важную роль: она представляет собой внешний каркас, защитнуюоболочку, обеспечивает тургор растительных клеток: через клеточную стенкупроходит вода, соли, молекулы многих органических веществ.
Наружный слой поверхности клеток животных вотличие от клеточных стенок растений очень тонкий, эластичный. Он не виден всветовой микроскоп и состоит из разнообразных полисахаридов и белков. Поверхностныйслой животных клеток получил название гликокаликс.
Гликокаликсвыполняет прежде всего функцию непосредственной связи клеток животных с внешнейсредой, со всеми окружающими ее веществами. Имея незначительную толщину (меньше1 мкм), наружный слой клетки животных не выполняет опорной роли, какаясвойственна клеточным стенкам растений. Образование гликокаликса,так же как и клеточных стенок растений, происходит благодаря жизнедеятельностисамих клеток.
Плазматическаямембрана. Под гликокаликсом и клеточной стенкой растений расположена плазматическаямембрана (лат. “мембрана»-кожица, пленка), граничащая непосредственно сцитоплазмой. Толщина плазматической мембраны около 10 нм, изучение ее строенияи функций возможно только с помощью электронного микроскопа.
В состав плазматической мембраны входятбелки и липиды. Они упорядочено расположены и соединены друг с другомхимическими взаимодействиями. По современным представлениям молекулы липидов вплазматической мембране расположены в два ряда и образуют сплошной слой.Молекулы белков не образуют сплошного слоя, они располагаются в слое липидов,погружаясь в него на разную глубину.
Молекулы белка и липидов подвижны, чтообеспечивает динамичность плазматической мембраны.
Плазматическая мембрана выполняет многоважных функций, от которых завидят жизнедеятельность клеток. Одна из такихфункций заключается в том, что она образует барьер, отграничивающий внутреннеесодержимое клетки от внешней среды. Но между клетками и внешней средойпостоянно происходит обмен веществ. Из внешней среды в клетку поступает вода,разнообразные соли в форме отдельных ионов, неорганические и органическиемолекулы. Они проникают в клетку через очень тонкие каналы плазматическоймембраны. Во внешнюю среду выводятся продукты, образованные в клетке. Транспортвеществ- одна из главных функций плазматической мембраны. Через плазматическуюмембрану из клети выводятся продукты обмена, а также вещества, синтезированныев клетке. К числу их относятся разнообразные белки, углеводы, гормоны, которыевырабатываются в клетках различных желез и выводятся во внеклеточную среду в формемелких капель.
Клетки, образующие у многоклеточных животныхразнообразные ткани ( эпителиальную, мышечную и др.), соединяются друг с другомплазматической мембраной. В местах соединения двух клеток мембрана каждой изних может образовывать складки или выросты, которые придают соединениям особуюпрочность.
Соединение клеток растений обеспечиваетсяпутем образования тонких каналов, которые заполнены цитоплазмой и ограниченыплазматической мембраной. По таким каналам, проходящим через клеточныеоболочки, из одной клетки в другую поступают питательные вещества, ионы,углеводы и другие соединения.
На поверхности многих клеток животных,например различных эпителиев, находятся очень мелкие тонкие выросты цитоплазмы,покрытые плазматической мембраной, — микроворсинки.Наибольшее количество микроворсинок находится наповерхности клеток кишечника, где происходит интенсивное переваривание ивсасывание переваренной пищи.
Фагоцитоз. Крупные молекулы органических веществ,например белков и полисахаридов, частицы пищи, бактерии поступают в клеткупутем фагоцита (греч. “фагео” — пожирать). В фагоцитенепосредственное участие принимает плазматическая мембрана. В том месте, гдеповерхность клетки соприкасается с частицей какого-либо плотного вещества, мембранапрогибается, образует углубление и окружает частицу, которая в “мембраннойупаковке” погружается внутрь клетки. Образуется пищеварительная вакуоль и в нейперевариваются поступившие в клетку органические вещества.
