На головну

будова клітини

  1. III. ОРГАНІЗАЦІЙНА БУДОВА
  2. O побудова повних і несуперечливих моделей ІС
  3. SolidWorks. Побудова об'ємної моделі витягуванням по траєкторії. Масиви.
  4. SolidWorks. Побудова об'ємної моделі по перетинах. Оболонка.
  5. А5. Побудова речень із дієприслівниковими оборотом
  6. Атомно-кристалічна будова металів

Сьогодні у нас не викликає сумніву, що все живе складається з клітин, розглянемо ж дуже коротко будова клітини і основні положення сучасної генетики (більш докладно ці питання викладені в численних підручниках), які необхідно знати, щоб правильно і глибоко зрозуміти суть і еволюційну спрямованість біологічних процесів, генетичних і селекційних основ існування генотипів, заснованих на взаємодії генотип-середовище і нової аксіомі біології, а також еволюцію інформаційних систем на рівні живої матерії, що забезпечують методичний і методологічний фундамент всієї науки біології. Матеріал з генетики викладено на основі роботи професора А. П. Голощапова (2001) і Н. Грін, У. Стаут, Д. Тейлор (1993) з деякими нашими доповненнями і інтерпретаціями передачі генетичної інформації від покоління до покоління.

Малюнок 4 Схема будови еукаріотичної клітини.

1, 2 - оболонка клітини; 3 - пори; 4 - оболонка ядра; 5 - ендоплазматична мережа; 6 - апарат Гольджі; 7 - ядро ??з ядерцем; 8 - мітохондрія; 9 - краплі жиру; 10 - вакуоль; 11 - крохмальні зерна; 12 - хлоропласт; 13 - протопластіда; 14 - рибосоми.

Еволюційно існування живої матерії пов'язано з клітинної організацією і матричних принципом передачі інформації. Найближче до суті поняття інформації варто її визначення, що існує в радіотехніці: інформація - Це структурна зміна або модуляція за законом кодування постійного високочастотного сигналу по всьому або вибірковим його параметрам: амплітуді, фазі, частоті, тривалості імпульсів або частоти їх прямування.

 Форми існування життя і їх функціонування пов'язане з типами клітин. У природі існує велика різноманітність (спеціалізація) клітин, що розрізняються за розмірами, формою, хімічним особливостям, виконуваних функцій. Але існує лише два типи клітинної організації - прокариотический и еукаріотичний.

Еукаріотичний тип поділяють на два підтипи. Перший характерний найпростішим організмам, другий - багатоклітинних.

клітинам прокариотического типу (рисунок 5) властиві малі розміри (0.5 ... 3.0 мкм), відсутність відокремленого ядра, розвиненої системи мембран. Генетичний матеріал представлений єдиною кільцевою хромосомою, позбавленої гістонів білків (ДНК). Реакція клітини прокаріотів лужна. Час, необхідний для утворення двох дочірніх клітин, мало і обчислюється десятками хвилин. До прокаріотів відносяться бактерії в усьому їх різноманітті (еубактеріі, архебактерии, ціанобактерії).

До еукаріот відносяться зелені рослини, гриби і тварини. У клітці еукаріот є даний ядро, воно оточене подвійною мембраною, клітинна структура оформлена оболонкою (малюнок 4).

принцип компартментаціі

Висока впорядкованість еукаріотичної клітини, поділ речовин і процесів у ній досягається за рахунок компартментаціі її обсягу - підрозділи на відсіки, що відрізняються ферментним складом. Окремий компартмент може бути представлений як цілої органел (лізосоми), так і її частиною (внутрішній простір мітохондрій). Окремі компартменти в клітці представлені десятками, сотнями і тисячами одиниць і їх співвідношення обумовлює її спеціалізацію на рівні організму.

