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.
Содержание Немного истории … Немного истории … Немного истории … Немного истории … Положения клеточной теории Положения клеточной теорииПоложения клеточной теорииПоложения клеточной теории Химический состав клетки Химический состав клеткиХимический состав клеткиХимический состав клетки Органоиды и части клетки Органоиды и части клеткиОрганоиды и части клеткиОрганоиды и части клетки Животная клетка Животная клеткаЖивотная клеткаЖивотная клетка Схема строения животной клетки Схема строения животной клеткиСхема строения животной клеткиСхема строения животной клетки Растительная клетка Растительная клеткаРастительная клеткаРастительная клетка Схема строения растительной клетки Схема строения растительной клеткиСхема строения растительной клеткиСхема строения растительной клетки Функции органоидов Функции органоидовФункции органоидовФункции органоидов Функции частей клеток Функции частей клетокФункции частей клетокФункции частей клеток
Немного истории… Оптический прибор приобрёл значение ценного инструмента благодаря усовершенствованиям знаменитого голландского изобретателя Левенгука. Гук - английский физик и ботаник, впервые приме- нивший микроскоп для исследования тканей бузины. Изучая бузину, заметил, что в состав ткани входит множество мелких образований – ячеек (клеток). Немецкие ботаник Шлейдан и физиолог Шванн создали клеточную теорию, состоящую из 4 постулатов. Шлейдан Шванн
Положения клеточной теории: 1.Клетка является структурно-функционнальной единицей, а также единицей развития всех живых организмов. 2.Клеткам присуще мембранное строение. 3.Ядро - главная составная часть клетки. 4.Клетки размножаются только делением. 5.Клеточное строение организма - свидетельство того, что растения и животные имеют единое происхождение.
Химический состав клетки Неорганический (в % на сухую массу) Органический (в % на сырую массу) Вода……………… Белки………………………..… Жиры Углеводы……………………....0,2-2 Нуклеиновые кислоты……… Низкомолекулярный вещества..0,1 Макроэлементы: Кислород………………..……65-75 Углерод……………….….… Водород………………….… Азот……………………….…...1,5-3 Магний…………………...0,02-0,03 Железо…………………0,01-0,015 Микроэлементы: Медь…………………………0,0002 Иод……………………....…..0,0001 Цинк…………………....…….0,0003 Ультрамикроэлементы: Уран Радий Не превышает 0, Золото..
Органоиды и части клетки Органоиды и части клетки (мембранные и немембранные компоненты). *Органоидами или органеллами называются части клетки, покрытые двойным слоем цитоплазматической мембраны: 1.Ядро 2. ЭПС 3. Комплекс Гольджи 4. Лизосомы 5. Митохондрии 6. Пластиды 7. Вакуоли *Частями клетки называют структуры, которые не покрыты двойной мембранной оболочкой: 1. Рибосомы 2. Клеточный центр (центриоли)2. Клеточный центр (центриоли) 3. Реснички и жгутики
1.Ядро Ядро - это самая крупная органелла клетки, в которой находятся молекулы ДНК и РНК. Ядрышко - это место сборки рибосом из рибосомных белков и рибосомных ДНК, синтезируемых в цитоплазме (может быть одно или несколько). Наружная мембрана Внутренняя мембрана Нити ДНК Ядерные поры Ядрышко
2.Эндоплазматическая сеть ЭПС - это органоид клетки, представляющий собой соединённые вместе канальцы и полости различной формы и величины, которые охватывают всю клетку. ЭПС бывают двух видов: шероховатая и гладкая. Шероховатая выглядит как система плоских слоёв, наружная сторона которых покрыта рибосомами. Гладкая выглядит как система тонких трубочек и цистерн, наружная сторона которых не покрыта рибосомами. Полости Свободные рибосомы Рибосомы, прикреплённые к мембранам
3.Комплекс Гольджи Комплекс Гольджи – это органоид клетки, основой которого является гладкая мембрана, образующая пакеты уплощённых цистерн, крупные вакуоли или мелкие пузырьки. Цистерны органоида соединены с каналами эндоплазматической сети. Синтезированные на мембранах сети белки, полисахариды, жиры транспортируются к комплексу и конденсируются внутри его структур. Мембраны Полости Пузырьки
