Клітка - структурно-функціональна одиниця живого - студопедія

Клітка - найменша структура, що володіє всіма критеріями живого: вона росте, розвивається, розмножується і передає у спадок ознаки, реагує на зовнішні подразники і здатна до руху. Зусиллями вчених М. Шлейдена і Т. Шванна в 1838-1839 рр. була створена клітинна теорія. доповнена Р. Вірхова.

В даний час клітинна теорія включає в себе наступні положення:

1. Клітина - елементарна одиниця живого, здатна до самооновлення, саморегуляції, самовідтворення і є одиницею будови, функціонування і розвитку живих організмів.

2. Клітини всіх живих організмів подібні за складом, будовою і основним проявам життєдіяльності.

3. Розмноження клітин відбувається шляхом ділення вихідної материнської клітини.

4. У багатоклітинних організмі клітини спеціалізуються за функціями і утворюють тканини, з яких побудовані органи і їх системи, пов'язані між собою міжклітинними, гуморальними і нервовими способами регуляції.

Розрізняють два основних типи організації клітин: прокариотический і еукаріотичний. Прокаріотичні клітини найбільш просто організовані, не мають відокремленого ядра (табл. 1). До прокаріотів відносяться архебактерии, еубактеріі, ціанобактерії (синьо-зелені водорості). Еукаріотичні клітини представляють вищий тип клітинної організації, вони мають відокремлене ядро ​​і представлені клітинами рослин, грибів і тварин.

Порівняльна характеристика прокаріотів і еукаріотів

Малі розміри (0,5-3 мкм)

Більші розміри (10 мкм)

Відсутня відокремлений ядро

Є відокремлений ядро

Генетичний матеріал у вигляді кільцевої ДНК, не пов'язаної з білками

Генетичний матеріал у вигляді хромосом (ДНК + білки-гістони)

Відсутня розвинена мережа мембран, немає мембранних органел

Розвинена мережа мембран, є мембранні органели

Рибосоми - 70S *

Рибосоми - 80S *

Відсутня клітинний центр

Є клітинний центр (викл. - вищі рослини)

Чи не характерно внутрішньоклітинний рух цитоплазми

Характерно внутрішньоклітинний рух цитоплазми

* - коефіцієнт седиментації, вказує на швидкість осадження при ультрацентріфугірованіі, залежить від молекулярної маси і форми частинок.

Будова еукаріотичної клітини. Типова еукаріотична клітина складається з трьох компонентів: цитоплазматичної мембрани (плазмалемми), цитоплазми і ядра (рис. 12).

Плазмалемма - подвійний шар фосфоліпідів з вбудованими в нього білками.

Мембрана виконує важливі і досить різноманітні функції:

- визначає і підтримує форму клітини;

- захищає клітину від механічних впливів, проникнення ушкоджує біологічних агентів;

- здійснює рецепцію багатьох молекулярних сигналів (наприклад, гормонів); обмежує внутрішній вміст клітини;

- регулює обмін речовин між клітиною і навколишнім середовищем, забезпечуючи сталість внутрішньоклітинного складу;

- бере участь у формуванні міжклітинних контактів.

Мал. 12. Схема будови еукаріотичних клітин.

Цитоплазма є внутрішнє вміст клітини і складається з гіалоплазми і знаходяться в ньому різноманітних внутрішньоклітинних структур. Гіалоплазма (матрикс) - це водний розчин неорганічних і органічних речовин, здатний змінювати свою в'язкість і знаходяться в постійному русі.

Цитоплазматичні структури клітини представлені включеннями і органоидами. Включення - щодо мінливі, що зустрічаються в клітинах деяких типів в певні моменти життєдіяльності, наприклад, в якості запасу поживних речовин (зерна крохмалю, білків, краплі глікогену) або продуктів підлягають виділенню з клітки. Органели - постійні і обов'язкові компоненти більшості клітин, які мають специфічну структуру і виконує життєво важливу функцію.

Ендоплазматична мережа. Вся внутрішня зона цитоплазми заповнена численними дрібними каналами і порожнинами, стінки яких являють собою мембрани, подібні по своїй структурі з плазматичною мембраною. Ці канали гілкуються, з'єднуються один з одним і утворюють мережу, що отримала назву ендоплазматичної мережі. Ендоплазматична мережа неоднорідна за своєю будовою. Відомі два її типи - гранулярна і гладка.

На мембранах каналів і порожнин гранулярних мережі розташовується безліч дрібних округлих тілець - рибосом, які надають мембран шорсткий вигляд. Мембрани гладкої ендоплазматичної мережі не несуть рибосом на своїй поверхні. Основна функція гранулярних ендоплазматичної мережі - участь у синтезі білка, який здійснюється в рибосомах. На мембранах гладкої ендоплазматичної мережі відбувається синтез ліпідів і вуглеводів. Ендоплазматична мережа зв'язує між собою основні органели клітини.

Апарат Гольджі. До складу апарату Гольджі входять порожнини, обмежені мембранами і розташовані групами (по 5-10) і великі і дрібні пухирці, розташовані на кінцях порожнин.

Апарат Гольджі виконує багато важливих функцій. По каналах ендоплазматичної мережі до нього транспортуються продукти синтетичної діяльності клітини - білки, вуглеводи і жири. Всі ці речовини спочатку накопичуються, а потім у вигляді великих і дрібних пухирців надходять у цитоплазму і або використовуються в самій клітці в процесі її життєдіяльності, або виводяться з неї і використовуються в організмі.