Компартментація можлива завдяки біологічних мембран (рисунок 4, і ін.). Вони виконують ряд функцій - бар'єрну, регуляторну, розміщення ферментних комплексів та ін. Спеціалізація різних компартментов забезпечується спеціалізацією мембран. Наявність в мембранах гидрофильного білкового шару робить можливим здійснення в компартментах реакцій у водних розчинах; присутність в них ліпідів дозволяє утворювати компартменти для реакцій в неводному середовищі. При цьому наявність молекулярного шару води між молекулами білка дозволяє клітці швидко і постійно реагувати на зовнішнє електромагнітне вплив (Галль, 2006, 2009; Зенін, 2007;Петров, 2011)

Запропоновано декілька схем взаємовідносин в мембрані основних хімічних компонентів - білків і ліпідів, а також речовин, які містяться на поверхні мембран. Найбільшим визнанням користується гіпотеза, згідно з якою мембрана складена з бімолекулярного шару ліпідів. Гідрофобні їх ділянки повернені один до одного, а гідрофільні знаходяться на зовнішній поверхні. Різноманітні білкові молекули вбудовані в ліпідний шар, або знаходяться на його поверхні.

Звісно ж, що мембрана пронизана ультрамікроскопічних порами, Через які проходять певні речовини. Можливість проходження речовин через мембрану залежить від розмірів їх молекул, електричного заряду, від наявності та кількості молекул води, пов'язаної з даною молекулою. У рослин є також товста клітинна оболонка, що складається з целюлози. Через отвори в клітинних стінках сусідні клітини з'єднуються між собою за допомогою тяжів цитоплазми. Мабуть, це дозволяє здійснюватися обміну речовин і сигнальним інформаційним функцій.

клітинне ядро

Кожна еукаріотична клітина містить невелику кулясту або овальну органеллу, звану ядром (Рисунок 4).

ядро оточує ядерна оболонка, Що складається з двох елементарних мембран. Вона відокремлює внутріядерні компоненти від цитоплазми, регулює переміщення речовин з ядра в цитоплазму і назад. Зовнішній шар зовнішньої ядерної мембрани без перерви переходить в мембрани ендоплазматичної мережі і комплексу Гольджі (малюнки 5, 4). Внутрішня мембрана на всьому своєму протязі стелить білковим шаром, званим щільною платівкою. щільна платівка виконує опорну функцію. Перенуклеарное простір, Розташоване між внутрішньою і зовнішньою мембранами ядерної оболонки, має сполучення з ендоплазматичної мережею. Передбачається, що в ядерній оболонці є пори, через які проходять молекули мРНК. Діаметр пор становить приблизно 80 ... 90 нм. Число пір тим більше, чим вище функціональна активність клітини.

Вміст ядра складається з ядерної плазми (каріоплазми) і занурених в неї ядерець (Поз. 7). Вважають, що в ядерцях йде синтез рРНК. У полісом є область, в межах якої розташовуються ділянки декількох хромосом, що кодують Хвороби. Ця область називається ЯДЕРЦЕВОГО організатором.

Каріоплазма складається з двох компонентів - каріолімфа (ядерного соку) и хромосом. У стані спокою (в періоди між поділами) хромосоми невиразні, а замість них видно мережу з тяжів і зерен, в сукупності іменованих хроматином. Перед початком розподілу тяжі і зерна ущільнюються в компактні освіти, власне і звані хромосомами.

мітохондрії

мітохондрії (Рисунок 6) - це органели складної структури, сферичної або паличкоподібні форми. Їх діаметр становить близько 0,5 мкм, довжина - 5 ... 10 мкм. Мітохондрії покриті подвійними мембранами. Зовнішня мембрана має гладке будова, внутрішня утворює численні складки (Крісті) І трубчасті впячивания (Тубуль). Простір, обмежений внутрішньою мембраною, містить матрикс органели.

Головнафункція мітохондрій - ферментативне окислення органічних субстратів з накопиченням вивільняється енергії в макроергічних зв'язках АТФ. Набір ферментів, які беруть участь в окисного фосфорилювання, міститься в мітохондріальному матриксе.

мітохондрії - Одні з небагатьох органел, здатних до часткового самовідтворення. Апарат біосинтезу мітохондрій представлений декількома кільцевими молекулами ДНК, транспортними РНК, комплексом ферментів реплікації ДНК, транскрипції мРНК і трансляції білків. Біосинтетичний апарат мітохондрій практично такий же, що і прокаріот. Цікавою особливістю мітохондрій є те, що їх власний набір генетичного матеріалу кодує лише частину інформації, необхідної для їх самовідтворення; інша частина інформації закодована в ядерній ДНК.

Пластида

Пластида є тільки в рослинних клітинах і тісно пов'язані з процесами обміну, що протікають в них. Пластида містять різноманітні барвники: хлоропласти - Хлорофіл і деякі інші каротиноїди, хромопласти - Каротин і ксантофилл. Лейкопласти не містять фарбувальних пігментів, в них накопичуються різноманітні допоміжні матеріали - крохмаль (амілопласти), Жири (ліпідопласти), Білки (протеінопласти).