Цитоплазма. Отграниченная от внешней средыплазматической мембраной, цитоплазма представляет собой внутреннюю полужидкуюсреду клеток. В цитоплазму эукариотических клетокрасполагаются ядро и различные органоиды. Ядро располагается в центральнойчасти цитоплазмы. В ней сосредоточены и разнообразные включения — продуктыклеточной деятельности, вакуоли, а также мельчайшие трубочки и нити, образующиескелет клетки. В составе основного вещества цитоплазмы преобладают белки. Вцитоплазме протекают основные процессы обмена веществ, она объединяет в одноцелое ядро и все органоиды, обеспечивает их взаимодействие, деятельность клеткикак единой целостной живой системы.
Эндоплазматическаясеть.Всявнутренняя зона цитоплазмы заполнена многочисленными мелкими каналами иполостями, стенки которых представляют собой мембраны, сходные по своейструктуре с плазматической мембраной. Эти каналы ветвятся, соединяются друг сдругом и образуют сеть, получившую название эндоплазматической сети.
Эндоплазматическая сеть неоднородна по своемустроению. Известны два ее типа — гранулярная и гладкая. На мембранах каналов иполостей гранулярной сети располагается множество мелких округлых телец — рибосом,которые придают мембранам шероховатый вид. Мембраны гладкой эндоплазматическойсети не несут рибосом на своей поверхности.
Эндоплазматическая сеть выполняет многоразнообразных функций. Основная функция гранулярной эндоплазматической сети — участие в синтезе белка, который осуществляется в рибосомах.
На мембранах гладкой эндоплазматической сетипроисходит синтез липидов и углеводов. Все эти продукты синтеза накапливаются н каналах и полостях, а затем транспортируются к различныморганоидам клетки, где потребляются или накапливаются в цитоплазме в качествеклеточных включений. Эндоплазматическая сеть связывает между собой основныеорганоиды клетки.
Рибосомы. Рибосомы обнаружены в клетках всехорганизмов. Это микроскопические тельца округлой формы диаметром 15-20 нм.Каждая рибосома состоит из двух неодинаковых по размерам частиц, малой и большой.
В одной клетке содержится много тысячрибосом, они располагаются либо на мембранах гранулярной эндоплазматическойсети, либо свободно лежат в цитоплазме. В состав рибосом входят белки и РНК.Функция рибосом — это синтез белка. Синтез белка — сложный процесс, которыйосуществляется не одной рибосомой, а целой группой, включающей до несколькихдесятков объединенных рибосом. Такую группу рибосом называют полисомой. Синтезированные белки сначала накапливаются вканалах и полостях эндоплазматической сети, а затем транспортируются корганоидам и участкам клетки, где они потребляютя.Эндоплазматическая сеть и рибосомы, расположенные на ее мембранах, представляютсобой единый аппарат биосинтеза и транспортировки белков.
Митохондрии. В цитоплазме большинства клетокживотных и растений содержатся мелкие тельца (0,2-7 мкм) — митохондрии (греч. «митос» — нить, «хондрион» — зерно, гранула).
Митохондрии хорошо видны в световой микроскоп,с помощью которого можно рассмотреть их форму, расположение, сосчитатьколичество. Внутреннее строение митохондрий изучено с помощью электронного микроскопа.Оболочка митохондрии состоит из двух мембран — наружной и внутренней. Наружнаямембрана гладкая, она не образует никаких складок и выростов. Внутренняямембрана, напротив, образует многочисленные складки, которые направлены вполость митохондрии. Складки внутренней мембраны называют кристами(лат. «криста» — гребень, вырост) Число крист неодинаково в митохондриях разных клеток. Их можетбыть от нескольких десятков до нескольких сотен, причем особенно много крист в митохондриях активно функционирующих клеток,например мышечных.
Митохондрии называют «силовыми станциями»клеток» так как их основная функция — синтез аденозинтрифосфорной кислоты(АТФ). Эта кислота синтезируется в митохондриях клеток всех организмов и представляетсобой универсальный источник энергии, необходимый для осуществления процессовжизнедеятельности клетки и целого организма.