4.Лизосомы Лизосомы – это самые мелкие из мембранных органелл клетки, они представляют собой пузырьки диаметром 0,5 мкм, содержащие гидролитические ферменты, способные расщеплять органические вещества. Расщепление веществ с помощью ферментов называет- ся лизисом. Лизосомы образуются из структур комплекса Гольджи: на концах комплекса «отшнуровываются» пузырьки, в которых вырабаты- вается лизин; находясь в цитоплазме, пузырьки превращаются в лизосомы. Цитоплазматическая мембрана Поры Гидролитические ферменты
5.Митохондрии Митохондрия – это органоид клетки («энергетическая станция»). Это палочковидные, нитевидные или шаровидные органеллы с диаметром около 7 мкм имеют наружную гладкую мембрану и внутреннюю мембрану, образующую многочисленные складки – кристы. На мембранах крист располагаются многочисленные ферменты, участвующие в энергетическом обмене. Число митохондрий может быстро увеличиться путём деления, что обусловлено наличием молекулы ДНК в их составе. Наружная мембрана Внутренняя мембрана Кристы ДНК Рибосомы
6.Пластиды Пластиды –это органоиды, присутствующие только в растительной клетке. Эти мембранные органеллы в зависимости от окраски можно разделить на лейко-, хромо-, и хлоропласты. Все пластиды могут переходить друг в друга. Лейкопласты - бесцветные пластинки, находящиеся в неосвещён- ных частях растения(картофель, лук). Хромопласты – цветные(жёлтые, красные, малиновые, оранжевые- пигмент ксантофилл) пластиды, располагаются в различных частях растений: в цветках, плодах, стеблях, листьях. Хлоропласты – зелёные пластиды(пигмент хлорофилл, см.рис.) Наружная мембрана Грана Тилакоид Грана Внутренняя мембрана Рибосомы Матрикс
7.Вакуоли Вакуоли – мембранные компоненты, которые накапливают в воду и растворённые в ней вещества. В растительных клетках на долю вакуолей приходится до 90 % объёма. Они поддерживают давление и поставляют молекулы воды, необходимые для фотосинтеза. Животные клетки имеют временные вакуоли, занимающие не более 5 % объёма. Эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы и вакуоли образуют единую вакуолярную систему, отдельные элементы которой могут переходить друг в друга при перестройке и изменении функции мембран.
1.Рибосомы Рибосомы – это сферические частицы диаметром нм, состоящие из двух субъединиц. Они содержат примерно равное количество белков и РНК. В зоне ядрышка формируются рибо- сомы, которые затем покидают ядро. В цитоплазме они могут располагаться свободно или быть прикреплёнными к наружной поверхности мембран эндоплазматической сети. Каждая рибосома состоит из большой и малой субъединицы. Большая субъединица Малая субъединица иРНК тРНК
2.Клеточный центр(центриоли) Клеточный центр - это часть клетки, которая состоит из двух очень маленьких телец цилиндрической формы, расположенных под прямым углом друг к другу. Эти тельца называются цент- риолями. Стенка центриоли состоит из 9 пучков, включающих по три микротрубочки. Центриоли относятся к самовоспроизводящимся органоидам цитоплазмы. Их воспроизведение осуществляется путём самосборки из белковых субъединиц. Микротрубочки Центриоли Клеточный центр
3.Реснички и жгутики Реснички и жгутики - это выросты цитоплазматической мембра- ны, имеющие диаметр около 0.25 мкм и содержащие в середине пучок параллельно расположенных микротрубочек. По всей длине этой части клетки тянутся микротрубочки - полые белковые цилиндры. Микротрубочки держатся на поверхности клетки за счёт базаль- ных телец – внутриклеточных структур, служащих опорой для ресничек и жгутиков. Жгутики отличаются от ресничек по длине. Движение ресничек на поверхности эукариотической клетки: слева-микрофотография движения ресничек, справа –схема движения отдельной реснички
Функции органоидов 1.Ядро и ядрышко - хранение, передача наследственной информации и образование малых субъединиц рибосом. 2.ЭПС - складирование белков и транспортизация веществ по трубоч- кам, канальцам и цистернам. 3.Аппарат Гольджи - синтез углеводов, жиров и лизосом, которые после образования складируются в нём. 4.Лизосомы - расщепление старых органоидов до более простых соеди- нений. 5.Митохондрии - расщепление АТФ, хранение части получившейся энергии и осуществление клеточного дыхания. 6.Пластиды - фотосинтез, в процессе которого образуются органические вещества и выделяется кислород. 7.Вакуоли - резервуары воды и растворённых в ней соединений, регулирует обмен веществ клетки.