Найбільш дослідженими є хлоропласти. Це і зрозуміло: вивчення будови і функціонування хлоропластів є складовою частиною пізнання процесу фотосинтезу.

Зовні пластиди постають як дископодібні освіти діаметром 5 мкм і товщиною 1 мк. Вони складаються з пластинок, або дисків, щільно покладених один на одного. Усередині пластид знаходяться тільця, іменовані гранами, які і містять виробляються ними речовини. Завдяки багатошаровому розміщенню гран з хлорофілом збільшується поверхня, що сприяє кращому засвоєнню гамма-квантів світла і, можливо, сприяє переносу енергії. Внутрішній простір хлоропластів, не зайняте гранами, заповнене матриксом, або стромою. Зовні хлоропласти покриті подвійною мембраною.

В одній рослинній клітині міститься приблизно від 20 до 40 хлоропластів.

Основна функція хлоропластів полягає в участі в процесі фотосинтетичного фосфорилювання. Цікаво відзначити, що в ході фотофосфорилування в зелених рослинах синтезується в 30 разів більше АТФ, ніж в їх мітохондріях в процесі окисного фосфорилювання, а кількість хлоропластів в рослинах багато разів перевищують кількість мітохондрій.

 Поряд з мітохондріями хлоропласти відносяться до напівавтономним органоидам. Вони володіють власним генетичним і биосинтетическим апаратом. Структурна організація ДНК і рибосом хлоропластів дуже схожа на відповідну організацію прокаріотів. Ця обставина часто використовується для обгрунтування симбіотичного гіпотези виникнення клітини еукаріотів.

Ендоплазматична мережа. Комплекс Гольджі. Вакуолі.

Ендоплазматична мережа (ЕРС) являє собою велику систему бульбашок, мікроканальців і порожнин (або цистерн) вкрай різноманітною морфології (малюнок 7). Поверхня ЕРС утворена звичайними внутрішньоклітинними мембранами. Елементи ЕРС виконують різноманітні функції. Часто до поверхні ЕРС прикріплюються рибосоми, які відіграють головну роль у біосинтезі білка. В цьому випадку ЕРС називають шорсткою на відміну від гладкої, яка не має контакту з рибосомами. ЕРС оточує і ядро, має вона зв'язок і з мітохондріями. Вважають, що ЕРС виконує три основні функції - транспорту білків, Що виробляються в рибосомах, зберігання речовин, а також синтезу ліпідів і стероїдів.

Структуру, відому як комплекс Гольджі (рисунок 7), понад сто років тому відкрив італійський вчений Камілло Гольджі. Комплекс Гольджі являє собою стоси з сплощені замкнутих, оточених подвійною мембраною дисків. Ці стопки називають діктіосоме. Від одного краю йде безперервне отшнуровиванія бульбашок, зате на іншому відбувається їх регенерація. Функцією комплексу Гольджі є завершальна стадія освіти ферментів, різних секретів, наприклад, ефірних масел і слизу. Він також сортує молекули білків і направляє їх строго за призначенням.

Вакуолі (рісунок4) - це заповнені рідиною мембранні мішки. Від цитоплазми вони відокремлені мембраною, іменованої тонопластом. Вакуолі є головним осмотическим простором клітини, що забезпечує її тургор. Вони також виконують функцію вмістилища різноманітних речовин - як запасних, так і відходів. Серед речовин, які виявляються в вакуолях, назвемо алкалоїди, таніни, латекси, цукру, мінеральні солі, пігменти. Так як в вакуолях рослинних клітин містяться гідролітичні ферменти, то вважається, що вони виконують травну функцію, т. Е. Є аналогом лізосом клітин тварин.

рибосоми

Рибосоми - найдрібніші клітинні органели (рисунок 4, поз. 14 і малюнок 8), які за формою нагадують сплющені сфероїди. Їх розмір становить приблизно 25 ? 15 нм. Існує два типи рибосом. Більші зустрічаються в цитоплазмі клітин еукаріот, дрібніші характерні для прокаріотів, а також мітохондрій і пластид еукаріотів. Більші називають також 80S-рибосоми, дрібніші - 70S-рибосоми. Латинська літера S в назві - скорочення від "Сведберг", одиниця швидкості седиментації частинок при центрифугуванні, названої на честь творця методу ультрацентрифугирования шведського вченого Теодора Сведберга, цифри кількісно характеризують цю швидкість. Константа седиментації 70S відповідає молекулярній масі частки 2,7 ? 106 дальтон, 80S - молекулярної масі 4 ? 106 дальтон.