Новые митохондрии образуются делением ужесуществующих в клетке митохондрий.
Пластиды. В цитоплазме клеток всех растенийнаходятся пластиды. В клетках животных пластиды отсутствуют. Различают триосновных типа пластид: зеленые — хлоропласты; красные, оранжевые и желтые — хромопласты; бесцветные — лейкопласты.
Хлоропласт. Эти органоиды содержатся в клеткахлистьев и других зеленых органов растений, а также у разнообразных водорослей.Размеры хлоропластов 4-6 мкм, наиболее часто они имеют овальную форму. У высшихрастений в одной клетке обычно бывает несколько десятков хлоропластов. Зеленыйцвет хлоропластов зависит от содержания в них пигмента хлорофилла. Xлоропласт — основной органоид клеток растений, в которомпроисходит фотосинтез, т. е. образование органических веществ (углеводов) изнеорганических (СО2 и Н2О) при использовании энергии солнечного света.
По строению хлоропласты сходны смитохондриями. От цитоплазмы хлоропласт отграничен двумя мембранами — наружнойи внутренней. Наружная мембрана гладкая, без складок и выростов, а внутренняяобразует много складчатых выростов, направленных внутрь хлоропласта. Поэтомувнутри хлоропласта сосредоточено большое количество мембран, образующих особыеструктуры — граны. Они сложены наподобие стопки монет.
В мембранах гран располагаются молекулыхлорофилла, потому именно здесь происходит фотосинтез. В хлоропластахсинтезируется и АТФ. Между внутренними мембранами хлоропласта содержатся ДНК,РНК. и рибосомы. Следовательно, в хлоропластах, так же как и в митохондриях, происходитсинтез белка, необходимого для деятельности этих органоидов. Хлоропластыразмножаются делением.
Хромопласты находятся в цитоплазме клеток разныхчастей растений: в цветках, плодах, стеблях, листьях. Присутствием хромопластовобъясняется желтая, оранжевая и красная окраска венчиков цветков, плодов,осенних листьев.
Лейкопласты. находятсяв цитоплазме клеток неокрашенных частей растений, например в стеблях, корнях,клубнях. Форма лейкопластов разнообразна.
Хлоропласты, хромопласты и лейкопластыспособны клетка взаимному переходу. Так при созревании плодов или измененииокраски листьев осенью хлоропласты превращаются в хромопласты, а лейкопластымогут превращаться в хлоропласты, например, при позелененииклубней картофеля.
Аппарат Гольджи.Вомногих клетках животных, например в нервных, он имеет форму сложной сети,расположенной вокруг ядра. В клетках растений и простейших аппарат Гольджи представлен отдельными тельцами серповидной илипалочковидной формы. Строение этого органоида сходно в клетках растительных иживотных организмов, несмотря на разнообразие его формы.
В состав аппарата Гольдживходят: полости, ограниченные мембранами и расположенные группами (по 5-10);крупные и мелкие пузырьки, расположенные на концах полостей. Все эти элементысоставляют единый комплекс.
Аппарат Гольдживыполняет много важных функций. По каналам эндоплазматической сети к немутранспортируются продукты синтетической деятельности клетки — белки, углеводы ижиры. Все эти вещества сначала накапливаются, а затем в виде крупных и мелкихпузырьков поступают в цитоплазму и либо используются в самой клетке в процессеее жизнедеятельности, либо выводятся из нее и используются в организме.Например, в клетках поджелудочной железы млекопитающих синтезируются пищеварительныеферменты, которые накапливаются в полостях органоида. Затем образуютсяпузырьки, наполненные ферментами. Они выводятся из клеток в протокподжелудочной железы, откуда перетекают в полость кишечника. Еще одна важнаяфункция этого органоида заключается в том, что на его мембранах происходитсинтез жиров и углеводов (полисахаридов), которые используются в клетке икоторые входят в состав мембран. Благодаря деятельности аппарата Гольджи происходят обновление и рост плазматической мембраны.