Функции частей клетки 1.Рибосомы - синтез белка и образование полисом (множество рибосом, скачкообразно передвигающихся по иРНК в процессе трансляции). 2.Клеточный центр - служит для равномерного распределения хромосом и органоидов клетки при делении. 3.Реснички и жгутики - передвижение клеток.
По строению различные эукариотические клетки сходны. Но наряду со сходством между клетками организмов различных царств живой природы имеются заметные отличия. Они касаются как структурных, так и биохимических особенностей.
На рисунках представлено схематичное и объемное изображение животной и растительной клеток с расположением в них органелл и включений.
Рисунок 10 - Схемы строения животной клетки.
Цитоплазма клетки содержит ряд мельчайших структур, выполняющих разнообразные функции. Эти клеточные структуры, ограниченные мембранами, получили название органелл. Ядро, митохондрии, лизосомы, хлоропласты –это клеточные органеллы. Органеллы могут быть отделены от цитозоля однослойной или двухслойной мембраной.
Главная функция мембраны состоит в том, что через нее движутся различные вещества из клетки в клетку. Таким образом осуществляется обмен веществ между клетками и межклеточным веществом. Также растительная клетка имеет жесткую клеточную стенку над мембраной. Клеточные стенки соседних клеток разделены серединной пластинкой, а для осуществления обмена веществ в клеточных стенках имеется система отверстий – плазмодесм.
На рисунке 11 представлены схемы строения растительной клетки.
Рисунок 11 – Схемы строения растительной клетки
Для растительной клетки характерно наличие различных пластид, крупной центральной вакуоли, которая иногда отодвигает ядро к периферии, а также расположенной снаружи плазматической мембраны клеточной стенки, состоящей из целлюлозы. В клетках высших растений в клеточном центре отсутствует центриоль, встречающаяся только у водорослей. Резервным питательным углеводом в клетках растений является крахмал.
Итак, основные органеллы животной и растительной клетки:
ядро и ядрышко; рибосомы; эндоплазматическая сеть (ЭПС), аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли, митохондрии, пластиды, клеточный центр (центриоли)
Цитоплазма представляет собой внутреннюю полужидкую среду клеток, ограниченную плазматической мембраной, в которой располагаются ядро и другие органоиды . Важнейшая роль цитоплазмы заключается в объединении всех клеточных структур и обеспечении их химического взаимодействия.
Здесь же сосредоточены и разнообразные
§ включения (временные образования) - содержащие нерастворимые отходы обменных процессов и запасные питательные вещества;
§ вакуоли;
§ тончайшие трубочки и нити, образующие скелет клетки.
В состав цитоплазмы входят все виды органических и неорганических веществ. Основное вещество цитоплазмы содержит значительное количество белков и воды. В ней протекают основные процессы обмена веществ, она обеспечивает взаимосвязь ядра и всех органоидов и деятельность клетки как единой целостной живой системы. Цитоплазма постоянно движется, перетекает внутри живой клетки, перемещая вместе с собой различные вещества, включения и органоиды. Это движение называется циклозом.
В общих чертах
Клетка - элементарная структурная и функциональная единица всего живого. Строение растительной клетки обладает рядом отличительных особенностей, хотя и имеет множество схожих черт с клетками организмов остальных эукариотических царств -
Грибов и животных. Как и клетки всех эукариот, растительные клетки обладают цитоплазмой с оформленным ядром. Кроме того, растения имеют клеточную оболочку, которой нет в животных клетках. Начнем именно с этого элемента строения.
Клеточная оболочка
Особенности строения растительной клетки следует начинать рассматривать с наличия у нее твердой клеточной стенки. Жесткая оболочка выполняет множество различных функций. Прежде всего, механическую: стенка позволяет клетке сохранять четкую форму, поддерживает ее и защищает цитоплазматическую мембрану от негативного воздействия давления, возникающего внутри клетки. Кроме того, клеточная оболочка позволяет соседним клеткам осуществлять различные взаимодействия, защищает содержимое клетки и задает направление ее роста. Благодаря твердой стенке клетка остается цельной при высоком осмотическом давлении. Клеточная оболочка состоит из целлюлозы, пектиновых соединений, гемицеллюлозы и структурных белков.
Цитоплазма
Строение растительной клетки - это прежде всего особенности строения ее цитоплазмы. Цитоплазма - сложная структура, разделяющаяся на гиалоплазму (цитозоль) и органоиды. Цитозоль представляет собой среду, в которую погружены органоиды, от нее зависит протекание внутриклеточных биохимических процессов.
Цитоскелет, состоящий из микротрубочек и микрофиламентов, также определяют как часть гиалоплазмы. Он играет важнейшую роль в самых разнообразных процессах: делении клетки, транспорте веществ и др. В целом строение растительной клетки, а именно ее цитоплазмы, как было сказано выше, схоже со строением клеток организмов других царств, так что органоиды будут представлены весьма кратко. Рибосомы участвуют в синтезе белка. Цитоплазматическая мембрана выполняет множество различных функций, среди которых: отделение внутренней среды клетки от внешней, рецепторная функция, выборочная проводимость и многое другое. На ЭПР находятся различные соединения и рибосомы, в аппарате Гольджи накапливаются и выделяются важные для жизнедеятельности клетки вещества. Лизосомы и пероксисомы участвуют в выведении и разрушении ненужных клетке веществ. В митохондриях осуществляется синтез АТФ. Отличительные органоиды растительной клетки - центральная вакуоль и хлоропласты. Первая - полость, заполненная клеточным соком, окруженная мембраной и занимающая 90% объема клетки. Вторые позволяют осуществляться процессам фотосинтеза.
Ядро
В строение растительной клетки входит оформленное ядро. Оно имеет те же функции, что и ядра клеток всех эукариотов: это функции накопления и передачи наследственной информации. Органоид состоит из нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) и различных белков. Стоит отметить, что встречаются растительные клетки с несколькими ядрами, хотя, как правило, растения одноядерны.
Эта особенность была утеряна в далеком прошлом одноклеточными организмами, которые породили . Большинство клеток, как животных, так и растений, имеют размер от 1 до 100 мкм (микрометров) и поэтому видны только с помощью микроскопа.
Самые ранние ископаемые свидетельства животных датируются Вендским периодом (650-454 миллионов лет назад). Первое закончилось этим периодом, но в течение последующего , взрыв новых форм жизни привел к появлению многих основных групп фауны, известных сегодня. Есть свидетельства, что животные появились до раннего (505-438 миллионов лет назад).
Строение животных клеток
Схема строения клетки животных
- - самовоспроизводящиеся органеллы, состоящие из девяти пучков микротрубочек и встречающиеся только в клетках животных. Они помогают в организации деления клеток, но не являются существенными для этого процесса.
- - необходимы для передвижения клеток. В многоклеточных организмах реснички функционируют для перемещения жидкости или веществ вокруг неподвижной клетки, а также для или группы клеток.
- - сеть мешочков, которая производит, обрабатывает и переносит химические соединения внутри и снаружи клетки. Он связан с двуслойной ядерной оболочкой, обеспечивающей трубопровод между ядром и .
- Эндосомы - мембранно-связанные везикулы, образованные совокупностью сложных процессов, известных как , и обнаружены в цитоплазме практически любой клетки животных. Основным механизмом эндоцитоза является обратное тому, что происходит во время или клеточной секреции.
- - отдел распределения и доставки химических веществ клетки. Он модифицирует белки и жиры, встроенные в эндоплазматический ретикулум, а также подготавливает их к экспорту за пределы клетки.
- Промежуточные филаменты - широкий класс волокнистых белков, которые играют важную роль как структурных, так и функциональных элементов . Они функционируют как элементы, которые помогают поддерживать форму и жесткость клетки.
- - осуществляют пищеварительные функции, перерабатывая клеточные отходы.
- Микрофиламенты - нити из глобулярных белков, называемые актином. Эти филаменты являются преимущественно структурными по своей функции и важным компонентом цитоскелета.
- Микротрубочки - прямые, полые цилиндры, присутствующие в цитоплазме всех эукариотических клеток (у прокариот их нет) и выполняющие различные функции, от транспортировки до структурной поддержки.
- - продолговатые органеллы, которые находятся в цитоплазме каждой эукариотической клетки. В клетке животных они являются основными генераторами энергии, превращая кислород и питательные вещества в энергию.