Рибосома складається з двох субодиниць - великий и малої. Тонка структура рибосом вивчена ще недостатньо повно. Встановлено, що субодиниці є пористі, сильно гідратованих структури, при спеціальному фарбуванні на зрізі, що нагадують 4 - або 6-променеві зірки.

Основними компонентами рибосом є РНК і білок, частка яких від маси частинки становить приблизно по 50%. Рибосомная РНК еукаріот синтезується в полісом. Остаточне складання рибосом, включаючи з'єднання субодиниць і освіту полісом - Груп з кількох рибосом, що є якоюсь подобою бус, - відбувається в цитоплазмі.

Кількість рибосом в клітці вельми значно. Так, в бактеріальної клітці їх число досягає 10 000, а в еукаріотичної їх в кілька разів більше. Частина рибосом вільно розміщується в цитоплазмі, інша частина прикріплюється до ЕРС. Зустрічаються рибосоми також в мітохондріях і пластидах.

Рибосоми - головне "дійова особа" в синтезі білка. Саме на рибосомах відбувається строго послідовне з'єднання амінокислот, що забезпечує задану первинну структуру білка. Будова рибосом забезпечує певне положення відносно один одного матричної РНК, транспортної РНК з приєднаною до неї амінокислотою і зростаючої поліпептидного ланцюга, без чого біосинтез неможливий (рісунок8).

Лізосоми. Пероксисоми, або мікротільця

Лізосоми - це невеликі органели сферичної форми, відокремлені від решти простору клітини одинарної мембраною (рисунок 4, поз. 13). Вміст лізосом - гідролітичні ферменти (протеази, фосфатази, нуклеази и ліпази). Якби ферменти були відділені від інших органел клітини, то це могло б призвести до її руйнування. Лізосоми - органели, властиві тваринам клітинам. Вважається, що в рослинних клітинах роль лізосом виконують вакуолі. Втім, є факти, що вказують на те, що лізосоми все ж зустрічаються в рослинній клітині. Механізм утворення лізосом такий. Гідролітичні ферменти синтезуються на шорсткою ЕПС, транспортуються в комплекс Гольджі. Пізніше від комплексу Гольджі отшнуровиваются бульбашки, що містять ферменти. Це і є лізосоми.

Основна функція лізосом - внутрішньоклітинний перетравлення їжі. друга функція - захисна: Спеціалізовані лізосоми, звані фагоцитами, Захоплюють і переварюють проникли в клітини бактерії. третя функція пов'язана з участю лізосом в природному кругообігу клітинних органел. Суть її зводиться до того, що будь-яка непотрібна клітці структура оточується мембраною; утворився мішечок зливається з лизосомой. У створеному вакуолі і відбувається переварювання непотрібного органу.

пероксисоми, або мікротільця мають округлі обриси і оточені одинарної мембраною. Своє походження пероксисоми ведуть від ЕРС, з якої вони зберігають зв'язок. У вмісті пероксисом чітко видно кристалічні ядра білків. це фермент каталаза, Що каталізує розкладання пероксиду водню на воду і кисень. Пероксид водню, побічний продукт деяких окислювальних процесів, що йдуть в клітці, дуже токсичний, а тому повинен негайно видалятися.

Пероксисоми поділяються на три групи. Гліоксісоми беруть участь у перетвореннях ліпідів в сахарозу в деяких багатих маслом насінні, наприклад, в ендоспермі насіння рицини. пероксисоми листя, тісно пов'язані з мітохондріями і хлоропластами, беруть участь в Фотодихання. неспеціалізовані пероксисоми виявляються в клітинах інших тканин.

Микротрубочки і мікрофіламени

Микротрубочки - порожнисті, дуже довгі частки. У клітці вони розташовуються паралельно клітинної стінки. Складаються вони з 13 укладених по спіралі тяжів, утворених з білка тубуліну. Микротрубочки виконують роль цитоскелету, беруть участь в переміщенні бульбашок Гольджі; особливі трубочки - центриоли - "Розтягують" хромосоми при діленні клітини. Є ще й більш тонкі структури, утворені з білків - мікрофіламенти, які також виконують функцію забезпечення внутрішньоклітинного руху і надання клітці форми. Однак особливо важливі вони для тварин клітин.