Лизосомы.Представляют собой небольшие округлыетельца. От Цитоплазмы каждая лизосома отграничена мембраной. Внутри лизосомынаходятся ферменты, расщепляющие белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты.
К пищевой частице, поступившей в цитоплазму,подходят лизосомы, сливаются с ней, и образуется одна пищеварительная вакуоль,внутри которой находится пищевая частица, окруженная ферментами лизосом.Вещества, образовавшиеся в результате переваривания пищевой частицы, поступаютв цитоплазму и используются клеткой.
Обладая способностью к активномуперевариванию пищевых веществ, лизосомы участвуют в удалении отмирающих впроцессе жизнедеятельности частей клеток, целых клеток и органов. Образованиеновых лизосом происходит в клетке постоянно. Ферменты, содержащиеся в лизосомах,как и всякие другие белки синтезируются на рибосомах цитоплазмы. Затем этиферменты поступают по каналам эндоплазматической сети к аппарату Гольджи, в полостях которого формируются лизосомы. В такомвиде лизосомы поступают в цитоплазму.
Клеточный центр. В клетках животных вблизи ядра находится органоид,который называют клеточным центром. Основную часть клеточного центра составляютдва маленьких тельца — центриоли, расположенные в небольшом участке уплотненнойцитоплазмы. Каждая центриоль имеет форму цилиндра длиной до 1 мкм. Центриолииграют важную роль при делении клетки; они участвуют в образовании веретенаделения.
Клеточныевключения.Кклеточным включениям относятся углеводы, жиры и белки. Все эти веществанакапливаются в цитоплазме клетки в виде капель и зерен различной величины иформы. Они периодически синтезируются в клетке и используются в процессе обменавеществ.
Ядро. Каждаяклетка одноклеточных и многоклеточных животных, а также растений содержит ядро.Форма и размеры ядра зависят от формы и размера клеток. В большинстве клетокимеется одно ядро, и такие клетки называют одноядерными. Существуют такжеклетки с двумя, тремя, с несколькими десятками и даже сотнями ядер. Это — многоядерные клетки.
Ядерный сок — полужидкое вещество, котороенаходится под ядерной оболочкой и представляет внутреннюю среду ядра.
Химический состав клетки. Неорганические вещества
Атомныйи молекулярный состав клетки. Вмикроскопической клетке содержится несколько тысяч веществ, которые участвуют вразнообразных химических реакциях. Химические процессы, протекающие в клетке,-одно из основных условий ее жизни, развития и функционирования.
Все клетки животных и растительныхорганизмов, а также микроорганизмов сходны по химическому составу, что свидетельствуето единстве органического мира.
Содержаниехимических элементов в клетке
Элементы Количество (в %) Элементы Количество (в %)
Кислород 65-75 Кальций 0,04-2,00
Углерод 15-16 Магний 0,02-0,03
Водород 8-10 Натрий 0,02-0,03
Азот 1,5-3,0 Железо 0,01-0,015
Фосфор 0,2-1,0 Цинк 0,0003
Калий 0,15-0,4 Медь 0,0002
Сера 0,15-0,2 Йод 0,0001
Хлор 0,05-0,1 Фтор 0,0001
В таблице приведены данные об атомном составеклеток. Из 109 элементов периодической системы Менделеева в клетках обнаруженозначительное их большинство. Особенно велико содержание в клетке четырехэлементов — кислорода, углерода, азота и водорода. В сумме они составляют почти98% всего содержимого клетки. Следующую группу составляют восемь элементов,содержание которых в клетке исчисляется десятыми и сотыми долями процента. Этосера, фосфор, хлор, калий, магний, натрий, кальций, железо. В сумме онисоставляют 1.9%. Все остальные элементы содержатся в клетке в исключительномалых количествах (меньше 0,01%)
Таким образом, в клетке нет каких-нибудьособенных элементов, характерных только для живой природы. Это указывает насвязь и единство живой и неживой природы. На атомном уровне различий междухимическим составом органического и не органического мира нет. Различия обнаруживаютсяна более высоком уровне организации — молекулярном.