Мітохондрії. Оболонка мітохондрії складається з двох мембран - зовнішньої і внутрішньої. Зовнішня мембрана гладка, вона не утворить ніяких складок і виростів. Внутрішня
мембрана, навпроти, утворить численні складки, які направлені в порожнину мітохондрії. Складки внутрішньої мембрани називають кристами. Мітохондрії називають «силовими станціями» кліток »тому що їхня основна функція - синтез аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ), універсального джерела енергії, необхідної для здійснення процесів життєдіяльності клітини і цілого організму.

Пластида. У цитоплазмі клітин усіх рослин знаходяться пластиди. У клітинах тварин пластиди відсутні. Розрізняють три основних типи пластид: зелені - хлоропласти; червоні, помаранчеві та жовті - хромопласти; безбарвні - лейкопласти. У пластидах, як і мітохондріях, є дві мембрани: зовнішня (гладка) і внутрішня, що утворює випинання (ламелли і тилакоїди). У хлоропластах є хлорофіл, основна їх функція - фотосинтез.

Лізосоми - невеликі округлі тільця. Всередині лізосоми знаходяться ферменти, що розщеплюють білки, жири, вуглеводи, нуклеїнові кислоти. Маючи здатність до активного перетравлювання харчових речовин, лізосоми беруть участь у видаленні відмираючих у процесі життєдіяльності частин клітин, цілих клітин і органів.

Вакуоль - органела, відмежована від цитоплазми мембраною - тонопластом. У тваринних клітинах можуть спостерігатися невеликі вакуолі, які виконують фагоцитарну, травну, скоротливу і інші функції. Рослинні клітини мають одну велику центральну вакуоль. Рідина, що заповнює її, називається клітинним соком. Це концентрований розчин цукрів, мінеральних солей, органічних кислот, пігментів і інших речовин. Вакуолі накопичують воду, можуть містити фарбувальні пігменти, захисні речовини, ферменти, запасні поживні речовини.

Обов'язковими для більшості клітин є також органели, які не мають мембранного будови. До них відносяться рибосоми, мікрофіламенти, мікротрубочки, клітинний центр.

Рибосоми виявлені в клітинах всіх організмів. Це мікроскопічні тільця округлої форми діаметром 15-20 нм. Кожна рибосома складається з двох неоднакових по розмірах часток, малої і великий. До складу рибосом входять білки і РНК. Функція рибосом - це синтез білка.

Микротрубочки і мікрофіламенти - ниткоподібні структури, що складаються з різних скорочувальних білків і обумовлюють рухові функції клітини. Микротрубочки мають вигляд порожніх циліндрів, стінки яких складаються з білків - тубулінів. Мікрофіламенти є дуже тонкі, довгі, ниткоподібні структури, що складаються з актину і міозину. Микротрубочки і мікрофіламенти пронизують всю цитоплазму клітини, формуючи її цитоскелет.

Клітинний центр. Основну частину клітинного центра складають два маленьких тільця - центріолі, розташовані в невеликій ділянці ущільненої цитоплазми. Кожна центриоль має форму циліндра довжиною до 1 мкм. Центриоли грають важливу
роль при розподілі клітки; вони беруть участь в утворенні веретена поділу.

Ядро - найбільш важливий компонент еукаріотів.
До складу ядра входять ядерна оболонка і каріоплазма, що містить хроматин (хромосоми) і ядерця. Ядерна оболонка утворена двома мембранами (зовнішньої і внутрішньої) і містить численні пори, через які між ядром і цитоплазмою відбувається обмін різними речовинами. Каріоплазма (нуклеоплазма) являє собою гелеобразний розчин, в якому знаходяться різноманітні білки, нуклеотиди, іони, а також хромосоми і ядерце. Ядро - невелике округле тільце, інтенсивно забарвлюється і що виявляється в ядрах неделящихся клітин. Функція ядерця - збірка субчастиц рибосом.

Хроматин утворений молекулами ДНК в комплексі з білками. У процесі поділу клітин відбувається спирализация ДНК і хроматіновие структури утворюють хромосоми. Зазвичай в ядрах клітин тіла (соматичних) хромосоми представлені парами, в статевих клітинах вони не хлопця. Одинарний набір хромосом в статевих клітинах називають гаплоидним (n), подвійний набір хромосом в соматичних клітинах - диплоїдним (2n). Диплоїдний набір хромосом клітин конкретного виду живих організмів, що характеризується числом, величиною і формою хромосом, називають каріотипом.

Незважаючи на єдиний принцип будови, між клітинами еукаріотичних організмів різних царств є відмінності (табл. 2).

Порівняльна характеристика еукаріотів

Зростання і розмноження організмів пов'язані з поділом клітин. Існує два основних способи поділу клітин. Мітоз - це такий розподіл клітинного ядра, при якому утворюються два дочірніх ядра з наборами хромосом, ідентичними наборам батьківської клітини. Наприклад, за рахунок процесів мітозу у людини постійно поновлюється злущуються епітелій шкіри.

Мейоз - це поділ клітинного ядра з утворенням чотирьох дочірніх ядер, кожне з яких містить удвічі менше хромосом, ніж вихідне ядро. За рахунок мейотичного поділу з диплоїдних клітин утворюються гаплоїдні статеві клітини, які при злитті (заплідненні) відновлюють диплоїдний набір хромосом в одноклітинному зародку - зиготі.