Оболонка рослинної клітини

Під час поділу рослинної клітини формується оболонка, утворена первинними клітинними стінками. Пізніше в результаті потовщення вона перетворюється у вторинну стінку. Первинна стінка складається з целюлозних микрофибрилл, занурених в матрикс, до складу якого входять складні полісахариди (пектини і геміцелюлози). Мікрофібрили целюлози є ланцюга довгих полісахаридів, зшиті в пучки поперечними водневими зв'язками. Стінки сусідніх клітин скріплюються серединної платівкою, що складається з пектати кальцію і магнію. Клітинні стінки сильно гідратованих: 60 ... 70 відсотків їх маси складає вода. Оболонки клітин деяких тканин піддаються лігніфікації, або одревеснению.

Функції клітинної оболонки досить різноманітні. Перелічимо основні з них.

1) Функція механічної міцності і опори клітини і рослини в цілому.

2) Опір розтягування клітини при вступі до клітину води забезпечує їх тургосцентность, Що надає додаткову міцність.

3) Система пов'язаних між собою стінок - головний шлях, по якому пересуваються вода і мінеральні речовини. У стінках є невеликі пори, крізь які проходять цитоплазматичні тяжі - плазмодесми. Плазмодесми пов'язують протопласт окремих клітин в єдину систему.

4) Зовнішні стінки епідермальних клітин покриті воскоподібним речовиною - кутином. Кутикула зменшує ризик зневоднення клітини і проникнення хвороботворних організмів. Аналогічну функцію виконує просочення пробкових клітин суберином.

5) Клітинні стінки ксилеми, трахеид і сітовідних трубок пристосовані для транспорту речовин.

6) Деякі видозмінені стінки зберігають запас поживних речовин, наприклад, гемицеллюлозу в деяких насінні.

       
   


Малюнок 10. Особливості побудови і поведінки мембран а - ліпіди в воді. Полярні головки звернені в бік водного середовища, а неполярні хвости - в масляну фазу; б - ліпіди на поверхні води. Гідрофільні головки звернені в бік водної, а гідрофобні хвости - повітряної фази; в - при високій концентрації ліпідів утворюється у воді мембрана.
Малюнок 9. Рідинно-мозаїчна модель мембрани а - мембранні білки; б - ліпідні молекули; в - молекули глікопротеїдів; г - мікрофіламенти.  

Малюнок 12. Плазматические мембрани (плазмалемми) Найтовстіші мембрани, що представляють собою ліпопротеїновий комплекс. Товщина їх близько 10 нм. У них вміст ліпідів досягає 40, білків - 60, вуглеводів - 1%
Малюнок 11. Взаємодія білків з ліпідами в складі мембран. Білки занурені в рідку частину мембрани, де знаходяться гідрофобні ділянки. Гідрофобні головки взаємодіють з гідрофільної частиною білків. а - білок пов'язаний іонними взаємодіями; б-в - гідрофільно-гідрофобна взаємодія.

Клітка, по суті, являє собою самовоспроизводящуюся хімічну систему. Для того, щоб підтримувати в собі необхідну концентрацію хімічних речовин, ця система повинна бути фізично відділена від свого оточення, і в той же час вона повинна мати здатність до обміну з цим оточенням, т. Е вибірково пропускати різні хімічні сполуки.

 



Гетеротрофи і автотрофи (первинна спеціалізація клітин) | Походження і життєвий цикл еукаріотичної клітини

УДК 113 | Вступ | Доказ цілісності і єдності матеріального світу (Всесвіту) і появи життя в формі клітини. | Геохімічний рівень організації матерії. | Quot; Заключний "етапу еволюції матерії - біохімічний. | Необхідні чинники виникнення життя. | ТТеорія абіогенного походження життя А. І. Опаріна. | Фізико-хімічні основи існування відсталої і живої матерії - її інформаційна суть. | Деякі важливі властивості води і білка, їх пояснення з позиції живих процесів | Двоїсте будова всіх форм матерії і кожної електромагнітної хвилі (інформаційного поля) |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати