Органоиды клетки и их функции

Органоиды клетки, они же органеллы, представляют собой специализированные структуры собственно клетки, отвечающие за различные важные и жизненно необходимые функции. Почему же все-таки «органоиды»? Просто тут эти компоненты клетки сопоставляются с органами многоклеточного организма.

Также порой под органоидами понимается исключительно лишь постоянные структуры клетки, которые находятся в ее цитоплазме. По этой же причине ядро клетки и ее ядрышко не называют органоидами, равно как и не являются органоидами клеточная мембрана, реснички и жгутики. А вот к органоидам, входящим в состав клетки относятся: хромосомы, митохондрии, комплекс Гольджи, эндоплазматическая сеть, рибосомы, микротрубочки, микрофиламенты, лизосомы. По сути это и есть основные органоиды клетки.

Если речь идет о животных клетках, то в число их органоидов также входят центриоли и микрофибриллы. А вот в число органоидов растительной клетки еще входят только свойственные растениям пластиды.

В целом состав органоидов в клетках может существенно отличатся в зависимости от вида самой клетки.

Рисунок строения клетки, включая ее органоиды.

Также в биологии существует такое явление как двумембраные органоиды клетки, к ним относятся митохондрии и пластиды. Ниже мы опишем свойственные им функции, впрочем, как всех других основных органоидов.

А теперь коротко опишем основные функции органоидов животной клетки. Итак:

В целом все органоиды являются важными, ведь они регулируют жизнедеятельность клетки.

И в завершение тематическое видео про органоиды клетки.

Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка

При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту [email protected] или в Фейсбук, с уважением автор.

Cтроение растительной клетки рисунок с подписями, органоиды клетки растения и их функции, пластиды, вакуоль, клеточный центр, функции лейкопластов и хромопластов

Изучая строение растительной клетки, рисунок с подписями станет полезным визуальным конспектом для усвоения этой темы. Но сначала немного истории.

Историю открытия и изучения клетки связывают с именем английского изобретателя Роберта Гука. В 17 веке, на срезе растительной пробки, рассматриваемой под микроскопом, Р. Гук обнаружил ячейки, которые и были в дальнейшем названы клетками.

Основные сведения о клетке были представлены позже немецким ученым Т. Шванном в клеточной теории, сформулированной в 1838 году. Основные положения этого трактата гласят:

  • все живое на земле состоит из структурных единиц — клеток,
  • по строению и функциям все клетки имеют общие черты. Эти элементарные частицы способны к размножению, которое возможно благодаря делению материнской клетки,
  • в многоклеточных организмах клетки способны объединяться на основании общих функций и структурно-химической организации в ткани.

Клетка растения

Растительная клетка, наряду с общими признаками и схожестью в строении с животной, имеет и свои отличительные особенности, присущие только ей:

  • наличие клеточной стенки (оболочки),
  • наличие пластид,
  • наличие вакуоли.

Строение растительной клетки

На рисунке схематично показана модель растительной клетки, из чего она состоит, как называются основные её части.

Ниже будет подробно рассказано о каждой из них.

Органоиды клетки и их функции описательная таблица

В таблице собрана важная информация об органоидах клетки. Она поможет школьнику составить план рассказа по рисунку.

ОрганоидОписаниеФункцияОсобенности
Клеточная стенкаПокрывает цитоплазматическую мембрану, состав – в основном целлюлоза.Поддержание прочности, механическая защита, создание формы клетки, поглощение и обмен различных ионов, транспорт веществ.Характерна для растительных клеток (отсутствует в животной клетке).
ЦитоплазмаВнутренняя среда клетки. Включает полужидкую среду, расположенные в ней органоиды и нерастворимые включения.Объединение и взаимодействие всех структур (органоидов).Возможно изменение агрегатного состояния.
ЯдроСамый крупный органоид. Форма шаровидная или яйцевидная. В нем расположены хроматиды (молекулы ДНК). Ядро покрыто двумембранной ядерной оболочкой.Хранение и передача наследственной информации.Двумембранный органоид.
ЯдрышкоСферическая форма, d – 1-3 мкм. Являются основными носителями РНК в ядре.В них синтезируются рРНК и субъединицы рибосом.Ядро содержит 1-2 ядрышка.
ВакуольРезервуар с аминокислотами и минеральными солями.Регулировка осмотического давления, хранение запасных веществ, аутофагия (самопереваривание внутриклеточного мусора).Чем старше клетка, тем большее пространство в клетке занимает вакуоль.
Пластиды3 вида: хлоропласты, хромопласты и лейкопласты.Обеспечивает автотрофный тип питания, синтез органических веществ из неорганических.Иногда могут переходить из одного вида пластид в другой.
Ядерная оболочкаСодержит две мембраны. К внешней прикрепляются рибосомы, в некоторых местах происходит соединение с ЭПР. Пронизана порами (обмен между ядром и цитоплазмой).Разделяет цитоплазму от внутреннего содержимого ядра.Двумембранный органоид.

Цитоплазматические образования органеллы клетки

Поговорим подробнее о составляющих растительной клетки.

Ядро

Ядро осуществляет хранение генетической информации и реализацию наследуемой информации. Местом хранения являются молекулы ДНК. При этом в ядре присутствуют репарационные ферменты, которые способны контролировать и ликвидировать самопроизвольное повреждение молекул ДНК.

Кроме этого, сами молекулы ДНК в ядре подвержены редупликации (удвоению). В этом случае клетки, образованные при делении исходной, получают одинаковый и в качественном и количественном соотношении объем генетической информации.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС)

Выделяют два типа: шероховатый и гладкий. Первый тип синтезирует белки на экспорт и клеточные мембраны. Второй тип способен осуществлять детоксикацию вредных продуктов обмена.

Аппарат Гольджи

Открыт исследователем из Италии К. Гольджи в 1898 году. В клетках располагается вблизи ядра. Эти органоиды представляют собой мембранные структуры, укомплектованные вместе. Такую зону скопления называют диктиосомой.

Они принимают участие в накоплении продуктов, которые синтезируются в эндоплазматическом ретикулуме и являются источником клеточных лизосом.

Лизосомы

Не являются самостоятельными структурами. Они представляют собой результат деятельности эндоплазматического ретикулума и аппарата Гольджи. Их главное предназначение участвовать в процессах расщепления внутри клетки.

В лизосомах насчитывается около четырех десятков ферментов, которые разрушают большинство органических соединений. При этом сама мембрана лизосом устойчива к действию таких ферментов.

Митохондрии

Двумембранные органеллы. В каждой клетке их число и размеры могут варьироваться. Они окружены двумя высокоспециализированными мембранами. Между ними расположено межмембранное пространство.

Внутренняя мембрана способна образовывать складки кристы. Благодаря наличию крист, внутренняя мембрана превосходит в 5 раз площадь внешней мембраны.

Повышенная функциональная активность клетки обусловлена увеличенным числом митохондрий и большим количеством крист в них, тогда как в условиях гиподинамиии количество крист в митохондрии и число митохондрий резко и быстро изменяется.

Обе мембраны митохондрий отличаются по своим физиологическим свойствам. При повышенном или пониженном осмотическом давлении внутренняя мембрана способна сморщиваться или растягиваться. Для наружной мембраны характерно только необратимое растяжение, которое может привести к разрыву. Весь комплекс митохондрий, наполняющих клетку, называют хондрионом.

Пластиды

По своим размерам эти органоиды уступают только ядру. Существует три вида пластид:

  • отвечающие за зелёную окраску растений хлоропласты,
  • ответственные за осенние цвета — оранжевый, красный, жёлтый, охра хромопласты,
  • не влияющие на окрашивание, бесцветные лейкопласты.

Стоит отметить: установлено, что в клетках одновременно может быть только какой-то один из видов пластид.

Строение и функции хлоропластов

В них осуществляются процессы фотосинтеза. Присутствует хлорофилл (придает зеленую окраску). Форма – двояковыпуклая линза. Количество в клетке – 40-50. Имеет двойную мембрану. Внутренняя мембрана формирует плоские пузырьки – тилакоиды, которые упакованы в стопки – граны.

Это важно: основной функцией хлоропластов является фотосинтез – синтез органических веществ из неорганических при участии световой.

Хромопласты

За счет ярких пигментов придают органам растений яркие цвета: разноцветным лепесткам цветов, созревшим плодам, осенним листьям и некоторым корнеплодам (морковь).

Хромопласты не имеют внутренней мембранной системы. Пигменты могут накапливаться в кристаллическом виде, что придает пластидам разнообразные формы (пластина, ромб, треугольник).

Функции данного вида пластид пока до конца не изучены. Но по имеющейся информации, это устаревшие хлоропласты с разрушенным хлорофиллом.

Лейкопласты

Присущи тем частям растений, на которые солнечные лучи не попадают. Например, клубни, семена, луковицы, корни. Внутренняя система мембран развита слабее, чем у хлоропластов.

Ответственны за питание, накапливают питательные вещества, принимают участие в синтезе. При наличии света лейкопласты способны переродиться в хлоропласты.

Рибосомы

Мелкие гранулы, состоящие из РНК и белков. Единственные безмембранные структуры. Могут располагаться одиночно или в составе группы (полисомы).

Рибосому формируют большая и малая субъединица, соединенные ионами магния. Функция – синтез белка.

Микротрубочки

Это длинные цилиндры, в стенках которых расположен белок тубулин. Этот органоид – динамическая структура (может происходить его наращивание и распад). Принимают активное участие в процессе деления клеток.

Вакуоль — строение и функции

На рисунке обозначена голубым цветом. Состоит из мембраны (тонопласта) и внутренней среды (клеточного сока).

Занимает большую часть клетки, центральную её часть.

Запасает воду и питательные вещества, а также продукты распада.

Несмотря на единую структурную организацию в строении основных органоидов, в мире растений наблюдается огромное видовое разнообразие.

Любому школьнику, а тем более взрослому, нужно понимать и знать, какие обязательные части имеет растительная клетка и как выглядит её модель, какую роль они выполняют, и как называются органоиды, отвечающие за окраску частей растений.

Презентация — Органоиды клетки

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

ОРГАНОИДЫ КЛЕТКИ

Слайд 2

Пошаговая инструкция к выполнению задания:
Ребята!  В начале странице напишите название большими буквами: «Эукариотические клетки» (При необходимости запишите определение термина.) Для каждого органоида необходимо выделить в тетради 1-2 страницы (по необходимости). В начале страницы большими буквами название органоида. И дальше вся информация о нем.  Обязательная информация отраженная на этой странице в тетради:  1) Рисунок с подписями ! (строение), 2) Функции  3) Месторасположение в клетке 4) Количество Нарисуйте растительную и животную клетку  с подписями органоидов. (Рисунок на страницу). Вначале рисуете клетку, а затем пользуясь уже имеющимися у Вас знаниями и учебником деляете подписи органоидов.

С уважением Татьяна Лорисовна.

Слайд 3

Найди отличия и общие черты у растительной и животной клетки

Слайд 4


Признаки..
Пластиды Синтез АТФ Клеточный центр Целлю- лозная клеточная стенка Вакуоли.Хлоропласты, хромопласты, лейкопласты В хлоропластах, митохондриях. У низших растений. Расположена снаружи от клеточной мембраны. Крупные полости, заполненные клеточным соком – водным раствором различных веществ, являющихся запасными или конечными продуктами. Осмотические резервуары клетки..Отсутствует В митохондриях. Во всех клетках. Отсутствует. (липопротеиновая мембрана) Сократительные, пищеварительные, выделительные вакуоли. Обычно мелкие.

Растительная клетка
Животная клетка

Слайд 5


ЛИЗОСОМА
ПЛАСТИДЫ
рибосома
Клеточный центр
ЭНДО- ПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ СЕТЬ

вакуоль
ЯДРО
МЕМБРАНА
МИТОХОНДРИЯ
Дополнительная информация
АППАРАТ ГОЛЬДЖИ
Возврат к слайду
Наведи курсор на название органоида и узнай о нем больше.
Исходный слайд
выход
Следующий слайд

Слайд 6

Функции клеточной мембраны
Придает форму клетке.
2 Защита от повреждений,.
Клетки лубяных волокон
3. Механическое соединений клеток в ткань.
4. Транспорт веществ.
Клетки проводящей ткани растений

Слайд 7

СТРОЕНИЕ МЕМБРАНЫ
Рецепторный гликопротеид
Поверхностные белки
Погруженные белки
ДВОЙНОЙ СЛОЙ ФОСФОЛИПИДОВ
Погруженные белки
Поверхностные белки
Пронизывающие белки

Слайд 8

СПОСОБЫ ТРАНСПОРТА ЧЕРЕЗ МЕМБРАНУ
ФАГОЦИТОЗ – поглощение высокомолекулярных веществ путем образования выростов
ПИНОЦИТОЗ поглощение капелек воды с растворенными в ней веществами путем образования впячивания

Слайд 9

СПОСОБЫ ТРАНСПОРТА ЧЕРЕЗ МЕМБРАНУ
ДИФФУЗИЯ- облегченный транспорт низкомолекулярных веществ ( О2 , СО2 ) без затрат энергии АТФ.


АКТИВНЫЙ ТРАНСПОРТ Калий – натриевый насос
АТФ
Na+
Na+
К+
Na+
АДФ
К+
К+
К+
Na+
АТФ
АДФ

Слайд 10

Мембрана – оболочка, покрывающая клетку и структуры клетки. По наличию мембранного строения все органоиды делятся на группы:
ОРГАНОИДЫ
НЕМЕМБРАННЫЕ
ДВУХМЕМБРАННЫЕ
ОДНОМЕМБРАННЫЕ
Клеточная мембрана Митохондрии Пластиды Ядро
Эндоплазматическая сеть Аппарат Гольджи Вакуоли Лизосомы
Рибосомы Клеточный центр Реснички и жгутики

Слайд 11

МИТОХОНДРИИ
КОЛЛИЧЕСТВО В КЛЕТКАХ: 1 – 2 тыс. ( в печени – 2,5 тыс.) ФОРМА: бочоночковидная, нитевидная, разветвленная РАЗМЕРЫ: 0,5 – 7 мкм ( 10-6 м)
ВНУТРЕННЯЯ МЕМБРАНА
ВНЕШНЯЯ МЕМБРАНА
КРИСТЫ –выросты внутренней мембраны
МАТРИКС содержит рибосомы, собственные ДНК и РНК
В стенки крист встроены ферменты, осуществляющие окисление органических веществ .
Способны делиться
ФУНКЦИИ: окисление органических веществ до СО2 и Н2 О и образование молекул АТФ

Слайд 12

ПЛАСТИДЫ
Содержатся только в растительных тканях.

ТИПЫ ПЛАСТИД
ЛЕЙКОПЛАСТЫ
ХРОМОПЛАСТЫ
ХЛОРОПЛАСТЫ
Окрашенные т.к. содержат пигменты (каротин). Находятся в клетках цветов, плодов, листьях. Придают привлекающий насекомых цвет, накапливают продукты жизнедеятельности растения
Бесцветные так как не содержат пигментов. Содержатся в семенах, клубнях. Запасают крахмал
Зеленые, т.к содержат пигмент хлорофилл. Содержатся в зеленых органах растений. В них осуществляется процесс фотосинтеза

Слайд 13

СТРОЕНИЕ ХЛОРОПЛАСТА
НАРУЖНАЯ МЕМБРАНА
СТРОМА (МАТРИКС) содержащий собственные ДНК, РНК, рибосомы.
ВНУТРЕННЯЯ МЕМБРАНА
ВЫРОСТЫ ВНУТРЕННЕЙ МЕМБРАНЫ -ГРАНЫ

ГРАНЫ складчатые образования, состоящие из тилакоидов сложенных как стопочки монет. В стенки талакоидов встроены молекулы ХЛОРОФИЛЛА и ферменты синтезирующие АТФ.
Способны делиться

Слайд 14


ПЛАСТИДЫ СПОСОБНЫ К ВЗАИМОПРЕВРАЩЕНИЮ:
ХЛОРОПЛАСТЫ
ЛЕЙКОПЛАСТЫ
ХРОМОПЛАСТЫ

Слайд 15


Эндоплазматическая сеть-
система канальцев и полостей
Гранулярная ЭПС
Гладкая ЭПС
На наружную сторону мембраны ЭПС прикрепляются рибосомы, в которых синтезируется белок. Первичные белки усложняются до вторичной, третичной структуры, транспортируются по клетке

Не содержит на стенках рибосомы. В мембранах содержит ферменты, участвующие в синтезе углеводов и жиров. В клетках желез внутренней секреции участвуют в синтезе гормонов

Слайд 16

АППАРАТ ГОЛЬДЖИ
В состав аппарата Гольджи входят: полости, ограниченные мембранами и расположенные группами (по 5-10), а также крупные и мелкие пузырьки, расположенные на концах полостей. Все эти элементы составляют единый комплекс.
ФУНКЦИИ: Накопление и транспорт веществ, химическая модернизация. Образование лизосом. Синтез липидов и углеводов на стенках мембран

Слайд 17

ЛИЗОСОМА
МЕМБРАНА
ФЕРМЕНТЫ
Лизосомы — микроскопические одномембранные органеллы округлой формы Их число зависит от жизнедеятельности клетки и ее физиологического состояния.
ФУНКЦИИ Защитная. Гетерофагическая: участие в обработке чужеродных веществ,поступающих в клетку при пиноцитозе и фагоцитозе. Участие во внутриклеточном переваривании. Эндогенное питание: в условиях голодания лизосомы способны переваривать часть цитоплазматических структур.

Слайд 18


РИБОСОМА
– ультрамикроскопические органеллы округлой или грибовидной формы, состоящие из двух частей — субчастиц. Они не имеют мембранного строения и состоят из белка и РНК. Субчастицы образуются в ядрышке.
МАЛАЯ СУБЧАСТИЦА
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
БОЛЬШАЯ СУБЧАСТИЦА
Рибосомы — универсальные органеллы всех клеток животных и растений. Находятся в цитоплазме в свободном состоянии или на мембранах эндоплазматической сети; кроме того, содержатся в митохондриях и хлоропластах.
ФУНКЦИЯ
Синтез белка в функциональном центре

Слайд 19

КЛЕТОЧНЫЙ ЦЕНТР
КЛЕТОЧНЫЙ ЦЕНТР состоит из двух перпендикулярно расположенных центриолей
Центриоли – система микротрубочек расположенных триадами
Центриоли участвуют в растягивании хромосом при делении клетки

Слайд 20

В диаметре 3 – 10 мкм
ЯДРО
КАРИОПЛАЗМА
ХРОМАТИН
ПОРА
ЯДЕРНАЯ ОБОЛОЧКА
ЯДРЫШКО

Слайд 21


Функции частей ядра
Структура ядра.Строение и состав структуры.Функции структуры
Ядерная оболочка.Наружная и внутренняя мембрана.Обмен веществ между ядром и цитоплазмой
Нуклеоплазма.Жидкое вещество, в его составе – белки , ферменты, нуклеиновые кислоты.Это внутренняя среда ядра – накопление веществ
Ядрышко. Содержит молекулы ДНК и белок.Синтез рибосомной РНК
Хроматин.Содержит хромосомы и белок.Содержит наследственную информацию, хранящуюся в молекулах ДНК
Схема строения наследственной информации
Ядро
хроматин
хромосома (см след.слайд)
молекула ДНК
ген (участок ДНК)

Слайд 22

ХРОМОСОМЫ-
тельца ядра, состоящие из нити ДНК – носителя наследственной информации.
НИТЬ ДНК (40%)
В раскрученном состоянии ДНК образует хроматин
БЕЛОЧНАЯ ОБОЛОЧКА(60%)
(из белков гистонов)
Хроматин
В результате редупликации ДНК хромосома образует две ХРОМАТИДЫ, соединенные перетяжкой.
Перед началом деления нить хроматина спирализуется, укорачивается и утолщается.

Слайд 23

ХРОМОСОМЫ
Хромосома состоит из двух хроматид и после деления ядра становится однохроматидной. Хромосомы имеют первичную перетяжку, на которой расположена центромера; перетяжка делит хромосому на два плеча одинаковой или разной длины.
В зависимости от расположения перетяжки выделяют три основных вида хромосом: 1) равноплечие — с плечами равной длины; 2) неравноплечие — с плечами неравной длины; 3) одноплечие (палочковидные) — с одним длинным и другим очень коротким, едва заметным плечом

Слайд 24

ВАКУОЛИ-
— мембранные пузырьки, связанные с АГ, ЭПС.
У растений содержат 90% воды с растворенными в ней сахарами, красящими веществами
У животных выполняют: пищеварительную, выделительную функции.
ФУНКЦИИ: запасают вещества, придают окраску органам. поддерживают тургорное давление в клетке.

Слайд 25

Ядро
В разных клетках форма ядра значительно варьирует. Обычно ядра имеют шаровидную или эллипсовидную форму, но могут иметь и другую: бобовидную, палочковидную, даже ветвистую (в паутинных железах некоторых насекомых), подковообразную, кольцевидную и др. В большинстве клеток содержится по одному ядру, но встречаются клетки и двуядерные (некоторые клетки печени), многоядерные (в волокнах поперечно-полосатой мышечной ткани, клетках некоторых водорослей). Ядерная оболочка, по данным электронной микроскопии, построена двумя замкнутыми мембранами, разделенными пространством. Во многих местах ядерной оболочки образуются поры, окруженные нитчатым структурами, способными сокращаться. Сама пора заполнена плотным веществом. Оба слоя ядерной оболочки имеют такое же строение, как и остальные внутриклеточные мембраны.

Слайд 26

В кариоплазме после фиксации и окраски были выявлены зоны плотного вещества, хорошо воспринимающего разные красители. Благодаря спо­собности хорошо окрашиваться этот компонент ядра получил название хроматин. В состав хроматина входит ДНК в комплексе с белками. Такими же красителями и так же окрашиваются хромосомы, которые можно наблюдать во время деления клетки. Это натолкнуло ученых на мысль, что хромосомы после деления не разрушаются, а деспирализуются в виде нитей ДНК, сохраняя свою индивидуальность. Ядрышко — это постоянная часть интерфазного ядра, относится оно к немембранным структурам, т.к. какой-либо мембраны, ограничивающей ядрышко от остального вещества ядра, не обнаружено. В состав ядрышка входит РНК (3 — 5% от общего сухого веса ядрышка), большое количество белка (80-85% сухого веса), а также липиды. Основной функцией ядрышка является формирование рибосом. При делении клетки ядрышко распадается, а по окончании его формируется заново.

Слайд 27

Митохондрии
Митохондрии содержат систему окислительных ферментов, которые принимают участие в процессах клеточного дыхания. На наружной мембране и в окружающей ее гиалоплазме идут процессы анаэробного окисления (гликолиз), а на внутренней мембране (на стороне, обращенной к матриксу) проходят процессы, в результате которых органические вещества расщепляются до и с участием кислорода. Освобождающаяся энергия накапливается в виде энергии АТФ. Эта энергия частично тратится «внутренние нужды», но большая часть ее расходуется на процессы, происходящие вне митохондрий. Следовательно, митохондрии служат «электростанциями» в клетке, поставляющими энергию на ее процессы. Митохондрии обладают полной системой синтеза белков, т. е. имея свою специфическую ДНК, митохондриальную РНК и свои рибосомы, ocyществляют биосинтез собственных белков. Однако большинство окислительных ферментов поступают в митохондрии из цитоплазмы. Кроме названных функций, они принимают участие в углеводном и азотистом обмене.

Слайд 28

Хромопласты
Хромопласты обнаруживаются в клетках органов растений с желтой или красной окраской. Они образуются из протопластид и лейкопластов результате накопления в них каротиноидов или превращения хлоропластов при котором хлорофилл замещается другими пигментами. Наличие хромопластов определяет окраску многих плодов, лепестков венчиков и корнеплодов. Для эволюции многих групп растений и органов наличие хромопластов имеет большое значение, так как яркая окраска привлекает насекомых-опылителей и животных, распространяющих плоды и семена.

Слайд 29

Лейкопласты
Лейкопласты — это бесцветные пластиды, в большинстве неопределенной формы, характерные для неокрашенных частей растений. Оболочка их состоит из двух элементарных мембран, внутренняя мембрана местами «растает в строну», образуя тилакоиды. В лейкопластах имеются ДНК, рибо­сомы, ферменты, участвующие в синтезе и гидролизе запасных питательных веществ. Лейкопласты, в которых синтезируется из моно- и дисахаридов и накапливается крахмал, называются амилопластами, масла — эластопластами, белки — протеопластами. В одном и том же лейкопласте могут накапливаться разные вещества. Лейкопласты могут превращаться в хлоропласты, реже — в хромопласты.

Слайд 30

Хлоропласты
Снаружи хлоропласт ограничен двумя мембранами — наружной и внутренней — и заполнен матриксом, или стромой. Хлорофилл и другие пигменты, ферменты и переносчики электронов находятся в мембранах, образующих мембранную систему. Вся система состоит из множества мешочков, плоских по форме, называемых тилакоидами. Они уложены в стопки — граны, которые соединены друг с другом мостиками. При помощи содержащегося в тилакоидах хлорофилла зеленые растения поглощают энергию солнечного света, испускаемого в виде фотонов, и превращают ее в химическую энергию.
Схема строения хлоропласта: I —наружная мембрана; 2 — рибосомы; 3 — пластоглобулы; 4 — граны; 5 — тилакоиды; 6 — матрице; 7 —ДНК; 8 — внутренняя мембрана; 9 —межмембранное пространство.

Слайд 31

РИБОСОМЫ
Это сферические рибонуклеопротеидные частицы, не ограниченные мембраной, в состав которых входят белки и мо­лекулы РНК примерно в равных весовых соотношениях. Они могут располагаться свободно в цитоплазме или прикрепляться к наружной поверхности мембран эндоплазматической сети. Каждая рибосома состоит из двух субъединиц: большой и малой. Малая субъединица изогнута в вида телефонной трубки, а большая напоминает ковш. В месте их контакта образуется узкая щель. Помимо цитоплазмы, рибосомы обнаружены также в клеточном ядре, митохондриях, пластидах. В состав цитоплазматических рибосом и эукариотных клеток входят высокомолекулярная рибосомальная РНК и белок в соотношении почти 1:1. В каждой рибосоме находится по две (по одной на субъединицу), реже — три молекулы РНК. В целом в рибосомах находится 80-90% всей клеточной РНК.

Слайд 32

ВАКУОЛИ
Вакуоли имеются главным образом в растительных клетках и клетках многих простейших. Обычно это округлые полости ограниченные тонкой оболочкой и наполненные жидкостью. Во время дифференцировки многих растительных клеток вакуоли сильно увеличиваю в размерах, часто сливаясь друг с другом , и образуют одну очень крупную вакуоль. Тонкая оболочка вакуолей представляет собой белково-липидную мембрану, которая позволяет не смешиваться содержимому цитоплазмы с вакуолярным соком и определяет осмотическое давление в клетке. Сок вакуолей содержит различные минеральные и органические вещества (углеводы, белки, алкалоиды, дубильные вещества и др.). Здесь же могут накапливаться пигменты. Некоторые труднорастворимые соли образуют в вакуолях кристаллы солей щавелевой кислоты, карбоната кальция и др. Электронно-микроскопические исследования позволили установить связь между эндоплазматической сетью и вакуолями.

Слайд 33

Клеточный центр
Центриоль является постоянным компонентом клеточного центра. Внутренняя часть центриоли обладает небольшой плотностью в отличие от стенки, имеющей высокую плотность. Стенка образована трубочками, расположенными параллельно друг другу, от которых отходят перпендикулярные тельца — сателлиты. Число трубочек — 9. Центриоли обычно бывают парными и расположены перпендикулярно друг другу, причем такая ориентация может сохранятся и при их расхождении для образования полюсов во время деления клетки. Клеточный центр участвует в построении веретена деления, образовании цитоплазматических микротрубочек, а также ресничек и жгутиков.

Слайд 34

АППАРАТ ГОЛЬДЖИ
Ультраструктуру комплекса Гольджи составляют три основных, компонента: Система плоских цистерн, ограниченных гладкими мембранами. Цистерны расположены пачками по 5-8 и плотно прилегают друг к другу. Система трубочек, которые отходят от цистерн. Трубочки образуют довольно сложную сеть, окружающую и соединяющую цистерны. Крупные и мелкие пузырьки, замыкающие концевые отделы трубочек. Мембраны всех трех компонентов имеют такое же трехслойное строение, как и наружная клеточная мембрана и мембраны эндоплазматической сети.

Клетка как биологическая система (соответствие) | ЕГЭ по биологии

Строение клетки. Взаимосвязь строения и функций частей и органоидов клетки — основа ее целостности

Строение клетки

Строение прокариотических и эукариотических клеток

Основными структурными компонентами клеток являются плазматическая мембрана, цитоплазма и наследственный аппарат. В зависимости от особенностей организации различают два основных типа клеток: прокариотические и эукариотические. Главным отличием прокариотических клеток от эукариотических является организация их наследственного аппарата: у прокариот он находится непосредственно в цитоплазме (эта область цитоплазмы называется нуклеоидом) и не отделен от нее мембранными структурами, тогда как у эукариот бульшая часть ДНК сосредоточена в ядре, окруженном двойной мембраной. Кроме того, генетическая информация прокариотических клеток, находящаяся в нуклеоиде, записана в кольцевой молекуле ДНК, а у эукариот молекулы ДНК незамкнутые.

В отличие от эукариот, цитоплазма прокариотических клеток содержит также небольшое количество органоидов, тогда как для эукариотических характерно значительное разнообразие этих структур.

Строение и функции биологических мембран

Строение биомембраны. Мембраны, ограничивающие клетки и мембранные органоиды эукариотических клеток, имеют общий химический состав и строение. В их состав входят липиды, белки и углеводы. Липиды мембраны представлены в основном фосфолипидами и холестерином. Большинство белков мембран относится к сложным белкам, например гликопротеинам. Углеводы не встречаются в мембране самостоятельно, они связаны с белками и липидами. Толщина мембран составляет 7–10 нм.

Согласно общепринятой в настоящее время жидкостно-мозаичной модели строения мембран, липиды образуют двойной слой, или липидный бислой, в котором гидрофильные «головки» молекул липидов обращены наружу, а гидрофобные «хвосты» спрятаны вовнутрь мембраны. Эти «хвосты» благодаря своей гидрофобности обеспечивают разделение водных фаз внутренней среды клетки и ее окружения. С липидами с помощью различных типов взаимодействия связаны белки. Часть белков расположена на поверхности мембраны. Такие белки называют периферическими, или поверхностными. Другие белки частично или полностью погружены в мембрану — это интегральные, или погруженные белки. Белки мембран выполняют структурную, транспортную, каталитическую, рецепторную и другие функции.

Мембраны не похожи на кристаллы, их компоненты постоянно находятся в движении, вследствие чего между молекулами липидов возникают разрывы — поры, через которые в клетку могут попадать или покидать ее различные вещества.

Биологические мембраны различаются по расположению в клетке, химическому составу и выполняемым функциям. Основные типы мембран — плазматическая и внутренние. Плазматическая мембрана содержит около 45 % липидов (в т. ч. гликолипидов), 50 % белков и 5 % углеводов. Цепочки углеводов, входящих в состав сложных белков-гликопротеинов и сложных липидов-гликолипидов, выступают над поверхностью мембраны. Гликопротеины плазмалеммы чрезвычайно специфичны. Так, например, по ним происходит взаимное узнавание клеток, в том числе сперматозоида и яйцеклетки.

На поверхности животных клеток углеводные цепочки образуют тонкий поверхностный слой — гликокаликс. Он выявлен почти во всех животных клетках, но степень его выраженности неодинакова (10–50 мкм). Гликокаликс обеспечивает непосредственную связь клетки с внешней средой, в нем происходит внеклеточное пищеварение; в гликокаликсе размещены рецепторы. Клетки бактерий, растений и грибов, помимо плазмалеммы, окружены еще и клеточными оболочками.

Внутренние мембраны эукариотических клеток разграничивают различные части клетки, образуя своеобразные «отсеки» — компартменты, что способствует разделению различных процессов обмена веществ и энергии. Они могут различаться по химическому составу и выполняемым функциям, но общий план строения у них сохраняется.

Функции мембран:

  1. Ограничивающая. Заключается в том, что они отделяют внутреннее пространство клетки от внешней среды. Мембрана является полупроницаемой, то есть ее свободно преодолевают только те вещества, которые необходимы клетке, при этом существуют механизмы транспорта необходимых веществ.
  2. Рецепторная. Связана в первую очередь с восприятием сигналов окружающей среды и передачей этой информации внутрь клетки. За эту функцию отвечают специальные белки-рецепторы. Мембранные белки отвечают еще и за клеточное узнавание по принципу «свой-чужой», а также за образование межклеточных соединений, наиболее изученными из которых являются синапсы нервных клеток.
  3. Каталитическая. На мембранах расположены многочисленные ферментные комплексы, вследствие чего на них происходят интенсивные синтетические процессы.
  4. Энерготрансформирующая. Связана с образованием энергии, ее запасанием в виде АТФ и расходованием.
  5. Компартментализация. Мембраны разграничивают также пространство внутри клетки, разделяя тем самым исходные вещества реакции и ферменты, которые могут осуществлять соответствующие реакции.
  6. Образование межклеточных контактов. Несмотря на то, что толщина мембраны настолько мала, что ее невозможно различить невооруженным глазом, она, с одной стороны, служит достаточно надежным барьером для ионов и молекул, в особенности водорастворимых, а с другой — обеспечивает их перенос в клетку и наружу.
  7. Транспортная.

Мембранный транспорт. В связи с тем, что клетки как элементарные биологические системы являются открытыми системами, для обеспечения обмена веществ и энергии, поддержания гомеостаза, роста, раздражимости и других процессов требуется перенос веществ через мембрану — мембранный транспорт. В настоящее время транспорт веществ через мембрану клетки делят на активный, пассивный, эндо- и экзоцитоз.

Пассивный транспорт — это вид транспорта, который происходит без затраты энергии от большей концентрации к меньшей. Растворимые в липидах небольшие неполярные молекулы (О2, СО2) легко проникают в клетку путем простой диффузии. Нерастворимые же в липидах, в том числе заряженные небольшие частицы, подхватываются белкамипереносчиками или проходят через специальные каналы (глюкоза, аминокислоты, К+, PO43-). Такой вид пассивного транспорта называется облегченной диффузией. Вода поступает в клетку через поры в липидной фазе, а также по специальным каналам, выстланным белками. Транспорт воды через мембрану называется осмосом.

Осмос имеет чрезвычайно важное значение в жизни клетки, так как если ее поместить в раствор с более высокой концентрацией солей, чем в клеточном растворе, то вода начнет выходить из клетки, и объем живого содержимого начнет уменьшаться. У животных клеток происходит съеживание клетки в целом, а у растительных — отставание цитоплазмы от клеточной стенки, которое называется плазмолизом. При помещении клетки в менее концентрированный, чем цитоплазма, раствор, транспорт воды происходит в обратном направлении — в клетку. Однако существуют пределы растяжимости цитоплазматической мембраны, и животная клетка в конце концов разрывается, а у растительной этого не позволяет сделать прочная клеточная стенка. Явление заполнения клеточным содержимым всего внутреннего пространства клетки называется деплазмолизом. Внутриклеточную концентрацию солей следует учитывать при приготовлении лекарственных препаратов, особенно для внутривенного введения, так как это может приводить к повреждению клеток крови (для этого используют физиологический раствор с концентрацией 0,9 % хлорида натрия). Это не менее важно при культивировании клеток и тканей, а также органов животных и растений.

Активный транспорт протекает с затратой энергии АТФ от меньшей концентрации вещества к большей. Он осуществляется с помощью специальных белков-насосов. Белки перекачивают через мембрану ионы К+, Na+, Са2+ и другие, что способствует транспорту важнейших органических веществ, а также возникновению нервных импульсов и т. д.

Эндоцитоз — это активный процесс поглощения веществ клеткой, при котором мембрана образует впячивания, а затем формирует мембранные пузырьки — фагосомы, в которых заключены поглощаемые объекты. Затем с фагосомой сливается первичная лизосома, и образуется вторичная лизосома, или фаголизосома, или пищеварительная вакуоль. Содержимое пузырька расщепляется ферментами лизосом, а продукты расщепления поглощаются и усваиваются клеткой. Непереваренные остатки удаляются из клетки путем экзоцитоза. Различают два основных вида эндоцитоза: фагоцитоз и пиноцитоз.

Фагоцитоз — это процесс захвата клеточной поверхностью и поглощения клеткой твердых частиц, а пиноцитоз — жидкости. Фагоцитоз протекает в основном в животных клетках (одноклеточные животные, лейкоциты человека), он обеспечивает их питание, а часто и защиту организма . Путем пиноцитоза происходит поглощение белков, комплексов антиген-антитела в процессе иммунных реакций и т. д. Однако путем пиноцитоза или фагоцитоза в клетку также попадают многие вирусы. В клетках растений и грибов фагоцитоз практически невозможен, так как они окружены прочными клеточными оболочками.

Экзоцитоз — процесс, обратный эндоцитозу. Таким образом выделяются непереваренные остатки пищи из пищеварительных вакуолей, выводятся необходимые для жизнедеятельности клетки и организма в целом вещества. Например, передача нервных импульсов происходит благодаря выделению посылающим импульс нейроном химических посредников — медиаторов, а в растительных клетках так выделяются вспомогательные углеводы клеточной оболочки.

Клеточные оболочки клеток растений, грибов и бактерий. Снаружи от мембраны клетка может выделять прочный каркас — клеточную оболочку, или клеточную стенку.

У растений основу клеточной оболочки составляет целлюлоза, упакованная в пучки по 50–100 молекул. Промежутки между ними заполняют вода и другие углеводы. Оболочка растительной клетки пронизана канальцами — плазмодесмами, через которые проходят мембраны эндоплазматической сети. По плазмодесмам осуществляется транспорт веществ между клетками. Однако транспорт веществ, например воды, может происходить и по самим клеточным стенкам. Со временем в клеточной оболочке растений накапливаются различные вещества, в том числе дубильные или жироподобные, что приводит к одревеснению или опробковению самой клеточной стенки, вытеснению воды и отмиранию клеточного содержимого. Между клеточными стенками соседних клеток растений располагаются желеобразные прокладки — срединные пластинки, которые скрепляют их между собой и цементируют тело растения в целом. Они разрушаются только в процессе созревания плодов и при опадании листьев.

Клеточные стенки клеток грибов образованы хитином — углеводом, содержащим азот. Они достаточно прочны и являются внешним скелетом клетки, но все же, как и у растений, препятствуют фагоцитозу.

У бактерий в состав клеточной стенки входит углевод с фрагментами пептидов — муреин, однако его содержание существенно различается у разных групп бактерий. Поверх от клеточной стенки могут выделяться также иные полисахариды, образующие слизистую капсулу, защищающую бактерии от внешних воздействий.

Оболочка определяет форму клетки, служит механической опорой, выполняет защитную функцию, обеспечивает осмотические свойства клетки, ограничивая растяжение живого содержимого и предотвращая разрыв клетки, увеличивающейся вследствие поступления воды. Кроме того, клеточную стенку преодолевают вода и растворенные в ней вещества, прежде чем попасть в цитоплазму или, наоборот, при выходе из нее, при этом по клеточным стенкам вода транспортируется быстрее, чем по цитоплазме.

Цитоплазма

Цитоплазма — это внутреннее содержимое клетки. В нее погружены все органоиды клетки, ядро и разнообразные продукты жизнедеятельности.

Цитоплазма связывает все части клетки между собой, в ней протекают многочисленные реакции обмена веществ. Цитоплазма отделяется от окружающей среды и делится на отсеки мембранами, то есть клеткам присуще мембранное строение. Она может находиться в двух состояниях — золя и геля. Золь — это полужидкое, киселеобразное состояние цитоплазмы, при котором процессы жизнедеятельности протекают наиболее интенсивно, а гель — более плотное, студнеобразное состояние, затрудняющее протекание химических реакций и транспорт веществ.

Жидкая часть цитоплазмы без органоидов называется гиалоплазмой. Гиалоплазма, или цитозоль, представляет собой коллоидный раствор, в котором находится своеобразная взвесь достаточно крупных частиц, например белков, окруженных диполями молекул воды. Осаждения этой взвеси не происходит вследствие того, что они имеют одинаковый заряд и отталкиваются друг от друга.

Органоиды

Органоиды — это постоянные компоненты клетки, выполняющие определенные функции.

В зависимости от особенностей строения их делят на мембранные и немембранные. Мембранные органоиды, в свою очередь, относят к одномембранным (эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи и лизосомы) или двумембранным (митохондрии, пластиды и ядро). Немембранными органоидами являются рибосомы, микротрубочки, микрофиламенты и клеточный центр. Прокариотам из перечисленных органоидов присущи только рибосомы.

Строение и функции ядра. Ядро — крупный двумембранный органоид, лежащий в центре клетки или на ее периферии. Размеры ядра могут колебаться в пределах 3–35 мкм. Форма ядра чаще сферическая или эллипсоидная, однако имеются также палочковидные, веретеновидные, бобовидные, лопастные и даже сегментированные ядра. Некоторые исследователи считают, что форма ядра соответствует форме самой клетки.

Большинство клеток имеет одно ядро, но, например, в клетках печени и сердца их может быть два, а в ряде нейронов — до 15. Волокна скелетных мышц содержат обычно много ядер, однако они не являются клетками в полном смысле этого слова, поскольку образуются в результате слияния нескольких клеток.

Ядро окружено ядерной оболочкой, а его внутреннее пространство заполнено ядерным соком, или нуклеоплазмой (кариоплазмой), в которую погружены хроматин и ядрышко. Ядро выполняет такие важнейшие функции, как хранение и передача наследственной информации, а также контроль жизнедеятельности клетки.

Роль ядра в передаче наследственной информации была убедительно доказана в экспериментах с зеленой водорослью ацетабулярией. В единственной гигантской клетке, достигающей в длину 5 см, различают шляпку, ножку и ризоид. При этом она содержит только одно ядро, расположенное в ризоиде. В 1930-е годы И. Хеммерлинг пересадил ядро одного вида ацетабулярии с зеленой окраской в ризоид другого вида, с коричневой окраской, у которого ядро было удалено. Через некоторое время у растения с пересаженным ядром выросла новая шляпка, как у водоросли- донора ядра. В то же время отделенные от ризоида шляпка или ножка, не содержащие ядра, через некоторое время погибали.

Ядерная оболочка образована двумя мембранами — наружной и внутренней, между которыми есть пространство. Межмембранное пространство сообщается с полостью шероховатой эндоплазматической сети, а наружная мембрана ядра может нести рибосомы. Ядерная оболочка пронизана многочисленными порами, окантованными специальными белками. Через поры происходит транспорт веществ: в ядро попадают необходимые белки (в т. ч. ферменты), ионы, нуклеотиды и другие вещества, и покидают его молекулы РНК, отработанные белки, субъ единицы рибосом. Таким образом, функциями ядерной оболочки являются отделение содержимого ядра от цитоплазмы, а также регуляция обмена веществ между ядром и цитоплазмой.

Нуклеоплазмой называют содержимое ядра, в которое погружены хроматин и ядрышко. Она представляет собой коллоидный раствор, по химическому составу напоминающий цитоплазму. Ферменты нуклеоплазмы катализируют обмен аминокислот, нуклеотидов, белков и др. Нуклеоплазма связана с гиалоплазмой через ядерные поры. Функции нуклеоплазмы, как и гиалоплазмы, состоят в обеспечении взаимосвязи всех структурных компонентов ядра и осуществлении ряда ферментных реакций.

Хроматином называют совокупность тонких нитей и гранул, погруженных в нуклеоплазму. Выявить его можно только при окрашивании, так как коэффициенты преломления хроматина и нуклеоплазмы приблизительно одинаковы. Нитчатый компонент хроматина называют эухроматином, а гранулярный — гетерохроматином. Эухроматин слабо уплотнен, поскольку с него считывается наследственная информация, тогда как более спирализованный гетерохроматин является генетически неактивным.

Хроматин представляет собой структурное видоизменение хромосом в неделящемся ядре. Таким образом, хромосомы постоянно присутствуют в ядре, изменяется лишь их состояние в зависимости от функции, которую ядро выполняет в данный момент.

В состав хроматина в основном входят белки-нуклеопротеины (дезоксирибонуклеопротеины и рибонуклеопротеины), а также ферменты, важнейшие из которых связаны с синтезом нуклеиновых кислот, и некоторые другие вещества.

Функции хроматина состоят, во-первых, в синтезе специфических для данного организма нуклеиновых кислот, которые направляют синтез специфических белков, во-вторых, в передаче наследственных свойств от материнской клетки дочерним, для чего хроматиновые нити в процессе деления упаковываются в хромосомы.

Ядрышко — сферическое, хорошо заметное под микроскопом тельце диаметром 1–3 мкм. Оно формируется на участках хроматина, в которых закодирована информация о структуре рРНК и белках рибосом. Ядрышко в ядре часто одно, однако в тех клетках, где происходят интенсивные процессы жизнедеятельности, ядрышек может быть два и более. Функции ядрышек — синтез рРНК и сборка субъединиц рибосом путем объединения рРНК с белками, поступающими из цитоплазмы.

Митохондрии — двумембранные органоиды округлой, овальной или палочковидной формы, хотя встречаются и спиралевидные (в сперматозоидах). Диаметр митохондрий составляет до 1 мкм, а длина — до 7 мкм. Пространство внутри митохондрий заполнено матриксом. Матрикс — это основное вещество митохондрий. В него погружены кольцевая молекула ДНК и рибосомы. Наружная мембрана митохондрий гладкая, она непроницаема для многих веществ. Внутренняя мембрана имеет выросты — кристы, увеличивающие площадь поверхности мембран для протекания химических реакций. На поверхности мембраны расположены многочисленные белковые комплексы, составляющие так называемую дыхательную цепь, а также грибовидные ферменты АТФ-синтетазы. В митохондриях протекает аэробный этап дыхания, в ходе которого происходит синтез АТФ.

Пластиды — крупные двумембранные органоиды, характерные только для растительных клеток. Внутреннее пространство пластид заполнено стромой, или матриксом. В строме находится более или менее развитая система мембранных пузырьков — тилакоидов, которые собраны в стопки — граны, а также собственная кольцевая молекула ДНК и рибосомы. Различают четыре основных типа пластид: хлоропласты, хромопласты, лейкопласты и пропластиды.

Хлоропласты — это зеленые пластиды диаметром 3–10 мкм, хорошо различимые под микроскопом. Они содержатся только в зеленых частях растений — листьях, молодых стеблях, цветках и плодах. Хлоропласты в основном имеют овальную или эллипсоидную формы, но могут быть также чашевидными, спиралевидными и даже лопастными. Количество хлоропластов в клетке в среднем составляет от 10 до 100 штук. Однако, например, у некоторых водорослей он может быть один, иметь значительные размеры и сложную форму — тогда его называют хроматофором. В других случаях количество хлоропластов может достигать нескольких сотен, при этом их размеры невелики. Окраска хлоропластов обусловлена основным пигментом фотосинтеза — хлорофиллом, хотя в них содержатся и дополнительные пигменты — каротиноиды. Каротиноиды становятся заметными только осенью, когда хлорофилл в стареющих листьях разрушается. Основной функцией хлоропластов является фотосинтез. Световые реакции фотосинтеза протекают на мембранах тилакоидов, на которых закреплены молекулы хлорофилла, а темновые реакции — в строме, где содержатся многочисленные ферменты.

Хромопласты — это желтые, оранжевые и красные пластиды, содержащие пигменты каротиноиды. Форма хромопластов может также существенно варьировать: они бывают трубчатыми, сферическими, кристаллическими и др. Хромопласты придают окраску цветкам и плодам растений, привлекая опылителей и распространителей семян и плодов.

Лейкопласты — это белые или бесцветные пластиды в основном округлой или овальной формы. Они распространены в нефотосинтезирующих частях растений, например в кожице листа, клубнях картофеля и т. д. В них откладываются в запас питательные вещества, чаще всего крахмал, но у некоторых растений это могут быть белки или масло.

Пластиды образуются в растительных клетках из пропластид, которые имеются уже в клетках образовательной ткани и представляют собой небольшие двумембранные тельца. На ранних этапах развития разные виды пластид способны превращаться друг в друга: при попадании на свет лейкопласты клубня картофеля и хромопласты корнеплода моркови зеленеют.

Пластиды и митохондрии называют полуавтономными органоидами клетки, так как они имеют собственные молекулы ДНК и рибосомы, осуществляют синтез белка и делятся независимо от деления клеток. Эти особенности объясняются происхождением от одноклеточных прокариотических организмов. Однако «самостоятельность » митохондрий и пластид является ограниченной, так как их ДНК содержит слишком мало генов для свободного существования, остальная же информация закодирована в хромосомах ядра, что позволяет ему контролировать данные органоиды.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС), или эндоплазматический ретикулум (ЭР), — это одномембранный органоид, представляющий собой сеть мембранных полостей и канальцев, занимающих до 30 % содержимого цитоплазмы. Диаметр канальцев ЭПС составляет около 25–30 нм. Различают два вида ЭПС — шероховатую и гладкую. Шероховатая ЭПС несет рибосомы, на ней происходит синтез белков. Гладкая ЭПС лишена рибосом. Ее функция — синтез липидов и углеводов, а также транспорт, запасание и обезвреживание токсических веществ. Она особенно развита в тех клетках, где происходят интенсивные процессы обмена веществ, например в клетках печени — гепатоцитах — и волокнах скелетных мышц. Вещества, синтезированные в ЭПС, транспортируются в аппарат Гольджи. В ЭПС происходит также сборка мембран клетки, однако их формирование завершается в аппарате Гольджи.

Аппарат Гольджи, или комплекс Гольджи, — одномембранный органоид, образованный системой плоских цистерн, канальцев и отшнуровывающихся от них пузырьков. Структурной единицей аппарата Гольджи является диктиосома — стопка цистерн, на один полюс которой приходят вещества из ЭПС, а с противоположного полюса, подвергшись определенным превращениям, они упаковываются в пузырьки и направляются в другие части клетки. Диаметр цистерн — порядка 2 мкм, а мелких пузырьков — около 20–30 мкм. Основные функции комплекса Гольджи — синтез некоторых веществ и модификация (изменение) белков, липидов и углеводов, поступающих из ЭПС, окончательное формирование мембран, а также транспорт веществ по клетке, обновление ее структур и образование лизосом. Свое название аппарат Гольджи получил в честь итальянского ученого Камилло Гольджи, впервые обнаружившего данный органоид (1898).

Лизосомы — небольшие одномембранные органоиды до 1 мкм в диаметре, в которых содержатся гидролитические ферменты, участвующие во внутриклеточном пищеварении. Мембраны лизосом слабопроницаемы для этих ферментов, поэтому выполнение лизосомами своих функций происходит очень точно и адресно. Так, они принимают активное участие в процессе фагоцитоза, образуя пищеварительные вакуоли, а в случае голодания или повреждения определенных частей клетки переваривают их, не затрагивая иных. Недавно была открыта роль лизосом в процессах клеточной гибели.

Вакуоль — это полость в цитоплазме растительных и животных клеток, ограниченная мембраной и заполненная жидкостью. В клетках простейших обнаруживаются пищеварительные и сократительные вакуоли. Первые принимают участие в процессе фагоцитоза, так как в них происходит расщепление питательных веществ. Вторые обеспечивают поддержание водно-солевого баланса за счет осморегуляции. У многоклеточных животных в основном встречаются пищеварительные вакуоли.

В растительных клетках вакуоли присутствуют всегда, они окружены специальной мембраной и заполнены клеточным соком. Мембрана, окружающая вакуоль, по химическому составу, строению и выполняемым функциям близка к плазматической мембране. Клеточный сок представляет собой водный раствор различных неорганических и органических веществ, в том числе минеральных солей, органических кислот, углеводов, белков, гликозидов, алкалоидов и др. Вакуоль может занимать до 90 % объема клетки и оттеснять ядро на периферию. Эта часть клетки выполняет запасающую, выделительную, осмотическую, защитную, лизосомную и другие функции, поскольку в ней накапливаются питательные вещества и отходы жизнедеятельности, она обеспечивает поступление воды и поддержание формы и объема клетки, а также содержит ферменты расщепления многих компонентов клетки. К тому же биологически активные вещества вакуолей способны препятствовать поеданию этих растений многими животными. У ряда растений за счет разбухания вакуолей происходит рост клетки растяжением.

Вакуоли имеются также и в клетках некоторых грибов и бактерий, однако у грибов они выполняют только функцию осморегуляции, а у цианобактерий поддерживают плавучесть и участвуют в процессах усвоения азота из воздуха.

Рибосомы — небольшие немембранные органоиды диаметром 15–20 мкм, состоящие из двух субъединиц — большой и малой. Субъединицы рибосом эукариот собираются в ядрышке, а затем транспортируются в цитоплазму. Рибосомы прокариот, митохондрий и пластид меньше по величине, чем рибосомы эукариот. В состав субъединиц рибосом входят рРНК и белки.

Количество рибосом в клетке может достигать нескольких десятков миллионов: в цитоплазме, митохондриях и пластидах они находятся в свободном состоянии, а на шероховатой ЭПС — в связанном. Они принимают участие в синтезе белка, в частности, осуществляют процесс трансляции — биосинтеза полипептидной цепи на молекуле иРНК. На свободных рибосомах синтезируются белки гиалоплазмы, митохондрий, пластид и собственные белки рибосом, тогда как на прикрепленных к шероховатой ЭПС рибосомах осуществляется трансляция белков для выведения из клеток, сборки мембран, образования лизосом и вакуолей.

Рибосомы могут находиться в гиалоплазме поодиночке или собираться в группы при одновременном синтезе на одной иРНК сразу нескольких полипептидных цепей. Такие группы рибосом называются полирибосомами, или полисомами.

Микротрубочки — это цилиндрические полые немембранные органоиды, которые пронизывают всю цитоплазму клетки. Их диаметр составляет около 25 нм, толщина стенки — 6–8 нм. Они образованы многочисленными молекулами белка тубулина, которые сначала формируют 13 нитей, напоминающих бусы, а затем собираются в микротрубочку. Микротрубочки образуют цитоплазматическую сеть, которая придает клетке форму и объем, связывают плазматическую мембрану с другими частями клетки, обеспечивают транспорт веществ по клетке, принимают участие в движении клетки и внутриклеточных компонентов, а также в делении генетического материала. Они входят в состав клеточного центра и органоидов движения — жгутиков и ресничек.

Микрофиламенты, или микронити, также являются немембранными органоидами, однако они имеют нитевидную форму и образованы не тубулином, а актином. Они принимают участие в процессах мембранного транспорта, межклеточном узнавании, делении цитоплазмы клетки и в ее движении. В мышечных клетках взаимодействие актиновых микрофиламентов с миозиновыми нитями обеспечивает сокращение.

Микротрубочки и микрофиламенты образуют внутренний скелет клетки — цитоскелет. Он представляет собой сложную сеть волокон, обеспечивающих механическую опору для плазматической мембраны, определяет форму клетки, расположение клеточных органоидов и их перемещение в процессе деления клетки.

Клеточный центр — немембранный органоид, располагающийся в животных клетках вблизи ядра; в растительных клетках он отсутствует. Его длина составляет около 0.2–0.3 мкм, а диаметр — 0.1–0.15 мкм. Клеточный центр образован двумя центриолями, лежащими во взаимно перпендикулярных плоскостях, и лучистой сферой из микротрубочек. Каждая центриоль образована девятью группами микротрубочек, собранных по три, т. е. триплетами. Клеточный центр принимает участие в процессах сборки микротрубочек, делении наследственного материала клетки, а также в образовании жгутиков и ресничек.

Органоиды движения. Жгутики и реснички представляют собой выросты клетки, покрытые плазмалеммой. Основу этих органоидов составляют девять пар микротрубочек, расположенных по периферии, и две свободные микротрубочки в центре. Микротрубочки связаны между собой различными белками, обеспечивающими их согласованное отклонение от оси — колебание. Колебания энергозависимы, то есть на этот процесс тратится энергия макроэргических связей АТФ. Восстановление утраченных жгутиков и ресничек является функцией базальных телец, или кинетосом, расположенных в их основании.

Длина ресничек составляет около 10–15 нм, а жгутиков — 20–50 мкм. За счет строго направленных движений жгутиков и ресничек осуществляется не только движение одноклеточных животных, сперматозоидов и др., но и происходит очистка дыхательных путей, продвижение яйцеклетки по маточным трубам, поскольку все эти части организма человека выстланы реснитчатым эпителием.

Включения

Включения — это непостоянные компоненты клетки, которые образуются и исчезают в процессе ее жизнедеятельности. К ним относят как запасные вещества, например, зерна крахмала или белка в растительных клетках, гранулы гликогена в клетках животных и грибов, волютина у бактерий, капли жира во всех типах клеток, так и отходы жизнедеятельности, в частности, непереваренные в результате фагоцитоза остатки пищи, образующие так называемые остаточные тельца.

Взаимосвязь строения и функций частей и органоидов клетки — основа ее целостности

Каждая из частей клетки, с одной стороны, является обособленной структурой со специфическим строением и функциями, а с другой — компонентом более сложной системы, называемой клеткой. Бульшая часть наследственной информации эукариотической клетки сосредоточена в ядре, однако само ядро не в состоянии обеспечить ее реализацию, поскольку для этого необходимы как минимум цитоплазма, выступающая как основное вещество, и рибосомы, на которых и происходит этот синтез. Большинство рибосом расположено на гранулярной эндоплазматической сети, откуда белки чаще всего транспортируются в комплекс Гольджи, а затем после модификации — в те части клетки, для которых они предназначены, или выводятся наружу. Мембранные упаковки белков и углеводов могут встраиваться в мембраны органоидов и цитоплазматическую мембрану, обеспечивая их постоянное обновление. От комплекса Гольджи отшнуровываются также выполняющие важнейшие функции лизосомы и вакуоли. Например, без лизосом клетки быстро превратились бы в свое образную свалку отработанных молекул и структур.

Протекание всех этих процессов требует энергии, вырабатываемой митохондриями, а у растений — и хлоропластами. И хотя эти органоиды являются относительно автономными, т. к. имеют собственные молекулы ДНК, часть их белков все равно кодируется ядерным геномом и синтезируется в цитоплазме.

Таким образом, клетка представляет собой неразрывное единство составляющих ее компонентов, каждый из которых выполняет свою уникальную функцию.

Обмен веществ и превращения энергии — свойства живых организмов. Энергетический и пластический обмен, их взаимосвязь. Стадии энергетического обмена. Брожение и дыхание. Фотосинтез, его значение, космическая роль. Фазы фотосинтеза. Световые и темновые реакции фотосинтеза, их взаимосвязь. Хемосинтез. Роль хемосинтезирующих бактерий на Земле

Обмен веществ и превращения энергии — свойства живых организмов

Клетку можно уподобить миниатюрной химической фабрике, на которой происходят сотни и тысячи химических реакций.

Обмен веществ — совокупность химических превращений, направленных на сохранение и самовоспроизведение биологических систем.

Он включает в себя поступление веществ в организм в процессе питания и дыхания, внутриклеточный обмен веществ, или метаболизм, а также выделение конечных продуктов обмена.

Обмен веществ неразрывно связан с процессами превращения одних видов энергии в другие. Например, в процессе фотосинтеза световая энергия запасается в виде энергии химических связей сложных органических молекул, а в процессе дыхания она высвобождается и расходуется на синтез новых молекул, механическую и осмотическую работу, рассеивается в виде тепла и т. д.

Протекание химических реакций в живых организмах обеспечивается благодаря биологическим катализаторам белковой природы — ферментам, или энзимам. Как и другие катализаторы, ферменты ускоряют протекание химических реакций в клетке в десятки и сотни тысяч раз, а иногда и вообще делают их возможными, но не изменяют при этом ни природы, ни свойств конечного продукта (продуктов) реакции и не изменяются сами. Ферменты могут быть как простыми, так и сложными белками, в состав которых, кроме белковой части, входит и небелковая — кофактор (кофермент). Примерами ферментов являются амилаза слюны, расщепляющая полисахариды при длительном пережевывании, и пепсин, обеспечивающий переваривание белков в желудке.

Ферменты отличаются от катализаторов небелковой природы высокой специфичностью действия, значительным увеличением с их помощью скорости реакции, а также возможностью регуляции действия за счет изменения условий протекания реакции либо взаимодействия с ними различных веществ. К тому же и условия, в которых протекает ферментный катализ, существенно отличаются от тех, при которых идет неферментный: оптимальной для функционирования ферментов в организме человека является температура $37°С$, давление должно быть близким к атмосферному, а $рН$ среды может существенно колебаться. Так, для амилазы необходима щелочная среда, а для пепсина — кислая.

Механизм действия ферментов заключается в снижении энергии активации веществ (субстратов), вступающих в реакцию, за счет образования промежуточных фермент-субстратных комплексов.

Энергетический и пластический обмен, их взаимосвязь

Метаболизм складывается из двух одновременно протекающих в клетке процессов: пластического и энергетического обменов.

Пластический обмен (анаболизм, ассимиляция) представляет собой совокупность реакций синтеза, которые идут с затратой энергии АТФ. В процессе пластического обмена синтезируются органические вещества, необходимые клетке. Примером реакций пластического обмена являются фотосинтез, биосинтез белка и репликация (самоудвоение) ДНК.

Энергетический обмен (катаболизм, диссимиляция) — это совокупность реакций расщепления сложных веществ до более простых. В результате энергетического обмена выделяется энергия, запасаемая в виде АТФ. Наиболее важными процессами энергетического обмена являются дыхание и брожение.

Пластический и энергетический обмены неразрывно связаны, поскольку в процессе пластического обмена синтезируются органические вещества и для этого необходима энергия АТФ, а в процессе энергетического обмена органические вещества расщепляются и высвобождается энергия, которая затем будет израсходована на процессы синтеза.

Энергию организмы получают в процессе питания, а высвобождают ее и переводят в доступную форму в основном в процессе дыхания. По способу питания все организмы делятся на автотрофов и гетеротрофов. Автотрофы способны самостоятельно синтезировать органические вещества из неорганических, а гетеротрофы используют исключительно готовые органические вещества.

Стадии энергетического обмена

Несмотря на всю сложность реакций энергетического обмена, его условно подразделяют на три этапа: подготовительный, анаэробный (бескислородный) и аэробный (кислородный).

На подготовительном этапе молекулы полисахаридов, липидов, белков, нуклеиновых кислот распадаются на более простые, например, глюкозу, глицерин и жирные кислоты, аминокислоты, нуклеотиды и др. Этот этап может протекать непосредственно в клетках либо в кишечнике, откуда расщепленные вещества доставляются с током крови.

Анаэробный этап энергетического обмена сопровождается дальнейшим расщеплением мономеров органических соединений до еще более простых промежуточных продуктов, например, пировиноградной кислоты, или пирувата. Он не требует присутствия кислорода, и для многих организмов, обитающих в иле болот или в кишечнике человека, является единственным способом получения энергии. Анаэробный этап энергетического обмена протекает в цитоплазме.

Бескислородному расщеплению могут подвергаться различные вещества, однако довольно часто субстратом реакций оказывается глюкоза.{+} + 2Н_2О$.

Образование АТФ из АДФ происходит вследствие прямого переноса фосфат-аниона с предварительно фосфорилированного сахара и называется субстратным фосфорилированием.

Аэробный этап энергетического обмена может происходить только в присутствии кислорода, при этом промежуточные соединения, образовавшиеся в процессе бескислородного расщепления, окисляются до конечных продуктов (углекислого газа и воды) и выделяется большая часть энергии, запасенной в химических связях органических соединений. Она переходит в энергию макроэргических связей 36 молекул АТФ. Этот этап также называется тканевым дыханием. В случае отсутствия кислорода промежуточные соединения превращаются в другие органические вещества, и этот процесс называется брожением.

Дыхание

Механизм клеточного дыхания схематически изображен на рис.

Аэробное дыхание происходит в митохондриях, при этом пировиноградная кислота сначала утрачивает один атом углерода, что сопровождается синтезом одного восстановительного эквивалента $НАДН + Н^{+}$ и молекулы ацетилкофермента А (ацетил-КоА):

$С_3Н_4О_3 + НАД + Н~КоА → СН_3СО~КоА + НАДН + Н^{+} + СО_2↑$.{+}$.

При брожении с помощью микроорганизмов из пировиноградной кислоты могут образоваться также уксусная, масляная, муравьиная кислоты и др.

АТФ, полученная в результате энергетического обмена, расходуется в клетке на различные виды работы: химическую, осмотическую, электрическую, механическую и регуляторную. Химическая работа заключается в биосинтезе белков, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот и других жизненно важных соединений. К осмотической работе относят процессы поглощения клеткой и выведения из нее веществ, которые во внеклеточном пространстве находятся в концентрациях, больших, чем в самой клетке. Электрическая работа тесно взаимосвязана с осмотической, поскольку именно в результате перемещения заряженных частиц через мембраны формируется заряд мембраны и приобретаются свойства возбудимости и проводимости. Механическая работа сопряжена с движением веществ и структур внутри клетки, а также клетки в целом. К регуляторной работе относят все процессы, направленные на координацию процессов в клетке.

Фотосинтез, его значение, космическая роль

Фотосинтезом называют процесс преобразования энергии света в энергию химических связей органических соединений с участием хлорофилла.

В результате фотосинтеза образуется около 150 млрд тонн органического вещества и приблизительно 200 млрд тонн кислорода ежегодно. Этот процесс обеспечивает круговорот углерода в биосфере, не давая накапливаться углекислому газу и препятствуя тем самым возникновению парникового эффекта и перегреву Земли. Образующиеся в результате фотосинтеза органические вещества не расходуются другими организмами полностью, значительная их часть в течение миллионов лет образовала залежи полезных ископаемых (каменного и бурого угля, нефти). В последнее время в качестве топлива начали использовать также рапсовое масло («биодизель») и спирт, полученный из растительных остатков. Из кислорода под действием электрических разрядов образуется озон, который формирует озоновый экран, защищающий все живое на Земле от губительного действия ультрафиолетовых лучей.

Наш соотечественник, выдающийся физиолог растений К. А. Тимирязев (1843–1920) назвал роль фотосинтеза «космической», поскольку он связывает Землю с Солнцем (космосом), обеспечивая приток энергии на планету.

Фазы фотосинтеза. Световые и темновые реакции фотосинтеза, их взаимосвязь

В 1905 году английский физиолог растений Ф. Блэкмен обнаружил, что скорость фотосинтеза не может увеличиваться беспредельно, какой-то фактор ограничивает ее. На основании этого он выдвинул предположение о наличии двух фаз фотосинтеза: световой и темновой. При низкой интенсивности освещения скорость световых реакций возрастает пропорционально нарастанию силы света, и, кроме того, данные реакции не зависят от температуры, поскольку для их протекания не нужны ферменты. Световые реакции протекают на мембранах тилакоид.

Скорость темновых реакций, напротив, возрастает с повышением температуры, однако по достижении температурного порога в $30°С$ этот рост прекращается, что свидетельствует о ферментативном характере указанных превращений, происходящих в строме. Следует отметить, что свет также оказывает на темновые реакции определенное влияние, несмотря на то, что они называются темновыми.

Световая фаза фотосинтеза протекает на мембранах тилакоидов, несущих несколько типов белковых комплексов, основными из которых являются фотосистемы I и II, а также АТФсинтаза. В состав фотосистем входят пигментные комплексы, в которых, кроме хлорофилла, присутствуют и каротиноиды. Каротиноиды улавливают свет в тех областях спектра, в которых этого не делает хлорофилл, а также защищают хлорофилл от разрушения светом высокой интенсивности.

Кроме пигментных комплексов, фотосистемы включают и ряд белков-акцепторов электронов, которые последовательно передают друг другу электроны от молекул хлорофилла. Последовательность этих белков называется электронтранспортной цепью хлоропластов.

С фотосистемой II также ассоциирован специальный комплекс белков, который обеспечивает выделение кислорода в процессе фотосинтеза. Этот кислородвыделяющий комплекс содержит ионы марганца и хлора.{-} + {1}/{2}O_2↑$.

Генетическая информация в клетке. Гены, генетический код и его свойства. Матричный характер реакций биосинтеза. Биосинтез белка и нуклеиновых кислот

Генетическая информация в клетке

Воспроизведение себе подобных является одним из фундаментальных свойств живого. Благодаря этому явлению существует сходство не только между организмами, но и между отдельными клетками, а также их органоидами (митохондриями и пластидами). Материальной основой этого сходства является передача зашифрованной в последовательности нуклеотидов ДНК генетической информации, которая осуществляется благодаря процессам репликации (самоудвоения) ДНК. Реа лизуются все признаки и свойства клеток и организмов благодаря белкам, структуру которых в первую очередь и определяют последовательности нуклеотидов ДНК. Поэтому первостепенное значение в процессах метаболизма играет именно биосинтез нуклеиновых кислот и белка. Структурной единицей наследственной информации является ген.

Гены, генетический код и его свойства

Наследственная информация в клетке не является монолитной, она разбита на отдельные «слова» — гены.

Ген — это элементарная единица генетической информации.

Работы по программе «Геном человека», которые проводились одновременно в нескольких странах и были завершены в начале нынешнего века, дали нам понимание того, что у человека всего около 25–30 тыс. генов, но информация с большей части нашей ДНК не считывается никогда, так как в ней содержится огромное количество бессмысленных участков, повторов и генов, кодирующих признаки, утратившие значение для человека (хвост, оволосение тела и др.). Кроме того, был расшифрован ряд генов, отвечающих за развитие наследственных заболеваний, а также генов-мишеней лекарственных препаратов. Однако практическое применение результатов, полученных в ходе реализации данной программы, откладывается до тех пор, пока не будут расшифрованы геномы большего количества людей и станет понятно, чем же все-таки они различаются.

Гены, кодирующие первичную структуру белка, рибосомальной или транспортной РНК называются структурными, а гены, обеспечивающие активацию или подавление считывания информации со структурных генов, — регуляторными. Однако даже структурные гены содержат регуляторные участки.

Наследственная информация организмов зашифрована в ДНК в виде определенных сочетаний нуклеотидов и их последовательности — генетического кода. Его свойствами являются: триплетность, специфичность, универсальность, избыточность и неперекрываемость. Кроме того, в генетическом коде отсутствуют знаки препинания.

Каждая аминокислота закодирована в ДНК тремя нуклеотидами — триплетом, например, метионин закодирован триплетом ТАЦ, то есть код триплетен. С другой стороны, каждый триплет кодирует только одну аминокислоту, в чем заключается его специфичность или однозначность. Генетический код универсален для всех живых организмов, то есть наследственная информация о белках человека может считываться бактериями и наоборот. Это свидетельствует о единстве происхождения органического мира. Однако 64 комбинациям нуклеотидов по три соответствует только 20 аминокислот, вследствие чего одну аминокислоту может кодировать 2–6 триплетов, то есть генетический код избыточен, или вырожден. Три триплета не имеют соответствующих аминокислот, их называют стоп-кодонами, так как они обозначают окончание синтеза полипептидной цепи.

Последовательность оснований в триплетах ДНК и кодируемые ими аминокислоты

*Стоп-кодон, означающий конец синтеза полипептидной цепи.

Сокращения названий аминокислот:

Ала — аланин

Арг — аргинин

Асн — аспарагин

Асп — аспарагиновая кислота

Вал — валин

Гис — гистидин

Гли — глицин

Глн — глутамин

Глу — глутаминовая кислота

Иле — изолейцин

Лей — лейцин

Лиз — лизин

Мет — метионин

Про — пролин

Сер — серин

Тир — тирозин

Тре — треонин

Три — триптофан

Фен — фенилаланин

Цис — цистеин

Если начать считывание генетической информации не с первого нуклеотида в триплете, а со второго, то произойдет не только сдвижка рамки считывания — синтезированный таким образом белок будет совсем иным не только по последовательности нуклеотидов, но и по структуре и свойствам. Между триплетами отсутствуют какие бы то ни было знаки препинания, поэтому нет никаких препятствий для сдвижки рамки считывания, что открывает простор для возникновения и сохранения мутаций.

Матричный характер реакций биосинтеза

Клетки бактерий способны удваиваться каждые 20–30 минут, а клетки эукариот — каждые сутки и даже чаще, что требует высокой скорости и точности репликации ДНК. Кроме того, каждая клетка содержит сотни и тысячи копий многих белков, особенно ферментов, следовательно, для их воспроизведения неприемлем «штучный» способ их производства. Более прогрессивным способом является штамповка, которая позволяет получить многочисленные точные копии продукта и к тому же снизить его себестоимость. Для штамповки необходима матрица, с которой осуществляется оттиск.

В клетках принцип матричного синтеза заключается в том, что новые молекулы белков и нуклеиновых кислот синтезируются в соответствии с программой, заложенной в структуре ранее существовавших молекул тех же нуклеиновых кислот (ДНК или РНК).

Биосинтез белка и нуклеиновых кислот

Репликация ДНК. ДНК представляет собой двухцепочечный биополимер, мономерами которого являются нуклеотиды. Если бы биосинтез ДНК происходил по принципу ксерокопирования, то неизбежно возникали бы многочисленные искажения и погрешности в наследственной информации, которые в конечном итоге привели бы к гибели новых организмов. Поэтому процесс удвоения ДНК происходит иным, полуконсервативным способом: молекула ДНК расплетается, и на каждой из цепей синтезируется новая цепь по принципу комплементарности. Процесс самовоспроизведения молекулы ДНК, обеспечивающий точное копирование наследственной информации и передачу ее из поколения в поколение, называется репликацией (от лат. репликацио — повторение). В результате репликации образуются две абсолютно точные копии материнской молекулы ДНК, каждая из которых несет по одной копии материнской.

Процесс репликации на самом деле крайне сложен, так как в нем участвует целый ряд белков. Одни из них раскручивают двойную спираль ДНК, другие разрывают водородные связи между нуклеотидами комплементарных цепей, третьи (например, фермент ДНК-полимераза) подбирают по принципу комплементарности новые нуклеотиды и т. д. Образовавшиеся в результате репликации две молекулы ДНК в процессе деления расходятся по двум вновь образующимся дочерним клеткам.

Ошибки в процессе репликации возникают крайне редко, однако если они и происходят, то очень быстро устраняются как ДНК-полимеразами, так и специальными ферментами репарации, поскольку любая ошибка в последовательности нуклеотидов может привести к необратимому изменению структуры и функций белка и, в конечном итоге, неблагоприятно сказаться на жизнеспособности новой клетки или даже особи.

Биосинтез белка. Как образно выразился выдающийся философ XIX века Ф. Энгельс: «Жизнь есть форма существования белковых тел». Структура и свойства белковых молекул определяются их первичной структурой, т. е. последовательностью аминокислот, зашифрованной в ДНК. От точности воспроизведения этой информации зависит не только существование самого полипептида, но и функционирование клетки в целом, поэтому процесс синтеза белка имеет огромное значение. Он, по-видимому, является самым сложным процессом синтеза в клетке, поскольку здесь участвует до трехсот различных ферментов и других макромолекул. Кроме того, он протекает с высокой скоростью, что требует еще большей точности.

В биосинтезе белка выделяют два основных этапа: транскрипцию и трансляцию.

Транскрипция (от лат. транскрипцио — переписывание) — это биосинтез молекул иРНК на матрице ДНК.

Поскольку молекула ДНК содержит две антипараллельных цепи, то считывание информации с обеих цепей привело бы к образованию совершенно различных иРНК, поэтому их биосинтез возможен только на одной из цепей, которую называют кодирующей, или кодогенной, в отличие от второй, некодирующей, или некодогенной. Обеспечивает процесс переписывания специальный фермент РНК-полимераза, который подбирает нуклеотиды РНК по принципу комплементарности. Этот процесс может протекать как в ядре, так и в органоидах, имеющих собственную ДНК, — митохондриях и пластидах.

Синтезированные в процессе транскрипции молекулы иРНК проходят сложный процесс подготовки к трансляции (митохондриальные и пластидные иРНК могут оставаться внутри органоидов, где и происходит второй этап биосинтеза белка). В процессе созревания иРНК к ней присоединяются первые три нуклеотида (АУГ) и хвост из адениловых нуклеотидов, длина которого определяет, сколько копий белка может синтезироваться на данной молекуле. Только потом зрелые иРНК покидают ядро через ядерные поры.

Параллельно в цитоплазме происходит процесс активации аминокислот, в ходе которого аминокислота присоединяется к соответствующей свободной тРНК. Этот процесс катализируется специальным ферментом, на него затрачивается АТФ.

Трансляция (от лат. трансляцио — передача) — это биосинтез полипептидной цепи на матрице иРНК, при котором происходит перевод генетической информации в последовательность аминокислот полипептидной цепи.

Второй этап синтеза белка чаще всего происходит в цитоплазме, например на шероховатой ЭПС. Для его протекания необходимы наличие рибосом, активация тРНК, в ходе которой они присоединяют соответствующие аминокислоты, присутствие ионов Mg2+, а также оптимальные условия среды (температура, рН, давление и т. д.).

Для начала трансляции (инициации) к готовой к синтезу молекуле иРНК присоединяется малая субъединица рибосомы, а затем по принципу комплементарности к первому кодону (АУГ) подбирается тРНК, несущая аминокислоту метионин. Лишь после этого присоединяется большая субъединица рибосомы. В пределах собранной рибосомы оказываются два кодона иРНК, первый из которых уже занят. К соседнему с ним кодону присоединяется вторая тРНК, также несущая аминокислоту, после чего между остатками аминокислот с помощью ферментов образуется пептидная связь. Рибосома передвигается на один кодон иРНК; первая из тРНК, освободившаяся от аминокислоты, возвращается в цитоплазму за следующей аминокислотой, а фрагмент будущей полипептидной цепи как бы повисает на оставшейся тРНК. К новому кодону, оказавшемуся в пределах рибосомы, присоединяется следующая тРНК, процесс повторяется и шаг за шагом полипептидная цепь удлиняется, т. е. происходит ее элонгация.

Окончание синтеза белка (терминация) происходит, как только в молекуле иРНК встретится специфическая последовательность нуклеотидов, которая не кодирует аминокислоту (стоп-кодон). После этого рибосома, иРНК и полипептидная цепь разделяются, а вновь синтезированный белок приобретает соответствующую структуру и транспортируется в ту часть клетки, где он будет выполнять свои функции.

Трансляция является весьма энергоемким процессом, поскольку на присоединение одной аминокислоты к тРНК расходуется энергия одной молекулы АТФ, еще несколько используются для продвижения рибосомы по молекуле иРНК.

Для ускорения синтеза определенных белковых молекул к молекуле иРНК могут присоединяться последовательно несколько рибосом, которые образуют единую структуру — полисому.

Клетка — генетическая единица живого. Хромосомы, их строение (форма и размеры) и функции. Число хромосом и их видовое постоянство. Соматические и половые клетки. Жизненный цикл клетки: интерфаза и митоз. Митоз — деление соматических клеток. Мейоз. Фазы митоза и мейоза. Развитие половых клеток у растений и животных. Деление клетки — основа роста, развития и размножения организмов. Роль мейоза и митоза

Клетка — генетическая единица живого

Несмотря на то, что нуклеиновые кислоты являются носителем генетической информации, реализация этой информации невозможна вне клетки, что легко доказывается на примере вирусов. Данные организмы, содержащие зачастую только ДНК или РНК, не могут самостоятельно воспроизводиться, для этого они должны использовать наследственный аппарат клетки. Даже проникнуть в клетку без помощи самой клетки они не могут, кроме как с использованием механизмов мембранного транспорта или благодаря повреждению клеток. Большинство вирусов нестабильно, они гибнут уже после нескольких часов пребывания на открытом воздухе. Следовательно, клетка является генетической единицей живого, обладающей минимальным набором компонентов для сохранения, изменения и реализации наследственной информации, а также ее передачи потомкам.

Бульшая часть генетической информации эукариотической клетки сосредоточена в ядре. Особенностью ее организации является то, что, в отличие от ДНК прокариотической клетки, молекулы ДНК эукариот не замкнуты и образуют сложные комплексы с белками — хромосомы.

Хромосомы, их строение (форма и размеры) и функции

Хромосома (от греч. хрома — цвет, окраска и сома — тело) — это структура клеточного ядра, которая содержит гены и несет определенную наследственную информацию о признаках и свойствах организма.

Иногда хромосомами называют и кольцевые молекулы ДНК прокариот. Хромосомы способны к самоудвоению, они обладают структурной и функциональной индивидуальностью и сохраняют ее в ряду поколений. Каждая клетка несет всю наследственную информацию организма, но в ней работает только небольшая часть.

Основой хромосомы является двухцепочечная молекула ДНК, упакованная с белками. У эукариот с ДНК взаимодействуют гистоновые и негистоновые белки, тогда как у прокариот гистоновые белки отсутствуют.

Лучше всего хромосомы видны под световым микроскопом в процессе деления клетки, когда они в результате уплотнения приобретают вид палочковидных телец, разделенных первичной перетяжкой — центромеройна плечи. На хромосоме может быть также и вторичная перетяжка, которая в некоторых случаях отделяет от основной части хромосомы так называемый спутник. Концевые участки хромосом называются теломерами. Теломеры препятствуют слипанию концов хромосом и обеспечивают их прикрепление к оболочке ядра в неделящейся клетке. В начале деления хромосомы удвоены и состоят из двух дочерних хромосом — хроматид, скрепленных в центромере.

По форме различают равноплечие, неравноплечие и палочковидные хромосомы. Размеры хромосом существенно варьируют, однако средняя хромосома имеет размеры 5 $×$ 1,4 мкм.

В некоторых случаях хромосомы в результате многочисленных удвоений ДНК содержат сотни и тысячи хроматид: такие гигантские хромосомы называются политенными. Они встречаются в слюнных железах личинок дрозофилы, а также в пищеварительных железах аскариды.

Число хромосом и их видовое постоянство. Соматические и половые клетки

Согласно клеточной теории клетка является единицей строения, жизнедеятельности и развития организма. Таким образом, такие важнейшие функции живого, как рост, размножение и развитие организма обеспечиваются на клеточном уровне. Клетки многоклеточных организмов можно разделить на соматические и половые.

Соматические клетки — это все клетки тела, образующиеся в результате митотического деления.

Изучение хромосом позволило установить, что для соматических клеток организма каждого биологического вида характерно постоянное число хромосом. Например, у человека их 46. Набор хромосом соматических клеток называют диплоидным (2n), или двойным.

Половые клетки, или гаметы, — это специализированные клетки, служащие для полового размножения.

В гаметах содержится всегда вдвое меньше хромосом, чем в соматических клетках (у человека — 23), поэтому набор хромосом половых клеток называется гаплоидным (n), или одинарным. Его образование связано с мейотическим делением клетки.

Количество ДНК соматических клеток обозначается как 2c, а половых — 1с. Генетическая формула соматических клеток записывается как 2n2c, а половых — 1n1с.

В ядрах некоторых соматических клеток количество хромосом может отличаться от их количества в соматических клетках. Если это различие больше на один, два, три и т. д. гаплоидных набора, то такие клетки называют полиплоидными (три-, тетра-, пентаплоидными соответственно). В таких клетках процессы метаболизма протекают, как правило, очень интенсивно.

Количество хромосом само по себе не является видоспецифическим признаком, поскольку различные организмы могут иметь равное количество хромосом, а родственные — разное. Например, у малярийного плазмодия и лошадиной аскариды по две хромосомы, а у человека и шимпанзе — 46 и 48 соответственно.

Хромосомы человека делятся на две группы: аутосомы и половые хромосомы (гетерохромосомы). Аутосом в соматических клетках человека насчитывается 22 пары, они одинаковы для мужчин и женщин, а половых хромосом только одна пара, но именно она определяет пол особи. Существует два вида половых хромосом — X и Y. Клетки тела женщины несут по две X-хромосомы, а мужчин — X и Y.

Кариотип — это совокупность признаков хромосомного набора организма (число хромосом, их форма и величина).

Условная запись кариотипа включает общее количество хромосом, половые хромосомы и возможные отклонения в наборе хромосом. Например, кариотип нормального мужчины записывается как 46, XY, а кариотип нормальной женщины — 46, XX.

Жизненный цикл клетки: интерфаза и митоз

Клетки не возникают каждый раз заново, они образуются только в результате деления материнских клеток. После разделения дочерним клеткам требуется некоторое время для формирования органоидов и приобретения соответствующей структуры, которая обеспечила бы выполнение определенной функции. Этот отрезок времени называется созреванием.

Промежуток времени от появления клетки в результате деления до ее разделения или гибели называется жизненным циклом клетки.

У эукариотических клеток жизненный цикл делится на две основные стадии: интерфазу и митоз.

Интерфаза — это промежуток времени в жизненном цикле, в который клетка не делится и нормально функционирует. Интерфаза делится на три периода: G1-, S- и G2-периоды.

G1-период (пресинтетический, постмитотический) — это период роста и развития клетки, в который происходит активный синтез РНК, белков и других веществ, необходимых для полного жизнеобеспечения вновь образовавшейся клетки. К концу этого периода клетка может начать готовиться к удвоению ДНК.

В S-периоде (синтетическом) происходит сам процесс репликации ДНК. Единственным участком хромосомы, который не подвергается репликации, является центромера, поэтому образовавшиеся молекулы ДНК не расходятся полностью, а остаются скрепленными в ней, и в начале деления хромосома имеет X-образный вид. Генетическая формула клетки после удвоения ДНК — 2n4c. Также в S-периоде происходит удвоение центриолей клеточного центра.

G2-период (постсинтетический, премитотический) характеризуется интенсивным синтезом РНК, белков и АТФ, необходимых для процесса деления клетки, а также разделением центриолей, митохондрий и пластид. До конца интерфазы хроматин и ядрышко остаются хорошо различимыми, целостность ядерной оболочки не нарушается, а органоиды не изменяются.

Часть клеток организма способна выполнять свои функции в течение всей жизни организма (нейроны нашего головного мозга, мышечные клетки сердца), а другие существуют непродолжительное время, после чего погибают (клетки кишечного эпителия, клетки эпидермиса кожи). Следовательно, в организме должны постоянно происходить процессы деления клеток и образования новых, которые замещали бы отмершие. Клетки, способные к делению, называют стволовыми. В организме человека они находятся в красном костном мозге, в глубоких слоях эпидермиса кожи и других местах. Используя эти клетки, можно вырастить новый орган, добиться омоложения, а также клонировать организм. Перспективы использования стволовых клеток совершенно ясны, однако морально-этические аспекты этой проблемы все еще обсуждаются, поскольку в большинстве случаев используются эмбриональные стволовые клетки, полученные из убитых при аборте зародышей человека.

Продолжительность интерфазы в клетках растений и животных составляет в среднем 10– 20 часов, тогда как митоз занимает около 1–2 часов.

В ходе последовательных делений в многоклеточных организмах дочерние клетки становятся все более разнообразными, поскольку в них происходит считывание информации со все большего числа генов.

Некоторые клетки со временем перестают делиться и погибают, что может быть связано с завершением выполнения определенных функций, как в случае клеток эпидермиса кожи и клеток крови или с повреждением этих клеток факторами окружающей среды, в частности возбудителями болезней. Генетически запрограммированная смерть клетки называется апоптозом, тогда как случайная гибель — некрозом.

Митоз — деление соматических клеток. Фазы митоза

Митоз — способ непрямого деления соматических клеток.

Во время митоза клетка проходит ряд последовательных фаз, в результате которых каждая дочерняя клетка получает такой же набор хромосом, как и в материнской клетке.

Митоз делится на четыре основные фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Профаза — наиболее длительная стадия митоза, в процессе которой происходит конденсация хроматина, в результате чего становятся видны X-образные хромосомы, состоящие из двух хроматид (дочерних хромосом). При этом исчезает ядрышко, центриоли расходятся к полюсам клетки, и начинает формироваться ахроматиновое веретено (веретено деления) из микротрубочек. В конце профазы ядерная оболочка распадается на отдельные пузырьки.

В метафазе хромосомы выстраиваются по экватору клетки своими центромерами, к которым прикрепляются микротрубочки полностью сформированного веретена деления. На этой стадии деления хромосомы наиболее уплотнены и имеют характерную форму, что позволяет изучить кариотип.

В анафазе происходит быстрая репликация ДНК в центромерах, вследствие которой хромосомы расщепляются и хроматиды расходятся к полюсам клетки, растягиваемые микротрубочками. Распределение хроматид должно быть абсолютно равным, поскольку именно этот процесс обеспечивает поддержание постоянства числа хромосом в клетках организма.

На стадии телофазы дочерние хромосомы собираются на полюсах, деспирализуются, вокруг них из пузырьков формируются ядерные оболочки, а во вновь образовавшихся ядрах возникают ядрышки.

После деления ядра происходит деление цитоплазмы — цитокинез, в ходе которого и происходит более или менее равномерное распределение всех органоидов материнской клетки.

Таким образом, в результате митоза из одной материнской клетки образуется две дочерних, каждая из которых является генетической копией материнской (2n2c).

В больных, поврежденных, стареющих клетках и специализированных тканях организма может происходить несколько иной процесс деления — амитоз. Амитозом называют прямое деление эукариотических клеток, при котором не происходит образования генетически равноценных клеток, так как клеточные компоненты распределяются неравномерно. Он встречается у растений в эндосперме, а у животных — в печени, хрящах и роговице глаза.

Мейоз. Фазы мейоза

Мейоз — это способ непрямого деления первичных половых клеток (2n2с), в результате которого образуются гаплоидные клетки (1n1с), чаще всего половые.

В отличие от митоза, мейоз состоит из двух последовательных делений клетки, каждому из которых предшествует интерфаза. Первое деление мейоза (мейоз I) называется редукционным, так как при этом количество хромосом уменьшается вдвое, а второе деление (мейоз II) — эквационным, так как в его процессе количество хромосом сохраняется.

Интерфаза I протекает подобно интерфазе митоза. Мейоз I делится на четыре фазы: профазу I, метафазу I, анафазу I и телофазу I. В профазе I происходят два важнейших процесса — конъюгация и кроссинговер. Конъюгация — это процесс слияния гомологичных (парных) хромосом по всей длине. Образовавшиеся в процессе конъюгации пары хромосом сохраняются до конца метафазы I.

Кроссинговер — взаимный обмен гомологичными участками гомологичных хромосом. В результате кроссинговера хромосомы, полученные организмом от обоих родителей, приобретают новые комбинации генов, что обусловливает появление генетически разнообразного потомства. В конце профазы I, как и в профазе митоза, исчезает ядрышко, центриоли расходятся к полюсам клетки, а ядерная оболочка распадается.

В метафазе I пары хромосом выстраиваются по экватору клетки, к их центромерам прикреп ляются микротрубочки веретена деления.

В анафазе I к полюсам расходятся целые гомологичные хромосомы, состоящие из двух хроматид.

В телофазе I вокруг скоплений хромосом у полюсов клетки образуются ядерные оболочки, формируются ядрышки.

Цитокинез I обеспечивает разделение цитоплазм дочерних клеток.

Образовавшиеся в результате мейоза I дочерние клетки (1n2c) генетически разнородны, поскольку их хромосомы, случайным образом разошедшиеся к полюсам клетки, содержат неодинаковые гены.

Сравнительная характеристика митоза и мейоза

Признак Митоз Мейоз
Какие клетки вступают в деление? Соматические (2n) Первичные половые клетки (2n)
Число делений 1 2
Сколько и каких клеток образуется в процессе деления? 2 соматические (2n) 4 половые (n)
Интерфаза Подготовка клетки к делению, удвоение ДНК Подготовка клетки к делению, удвоение ДНК Очень короткая, удвоения ДНК не происходит
Фазы   Мейоз I Мейоз II
Профаза Конденсация хромосом, исчезновение ядрышка, распад ядерной оболочки Конденсация хромосом, исчезновение ядрышка, распад ядерной оболочки, могут происходить конъюгация и кроссинговер Конденсация хромосом, исчезновение ядрышка, распад ядерной оболочки
Метафаза Хромосомы выстраиваются по экватору, формируется веретено деления По экватору располагаются пары хромосом, формируется веретено деления Хромосомы выстраиваются по экватору, формируется веретено деления
Анафаза К полюсам расходятся хроматиды К полюсам расходятся гомологичные хромосомы из двух хроматид К полюсам расходятся хроматиды
Телофаза Хромосомы деспирализуются, формируются новые ядерные оболочки и ядрышки Хромосомы деспирализуются, формируются новые ядерные оболочки и ядрышки Хромосомы деспирализуются, формируются новые ядерные оболочки и ядрышки

Интерфаза II очень короткая, так как в ней не происходит удвоения ДНК, то есть отсутствует S-период.

Мейоз II также делится на четыре фазы: профазу II, метафазу II, анафазу II и телофазу II. В профазе II протекают те же процессы, что и в профазе I, за исключением конъюгации и кроссинговера.

В метафазе II хромосомы располагаются вдоль экватора клетки.

В анафазе II хромосомы расщепляются в центромерах и к полюсам растягиваются уже хроматиды.

В телофазе II вокруг скоплений дочерних хромосом формируются ядерные оболочки и ядрышки.

После цитокинеза II генетическая формула всех четырех дочерних клеток — 1n1c, однако все они имеют различный набор генов, что является результатом кроссинговера и случайного сочетания хромосом материнского и отцовского организмов в дочерних клетках.

Развитие половых клеток у растений и животных

Гаметогенез (от греч. гамете — жена, гаметес — муж и генезис — происхождение, возникновение) — это процесс образования зрелых половых клеток.

Так как для полового размножения чаще всего необходимы две особи — женская и мужская, продуцирующие различные половые клетки — яйцеклетки и спермии, то и процессы образования этих гамет должны быть различны.

Характер процесса в существенной степени зависит и от того, происходит ли он в растительной или животной клетке, поскольку у растений при образовании гамет происходит только митоз, а у животных — и митоз, и мейоз.

Развитие половых клеток у растений. У покрытосеменных растений образование мужских и женских половых клеток происходит в различных частях цветка — тычинках и пестиках соответственно.

Перед образованием мужских половых клеток — микрогаметогенезом (от греч. микрос — маленький) — происходит микроспорогенез, то есть формирование микроспор в пыльниках тычинок. Этот процесс связан с мейотическим делением материнской клетки, в результате которого возникают четыре гаплоидные микроспоры. Микрогаметогенез сопряжен с митотическим делением микроспоры, дающим мужской гаметофит из двух клеток — крупной вегетативной (сифоногенной) и мелкой генеративной. После деления мужской гаметофит покрывается плотными оболочками и образует пыльцевое зерно. В некоторых случаях еще в процессе созревания пыльцы, а иногда только после переноса на рыльце пестика генеративная клетка делится митотически с образованием двух неподвижных мужских половых клеток — спермиев. Из вегетативной клетки после опыления формируется пыльцевая трубка, по которой спермии проникают в завязь пестика для оплодотворения.

Развитие женских половых клеток у растений называется мегагаметогенезом (от греч. мегас — большой). Он происходит в завязи пестика, чему предшествует мегаспорогенез, в результате которого из материнской клетки мегаспоры, лежащей в нуцеллусе, путем мейотического деления формируются четыре мегаспоры. Одна из мегаспор трижды делится митотически, давая женский гаметофит — зародышевый мешок с восемью ядрами. При последующем обособлении цитоплазм дочерних клеток одна из образовавшихся клеток становится яйцеклеткой, по бокам от которой лежат так называемые синергиды, на противоположном конце зародышевого мешка формируются три антипода, а в центре в результате слияния двух гаплоидных ядер образуется диплоидная центральная клетка.

Развитие половых клеток у животных. У животных различают два процесса образования половых клеток — сперматогенез и овогенез.

Сперматогенез (от греч. сперма, сперматос — семя и генезис — происхождение, возникновение) — это процесс образования зрелых мужских половых клеток — сперматозоидов. У человека он протекает в семенниках, или яичках, и делится на четыре периода: размножение, рост, созревание и формирование.

В период размножения первичные половые клетки делятся митотически, вследствие чего образуются диплоидные сперматогонии. В период роста сперматогонии накапливают питательные вещества в цитоплазме, увеличиваются в размерах и превращаются в первичные сперматоциты, или сперматоциты 1-го порядка. Лишь после этого они вступают в мейоз (период созревания), в результате которого образуется сначала два вторичных сперматоцита, или сперматоцита 2-го порядка, а затем — четыре гаплоидных клетки с еще достаточно большим количеством цитоплазмы — сперматиды. В период формирования они утрачивают почти всю цитоплазму и формируют жгутик, превращаясь в сперматозоиды.

Сперматозоиды, или живчики, — очень мелкие подвижные мужские половые клетки, имеющие головку, шейку и хвостик.

В головке, кроме ядра, находится акросома — видоизмененный комплекс Гольджи, обеспечивающий растворение оболочек яйцеклетки в процессе оплодотворения. В шейке находятся центриоли клеточного центра, а основу хвостика образуют микротрубочки, непосредственно обеспечивающие движение сперматозоида. В нем также расположены митохондрии, обеспечивающие сперматозоид энергией АТФ для движения.

Овогенез (от греч. оон — яйцо и генезис — происхождение, возникновение) — это процесс образования зрелых женских половых клеток — яйцеклеток. У человека он происходит в яичниках и состоит из трех периодов: размножения, роста и созревания. Периоды размножения и роста, аналогичные таковым в сперматогенезе, происходят еще во время внутриутробного развития. При этом из первичных половых клеток в результате митоза образуются диплоидные оогонии, которые превращаются затем в диплоидные первичные ооциты, или ооциты 1-го порядка. Мейоз и последующий цитокинез, протекающие в период созревания, характеризуются неравномерностью деления цитоплазмы материнской клетки, так что в итоге сначала получается один вторичный ооцит, или ооцит 2-го порядка, и первое полярное тельце, а затем из вторичного ооцита — яйцеклетка, сохраняющая весь запас питательных веществ, и второе полярное тельце, тогда как первое полярное тельце делится на два. Полярные тельца забирают избыток генетического материала.

У человека яйцеклетки вырабатываются с промежутком 28–29 суток. Цикл, связанный с созреванием и выходом яйцеклеток, называется менструальным.

Яйцеклетка — крупная женская половая клетка, которая несет не только гаплоидный набор хромосом, но и значительный запас питательных веществ для последующего развития зародыша.

Яйцеклетка у млекопитающих покрыта четырьмя оболочками, снижающими вероятность ее повреждения различными факторами. Диаметр яйцеклетки у человека достигает 150–200 мкм, тогда как у страуса он может составлять несколько сантиметров.

Деление клетки — основа роста, развития и размножения организмов. Роль митоза и мейоза

Если у одноклеточных организмов деление клетки приводит к увеличению количества особей, т. е. размножению, то у многоклеточных этот процесс может иметь различное значение. Так, деление клеток зародыша, начиная с зиготы, является биологической основой взаимосвязанных процессов роста и развития. Подобные же изменения наблюдаются у человека в подростковом возрасте, когда число клеток не только увеличивается, но и происходит качественное изменение организма. В основе размножения многоклеточных организмов также лежит деление клетки, например при бесполом размножении благодаря этому процессу из части организма происходит восстановление целостного, а при половом — в процессе гаметогенеза образуются половые клетки, дающие впоследствии новый организм. Следует отметить, что основные способы деления эукариотической клетки — митоз и мейоз — имеют различное значение в жизненных циклах организмов.

В результате митоза происходит равномерное распределение наследственного материала между дочерними клетками — точными копиями материнской. Без митоза было бы невозможным существование и рост многоклеточных организмов, развивающихся из единственной клетки — зиготы, поскольку все клетки таких организмов должны содержать одинаковую генетическую информацию.

В процессе деления дочерние клетки становятся все более разнообразными по строению и выполняемым функциям, что связано с активацией у них все новых групп генов вследствие межклеточного взаимодействия. Таким образом, митоз необходим для развития организма.

Этот способ деления клеток необходим для процессов бесполого размножения и регенерации (восстановления) поврежденных тканей, а также органов.

Мейоз, в свою очередь, обеспечивает постоянство кариотипа при половом размножении, так как уменьшает вдвое набор хромосом перед половым размножением, который затем восстанавливается в результате оплодотворения. Кроме того, мейоз приводит к появлению новых комбинаций родительских генов благодаря кроссинговеру и случайному сочетанию хромосом в дочерних клетках. Благодаря этому потомство получается генетически разнообразным, что дает материал для естественного отбора и является материальной основой эволюции. Изменение числа, формы и размеров хромосом, с одной стороны, может привести к появлению различных отклонений в развитии организма и даже его гибели, а с другой — может привести к появлению особей, более приспособленных к среде обитания.

Таким образом, клетка является единицей роста, развития и размножения организмов.

Строение клетки. Растительная и животная клетки. (9 класс)

1. Строение клетки

2. Растительная и животная клетки

Растительная клетка
Животная клетка

3. Многообразие клеток

Нервная клетка
Клетки соединительной ткани
рыхлая
плотная
хрящевая
костная
кровь

4. Органоиды клетки

Органоиды общего назначения:
— это постоянные (характерны для большинства клеток)
специализированн — митохондрия
— клеточный центр
ые участки
— ЭПС
— пластиды
цитоплазмы
— лизосомы
— рибосомы
клетки, имеющие
— комплекс Гольджи
определённое
Органоиды специального назначения
строение и
(характерны для специализированных клеток)
выполняющие
определённую
функцию
— миофибриллы ( в клетках мышц)
— жгутики (органеллы движения)
— реснички ( в клетках эпителия)
— вакуоли (пульсирующие и
пищеварительные )

5. Строение и функции органоидов клетки

Строение и функции
Органоид клетки
Строение
Функция
органоидов
клетки
(рисунок
органоида
органоида
органоида)
Оболочка:
А) клеточная
стенка
Б)
цитоплазматиче
ская мембрана
Цитоплазма
ядро

6. Цитоплазматическая мембрана

Клеточная мембрана – ультрамикроскопическая плёнка,
состоящая из двух мономолекулярных слоев белка и
расположенного между ними бимолекулярного слоя
липидов.
Функции плазматической
мембраны клетки:
Барьерная.
Связь с окружающей средой
(транспорт веществ).
Связь между клетками тканей
в многоклеточных организмах.
Защитная.

7. Ядро

Клеточное ядро- это важнейшая
часть клетки. Оно есть почти во
всех клетках многоклеточных
организмов. Клетки организмов,
которые содержат ядро называют
эукариотами. Клеточное ядро
содержит ДНК- вещество
наследственности, в котором
зашифрованы все свойства клетки.
Структура
ядра
Ядерная
оболочка
Строение и состав
структуры
Функции структуры
Наружная и внутренняя Обмен веществ между ядром и
мембрана
цитоплазмой
Жидкое вещество, в его
составе – белки ,
Нуклеоплазма
ферменты, нуклеиновые
кислоты
Это внутренняя среда ядра –
накопление веществ
Ядрышко
Содержит молекулы ДНК
и белок
Хроматин
Содержит хромосомы (см.
Содержит наследственную
цепь хранения
информацию, хранящуюся в
наследственной информации,
молекулах ДНК (см. след.слайд)
след.слайд) и белок
Синтез рибосомной РНК

9. Клеточное ядро (продолжение)

Схема строения наследственной информации
Ядро
хроматин
хромосома
(см след.слайд)
молекула
ДНК
ген (участок
ДНК)
ФУНКЦИИ ЯДРА
Хранение
наследствен
ной
информации
Регуляция
обмена
веществ в
клетке
Хромосома состоит из двух
хроматид и после деления ядра
становится однохроматидной. К
началу следующего деления у
каждой хромосомы достраивается
вторая хроматида. Хромосомы
имеют первичную перетяжку, на
которой расположена
центромера; перетяжка делит
хромосому на два плеча
одинаковой или разной длины.
Хромосомы

11. цитоплазма

Цитоплазма – это полужидкая среда клетки, в которой располагаются органоиды клетки. Цитоплазма состоит из воды и белков. Она способна двигаться
цитоплазма
Цитоплазма – это полужидкая среда клетки, в которой располагаются
органоиды клетки.
Цитоплазма состоит из воды и белков.
Цитоплазма способна двигаться со скоростью до 7 см/час

12. Митохондрии – двумембранные органоиды клетки:

Внешняя мембрана гладкая
Внутренняя мембрана образует кристы
Внутреннее содержимое – матрикс
В матриксе:
рибосомы
ДНК
РНК
ферменты
(и на мембранах)

13. Строение митохондрии:

14. Функции митохондрий:

Клеточное
дыхание
(кислородный
этап)
Синтез АТФ
Криста
Матрикс Внутренняя Наружная
мембрана
мембрана

15. Электронная микрофотография митохондрий:

16. Эндоплазматическая сеть

— система каналов и полостей , пронизывающая всю
гиалоплазму
— по её каналам происходит транспорт веществ (
синтезируемых в клетке , так и
поступивших извне)
2 типа ЭПС
1. Гладкая(агранулярная) -здесь происходит синтез жиров и
углеводов
2.Шероховатая ( гранулярная) – на её мембранах находятся
рибосомы

17. Рибосомы

полирибосома
— есть во всех клетках (прокариотов и эукариотов)
— сферические тельца диаметром 15,0 – 35,0 нм
— состоит из 2-х частей ( субъединиц )
— состоит из равных частей белка и РНК
Местонахождение : в цитоплазме

18. Лизосома

— шаровидные тельца
— размер 0,2 -1 мкм
— образуются в комплексе Гольджи
— содержит около 30 гидролитических
ферментов
— разрушают структуры самой клетки,
временные органы эмбрионов и личинок
(хвост и жабры головастиков лягушек )
— расщепляет жиры , нуклеиновые кислоты,
углеводы и белки
Продукты лизиса поступают через мембрану
лизосомы и включаются в процесс обмена
веществ.

19. Аппарат Гольджи

комплекс, расположенный
Аппарат Гольджи — сетчатый
вокруг ядра
— каналы и цистерны КГ соединены с
каналами ЭПС
ФУНКЦИИ
— концентрация , обезвоживание,
уплотнение синтезированных в
клетке белков , жиров ,
углеводов;
— подготовка их к выведению из
клетки или использованию в
ней;
— образование лизосом;
— сборка сложных комплексов
органических веществ.

20. Пластиды – двумембранные органоиды клеток растений:

Окрашенные
различной формы
Зеленые
двояковыпуклой
формы
Бесцветные
округлой формы

21. Виды пластид

1.хлоропласты
2. хромопласты
3. лейкопласты

22. Электронные микрофотографии хлоропластов:

23. Строение хлоропласта:

Межмембранное
пространство
Рибосомы
ДНК
Строма
Внутренняя и
Тилакоиды
Грана
наружная мембраны

24. Пластиды

— органоиды растительной клетки
— внутреннее содержимое хлоропласта –
строма
— в строме находятся выросты мембраны
( тилакоиды)
— стопки тилакоидов образуют граны

25. Функции пластид:

Запас питательных
веществ
Фотосинтез
(образование
углеводов из
неорганических
веществ), Синтез
АТФ
Окрашивают органы
растений

26. Пластиды могут превращаться из одного вида в другой

лейкопласты на свету ––> хлоропласты
––> хромопласты
осенью

27. Сравнение митохондрий и хлоропластов

Пластиды и митохондрии являются
полуавтономными органоидами клетки т.к.:
• Имеют собственную генетическую систему
• Имеют двумембранное строение
• Синтезируют АТФ
Имея такие особенности, двумембранные
органоиды могут, самостоятельно делиться
независимо от деления самой клетки
(количество митохондрий и пластид может
увеличиваться или уменьшаться исходя из
потребностей клетки в энергии и органическом
веществе).

29. Клеточный центр

— два маленьких тельца цилиндрической формы
— расположены под прямым углом друг другу
— называются центриолями
— самовоспроизводящиеся органоиды клетки
Функции:
Играют важную роль в клеточном делении, от
центриолей начинается рост веретена деления .

30. Органоиды специального назначения

жгутик

31. Какие органоиды изображены на данных рисунках?

1
Какие органоиды изображены на
данных рисунках?
2
4
5
5
3

Типовые задания по формированию универсальных учебных действий на уроках биологии

«Перемены, происходящие в современном обществе, требуют ускоренного совершенствования образовательного пространства, определения целей образования, учитывающих государственные, социальные и личностные потребности и интересы. В связи с этим приоритетным направлением становится обеспечение развивающего потенциала новых образовательных стандартов. Системно-деятельностный подход, лежащий в основе разработки стандартов нового поколения, позволяет выделить основные результаты обучения и воспитания и создать навигацию проектирования универсальных учебных действий, которыми должны владеть учащиеся. Логика развития универсальных учебных действий, помогающая ученику почти в буквальном смысле объять необъятное, строится по формуле: от действия — к мысли.

Развитие личности в системе образования обеспечивается, прежде всего, через формирование универсальных учебных действий, которые являются инвариантной основой образовательного и воспитательного процесса. Овладение учащимися универсальными учебными действиями создаёт возможность самостоятельного успешного усвоения новых знаний, умений и компетентностей, включая организацию усвоения, т. е. умения учиться»[1].

Академик А.Г Асмолов выделяет четыре группы УУД: личностные, регулятивные, познавательные и коммуникативные.

Формирование познавательных УУД

Задание № 1.

Цель: анализ условий и требований задачи, выделение  характеристик объектов, заданных словами

Возраст: 15-16 лет

Учебная дисциплина: биология

Внимательно посмотрите на представленные рисунки органоидов клетки, сопоставьте органоид, его название  и функцию, которую он выполняет.

 

Органоиды: Ядро, митохондрия,  клеточная мембрана, Аппарат Гольджи, эндоплазматическая сеть, лизосомы, центриоли

Функции: сортировка и преобразование белков, синтез АТФ, хранение и передача наследственной информации, внутриклеточное переваривание, процесс клеточного деления, защищает от факторов внешней среды, синтез и транспорт белков. 

Задание №2.

Цель: формирование умения анализировать, делать выводы и умозаключения

Возраст: 11-12 лет

Учебная дисциплина: биология

Среди букв в прямоугольнике найдите названия четырех животных. Среди найденных организмов исключите одно лишнее. Объясните свой выбор.

 

Л

И

Р

Ы

Б

С

А

Б

А

Б

О

А

А

К

Ч

Б

А

К

Л

Е

 

Ответ: лиса, рыба, бабочка, белка. Лишнее слово – бабочка, так как является беспозвоночным. Все остальные – представители позвоночных животных

Формирование личностных УУД

Задание № 1.

Цель: освоение общекультурного наследия России, чувство гордости за свою страну.

Возраст: 14 лет

Учебная дисциплина: биология

Прочитайте текст.
Роль Мечникова в учении об иммунитете
Русский биолог И.И.Мечников является основоположником теории иммунитета. Им разработана фагоцитарная теория иммунитета, которая объясняет сложную работу системы иммунитета. Он обосновал учение о фагоцитозе и фагоцитах. Доказал, что фагоцитоз — явление универсальное, наблюдается у всех животных, включая простейших, и проявляется по отношению ко всем чужеродным веществам (бактерии, органические частицы и т. д.).
Согласно теории, все клетки человеческого организма, которые участвуют в фагоцитозе, можно разделить на макрофаги и микрофаги.
К микрофагам относятся гранулярные лейкоциты (базофилы, нейтрофилы), это клетки крови. Макрофаги – это подвижные лейкоциты (клетки селезенки, лимфы, моноциты) и неподвижные (эпителиальные клетки, выстилающие изнутри стенки сосудов, клетки пульпы селезенки).
В основу фагоцитарной теории Мечников положил три основных свойства фагоцитов.
— фагоциты способны защищать и очищать от токсинов, от инфекций, от продуктов распада тканей.
— фагоциты представляют (располагают) антигены на мембране клетки.
— фагоциты обладают способностью секретировать ферменты и биологически активные вещества.
Теория фагоцитоза заложила краеугольный камень клеточной теории иммунитета и процесса иммуногенеза в целом с учетом клеточных и гуморальных факторов. За разработку теорий фагоцитоза И. И. Мечникову в 1908 г. присуждена Нобелевская премия. Л. Пастер на своем портрете, подаренном И. И. Мечникову, написал: «На память знаменитому Мечникову — творцу фагоцитарной теории».

А) Как вы думаете, какие качества личности помогли И.И. Мечникову стать автором теории иммунитета?

Б) Составьте список качеств, которыми, на ваш взгляд, должен обладать человек, серьезно занимающийся наукой.

Задание № 2.

Цель: раскрыть личные качества учащихся, развить творческие способности

Возраст: 12 лет

Учебная дисциплина: биология

При изучении темы «Органы цветковых растений» предложить учащимся сочинить сказку о дружбе органов растения, например, корня и листьев. Сказку можно дополнить иллюстрациями

Формирование регулятивных УУД 

Задание № 1.

Цель: формирование  принятия познавательной цели, умение оценивать результат

Возраст: 14 лет

Учебная дисциплина: биология

При выполнении самостоятельной работы осуществлять взаимопроверку, умение находить ошибки  и правильно оценивать работу. Например, оценить последовательность расположения органов дыхания

Носова полость             гортань             трахея             бронхи               легкие            

Задание № 2.

Цель: формирование умения у обучающихся планировать свою деятельность на уроке. Формирование умения правильно ставить учебные задачи на основе оценки успешности выполнения учебных заданий

Возраст: 13-16 лет

Учебная дисциплина: биология

По маршрутным листам каждый ученик самостоятельно выбирает себе траекторию работы на уроке. Маршрутные листы трех видов:

  1. Маршрутный лист уровня А (тестовые задания с выбором 1 правильного ответа)
  2. Маршрутный лист уровня В (к тестовым заданиям добавляются задания на соответствие)
  3. Маршрутный лист уровня С (добавляется задание с развернутым ответом)

 

Формирование коммуникативных УУД

 

Задание № 1.

Цель: формирование коммуникативных действий, направленных на умение сотрудничать в процессе создания продукта совместной деятельности

Возраст: 13-16 лет

Учебная дисциплина: биология

В начале урока разделить класс на команды по 5-6 человек. Задача каждой команды составить ребусы на заданную тему. Время работы составляет 15-20 минут. Далее – представление своей работы

Задание № 2.

Цель: формирование умения выражать свои мысли с достаточной полнотой и точностью, формирование умения задавать вопросы

Возраст: 13-16 лет

Учебная дисциплина: биология

Работа с текстом.

Придумайте к тексту 5 вопросов, которые бы начинались со слов «Почему?», «Зачем?».
Белки́  — высокомолекулярные органические вещества, состоящие из альфа-аминокислот, соединённых в цепочку пептидной связью. В живых организмах аминокислотный состав белков определяется генетическим кодом, при синтезе в большинстве случаев используется 20 стандартных аминокислот. Множество их комбинаций создают молекулы белков с большим разнообразием свойств. Кроме того, аминокислотные остатки в составе белка часто подвергаются посттрансляционным модификациям, которые могут возникать и до того, как белок начинает выполнять свою функцию, и во время его «работы» в клетке. Часто в живых организмах несколько молекул разных белков образуют сложные комплексы, например, фотосинтетический комплекс.
Функции белков в клетках живых организмов более разнообразны, чем функции других биополимеров — полисахаридов и ДНК. Так, белки ферменты катализируют протекание биохимических реакций и играют важную роль в обмене веществ. Некоторые белки выполняют структурную или механическую функцию, образуя цитоскелет, поддерживающий форму клеток. Также белки играют ключевую роль в сигнальных системах клеток, при иммунном ответе и в клеточном цикле.
Белки — важная часть питания животных и человека (основные источники: мясо, птица, рыба, молоко, орехи, бобовые, зерновые; в меньшей степени: овощи, фрукты, ягоды и грибы), поскольку в их организмах не могут синтезироваться все необходимые аминокислоты и часть должна поступать с белковой пищей. В процессе пищеварения ферменты разрушают потреблённые белки до аминокислот, которые используются для биосинтеза собственных белков организма или подвергаются дальнейшему распаду для получения энергии.

 

Ссылки на источники:

  1. А.Г. Асмолов и др. «Формирование УУд в основной школе: от действия к мысли». Система заданий. М. «Просвещение», 2010

Урок по теме «Органоиды клетки»

Урок: Органоиды клетки, их строение и функции. Медицинское значение.

Цель урока:

1.Образовательная – познакомить с особенностями строения и функциями клеточных структур эукариотических клеток, определить роль каждого органоида в жизни клетки, сформировать представление о клетке, как о целостной самовоспроизводящейся живой системе, научиться распознавать органоиды по внешнему виду;

2.Развивающая – продолжать развивать у учащихся интерес к биологической науке, предметное мышление, умение анализировать и сопоставлять факты, выделять главное в тексте, логическое мышлении, различные виды памяти;

3.Воспитательная – формирование у учащихся бережного отношения ко всему живому на нашей планете, представления об уникальности каждого организма.

Методы: словесно-наглядный, проблемный, частично-поисковый, исследовательский.

Оборудование: презентация по теме урока, слайды, иллюстрирующие строение органоидов клетки, раздаточный материал.

Ход урока

  1. Этап мотивации.

«От нас природа тайн своих не прячет, но учит быть внимательнее к ней» (Н. Рыленков).

Ребята, как вы понимаете это высказывание? (Надо быть внимательнее к природе).

Пытливый ум человека всё глубже проникает в тайны живой материи, пытаясь дать объяснение самому сложному и удивительному явлению природы, которое называется жизнью.

Универсальной ячейкой жизни является клетка. Клетка – это структурная и функциональная единица всех живых организмов. Вспомните, какими свойствами обладают все живые организмы? (Рост, питание, дыхание, развитие, размножение, выделение, обмен веществ, движение, обмен веществ, раздражимость).

А клетка тоже обладает этими свойствами? (Да).

Какая наука изучает клетку? (Цитология).

А вы знаете, какие размеры имеют клетки? (от 10 до 50 мкм).

Кто впервые открыл клетки? (Роберт Гук).

А как можно увидеть клетку? ( С помощью микроскопа).

А какое она имеет строение? (Состоит из органоидов)

  1. Изучение нового материала.

Органоиды клетки.

Органоидами (органеллами) называют постоянные компоненты клетки, выполняющие в ней конкретные функции и обеспечивающие осуществление процессов и свойств, необходимых для поддержания ее жизнедеятельности.

Органоиды могут иметь как мембранное, так и немембранное строение.

Немембранные органоиды

Задание 1.

1.Какая органелла изображена на рисунке?


  1. Где образуются субъединицы рибосом?

  2. Каковы функции рибосом?

  3. Каковы размеры рибосом?

  4. Что входит в состав рибосомы?

Ответ: 1. Рибосома. 2. В ядре, в ядрышке. 3. Биосинтез белка. 4. Около 20 нм. 5. 4 молекулы РНК (одна в малой и 3 в большой субъединице) и около 100 молекул белка

Задание 2.

  1. Как называется этот органоид?

  2. Каковы основные функции клеточного центра?

  3. Как образуются центриоли клеточного центра?

  4. Что характерно для клеточного центра высших растений?

Ответ: 1. Клеточный центр. 2. Центр организации цитоскелета, отвечает за образование микротрубочек веретена деления и расхождение хромосом. 3. Происходит удвоение центриолей. 4. В клеточном центре высших растений центриоли отсутствуют.

Задание 3.

Вставьте в текст заданий 1-4 пропущенные слова.

1. В цитоплазме живых клеток имеется опорно-двигательная система, называемая … .

2. Цитоскелет образован:

а) ….

б) ….

3. Микрофиламенты – это …

Микротрубочки – это …

4.Из микротрубочек состоят:

а) …

б) …

Задание 4

1. Вспомните, что вам известно о хромосомах?

2. Рассмотрите на рисунке схему строения хромосомы и дайте название ее частей, обозначенных цифрами:

1 — ? 2 — ? 3 — ? 4 -?

Мембранные органоиды

Задание 5.

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

  1. Оболочка какой клетки на рисунке? Ответ поясните.

  2. Что обозначено на рисунке цифрами 1-6?

  3. Какие молекулы образуют гликокаликс?

  4. Выскажите предположения, зачем нужна плазмалемма.

Ответ:  1. Оболочка животной клетки, так как нет клеточной стенки, состоит из плазмалеммы и гликокаликса. 2. 1 – бислой фосфолипипидов; 2 – интегральный белок; 3 – полуинтегральный белок; 4 – периферический белок, липопротеин; 5 – гликопротеин; 6 – гликолипидные молекулы. 3. Гликолипиды, гликопротеины и липопротениы. 4. Функции: защитная, опорная, обеспечивает избирательный транспорт веществ.

Задание 6.

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

  1. В клетках каких органов в наибольшей степени будет развит аппарат Гольджи?

  2. Каковы основные функции комплекса Гольджи?

Ответ: 1. В железистых клетках. 2. Накопление, модификация и секреция веществ из клетки; синтез первичных лизосом.

Задание 7.

Какая органелла клетки изображена на рисунке?

  1. Какие два вида ЭПС известны?

  2. Каковы основные функции ЭПС?

Ответ: 1. Гладкая и шероховатая. 2. Гладкая ЭПС — транспорт веществ, синтез углеводов и липидов, на шероховатой, кроме того, синтезируются и белки.

Задание 8.

Рассмотрите рисунок «Лизосомы и их функции» и ответьте на вопросы:

  1. Что обозначено на рисунке буквами А-В?

  2. Где образуются лизосомы?

  3. Сколько мембран окружает содержимое лизосом?

  4. Каковы размеры лизосом?

  5. Каковы основные функции лизосом?

Ответ.1. А – экзоцитоз веществ в пузырьках Гольджи из комплекса Гольджи; Б – слияние первичных лизосом с фагоцизной вакуолью; В – слияние первичных лизосом с вакуолью, содержащей митохондрию, предназначенную для автолиза. 2. В комплексе Гольджи. 3. Одна. 4. Около 1 мкм. 5. Расщепление макромолекул (белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот) до мономеров.

Задание 9.

Изучите рисунки. Ответьте на вопросы:

  1. Какова роль вакуоли в растительных клетках?

  2. Есть ли вакуоли в животных клетках?

Задание 10. «Митохондрии»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

  1. Что обозначено цифрами 1 — 5?

  2. Каковы основные функции митохондрий?

  3. Как образуются новые митохондрии?

  4. Какова масса митохондриальных рибосом?

  5. Что известно о наследственном аппарате митохондрий?

  6. Каковы размеры митохондрий?

Ответ.1. 1 — наружная мембрана; 2 — внутренняя мембрана; 3 — кристы; 4 — матрикс; 5 — ДНК. 2. Дыхание, кислородное окисление органических веществ, образование АТФ. 3. Делением уже имеющихся. 4. Около 70-S. 5. Одна голая кольцевая ДНК, большая часть часть генов перешла в ядро. 6. Около 7 мкм.

Задание 11. «Пластиды»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

  1. Что обозначено цифрами 1 — 6?

  2. Каковы основные функции хлоропластов?

  3. Как образуются новые пластиды?

  4. Какова масса пластидных рибосом?

  5. Что известно о наследственном аппарате хлоропластов?

  6. Каковы размеры хлоропластов?

Ответ. 1. 1, 2 — наружная и внутренняя мембраны хлоропласта; 3 — строма; 4 — тилакоиды; 5 — грана; 6 — крахмал. 2. Фотосинтез, накопление питательных веществ. 3. Образуются из уже имеющихся пластид. 4. Около 70-S. 5. Голая кольцевая ДНК, большая часть генов перешла в ядро. 6. Около 6 мкм.

Задание 12. «Взаимопревращения пластид»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

  1. Приведите примеры превращения пропластид в различные виды пластид.

  2. Приведите примеры превращения лейкопластов в хлоропласты и наоборот.

  3. Каковы функции лейкопластов?

  4. Каковы функции хромопластов?

Ответ.1. В клетках зародыша семени – пропластиды. На свету – превращаются в хлоропласты, в темноте – в корнях, корнеплодах, клубнях – превращаются в лейкопласты и хромопласты. 2. Клубень картофеля на свету зеленеет – лейкопласты превращаются в хлоропласты. В темноте – наоборот. 3. Накапливают крахмал, реже белки и липиды. 4. Чаще – стареющие хлоропласты. Кроме того, обуславливают окраску цветов, привлекая опылителей, окраску плодов и корнеплодов.

  1. Закрепление нового материала.

Назовите органоиды клетки, обозначенные цифрами

Ответ:

Вывод:

Части клетки, взаимодействуя между собой, образуют целостное единство, т.е биосистему.

  1. Этап рефлексии учебной деятельности на уроке.

И в завершении нашего урока выскажите своё мнение об уроке, о своём самочувствии на уроке, о своих товарищах и работе с ними.

Выскажите мнение об уроке:

— Сегодня я узнал…..

— Я удивился……

— Теперь я умею……

— Я хотел бы…

  1. Домашнее задание.

Изучить строение и функции органоидов клетки.

Сделать модель (аппликацию) клетки.

Сравнить клетки эукариот и прокариот.

Клеточные органеллы | Клетки: основные единицы жизни

2.4 Клеточные органеллы (ESG4Y)

Теперь мы рассмотрим ключевые органеллы, из которых состоит клетка. Важно помнить, что структура и функции тесно связаны между собой у всех живых систем. При изучении каждой органеллы убедитесь, что вы наблюдаете определенные структуры (по микрофотографиям), которые позволяют органелле выполнять свою определенную функцию.

Цитоплазма (ESG4Z)

Цитоплазма — это желеобразное вещество, заполняющее клетку.Он состоит из воды до \ (\ text {90} \% \). Он также содержит растворенные питательные вещества и продукты жизнедеятельности. Его основная функция — удерживать вместе органеллы, составляющие цитоплазму. Он также питает клетку, снабжая ее солями и сахарами, и обеспечивает среду для метаболических реакций.

ПЕРЕСМОТР Вы, возможно, встречали термины цитоплазма, нуклеоплазма и протоплазма ранее в 9 классе. Цитоплазма — это часть клетки, которая находится внутри клеточной мембраны и исключает ядро. Нуклеоплазма — это вещество ядра клетки, то есть все в ядре, которое не является частью ядрышка. Протоплазма — бесцветный материал, составляющий живую часть клетки, включая цитоплазму, ядро ​​и другие органеллы.

Все содержимое прокариотических клеток содержится в цитоплазме. В эукариотических клетках все органеллы содержатся в цитоплазме, за исключением ядрышка, которое содержится в ядре.

Функции цитоплазмы

  • Цитоплазма обеспечивает механическую поддержку клетки, оказывая давление на клеточную мембрану, что помогает сохранять форму клетки. Это давление известно как давление тургор давление.
  • Это место наибольшей активности клеток, включая метаболизм, деление клеток и синтез белка.
  • Цитоплазма содержит рибосомы, которые способствуют синтезу белка.
  • Цитоплазма служит хранилищем небольших молекул углеводов, липидов и белков.
  • Цитоплазма приостанавливается и может транспортировать органеллы по клетке.

Ядро (ESG52)

Ядро является самой большой органеллой в клетке и содержит всю генетическую информацию клетки в форме ДНК. Наличие ядра — это главный фактор, который отличает эукариот от прокариот. Структура ядра описана ниже:

Ядерная оболочка : две липидные мембраны, усыпанные специальными белками, которые отделяют ядро ​​и его содержимое от цитоплазмы.

Ядерные поры : крошечные отверстия, называемые ядерными порами, находятся в ядерной оболочке и помогают регулировать обмен материалами (такими как РНК и белки) между ядром и цитоплазмой.

Хроматин : тонкие длинные нити ДНК и белка.

Nucleolus : ядрышко превращает РНК в другой тип нуклеиновой кислоты.

Во время деления клетки ДНК сжимается и сворачивается, образуя отдельные структуры, называемые хромосомами.Хромосомы образуются в начале деления клетки.

Генетический материал эукариотических организмов отделен от цитоплазмы мембраной, тогда как генетический материал прокариотических организмов (например, бактерий) находится в прямом контакте с цитоплазмой.

Принципиальная схема Микрофотография
Рис. 2.19: Схема, показывающая основные структуры ядра клетки животных.

Рисунок 2.20: Электронная микрофотография ядра клетки, показывающая густо окрашенное ядрышко.

Митохондрии также содержат ДНК, называемую митохондриальной ДНК (мтДНК), но она составляет лишь небольшой процент от общего содержания ДНК клетки. Вся митохондриальная ДНК человека происходит по материнской линии.

Функции ядра

  • Основная функция ядра клетки — контролировать экспрессию генов и способствовать репликации ДНК во время клеточного цикла (о чем вы узнаете в следующей главе).
  • Ядро контролирует метаболические функции клетки, продуцируя мРНК, которая кодирует ферменты, например инсулин.
  • Ядро контролирует структуру клетки путем транскрипции ДНК, которая кодирует структурные белки, такие как актин и кератин.
  • Ядро является местом синтеза рибосомной РНК (рРНК), которая важна для построения рибосом. Рибосомы — это место трансляции белков (синтеза белков из аминокислот).
  • Признаки передаются от родителей к потомству через генетический материал, содержащийся в ядре.

Митохондрии (ESG53)

Митохондрия — это мембраносвязанная органелла, обнаруженная в эукариотических клетках. Эта органелла генерирует снабжение клетки химической энергией, высвобождая энергию, хранящуюся в молекулах из пищи, и используя ее для производства АТФ (аденозинтрифосфата). АТФ — это особый тип «энергоносителей».

Строение и функция митохондрии

Митохондрии содержат два фосфолипидных бислоя: внешнюю мембрану и внутреннюю мембрану.Внутренняя мембрана содержит множество складок, называемых кристами, которые содержат специализированные мембранные белки, которые позволяют митохондриям синтезировать АТФ. Внутри внутренней мембраны находится желеобразная матрица. От самого внешнего слоя до самого внутреннего отсека митохондрии перечислены:

  • Наружная митохондриальная мембрана
  • Межмембранное пространство
  • Внутренняя митохондриальная мембрана
  • Кристы (складки внутренней мембраны)
  • матрица (желеобразное вещество во внутренней мембране)
Схема Микрофотография

Рисунок 2.21: основные структуры митохондрии в трех измерениях.

Рисунок 2.22: Электронная микрофотография митохондрии.

В таблице ниже каждая структура соотносится с ее функцией.

Структура Функция Адаптация к функции
Наружная митохондриальная мембрана Перенос питательных веществ (например, липидов) в митохондрии. Имеет большое количество каналов для облегчения передачи молекул.
Межмембранное пространство Хранит большие белки, позволяющие клеточное дыхание. Его положение между двумя избирательно проницаемыми мембранами позволяет ему иметь уникальный состав по сравнению с цитоплазмой и матрицей.
Внутренняя мембрана Хранит мембранные белки, которые позволяют производить энергию. Содержит складки, известные как cristae , которые обеспечивают увеличенную площадь поверхности, что позволяет производить АТФ (химическая потенциальная энергия).
Матрица Содержит ферменты, которые позволяют производить АТФ (энергию). Матрица содержит большое количество белковых ферментов, которые позволяют производить АТФ.

В науках о жизни важно отметить, что всякий раз, когда структура имеет увеличенную площадь поверхности, функционирование этой структуры увеличивается.

Эндоплазматический ретикулум (ESG54)

Эндоплазматический ретикулум (ЭР) — органелла, обнаруженная только в эукариотических клетках.ER имеет двойную мембрану, состоящую из сети полых трубок, уплощенных листов и круглых мешочков. Эти уплощенные полые складки и мешочки называются цистернами. ER расположен в цитоплазме и связан с ядерной оболочкой. Существует два типа эндоплазматической сети: гладкая и шероховатая ER.

Smooth ER : не имеет прикрепленных рибосом. Он участвует в синтезе липидов, в том числе масел, фосфолипидов и стероидов. Он также отвечает за метаболизм углеводов, регулирование концентрации кальция и детоксикацию лекарств.

Rough ER : покрыт рибосомами, придающими эндоплазматическому ретикулуму грубый вид. Он отвечает за синтез белка и играет роль в производстве мембран. Складки, присутствующие в мембране, увеличивают площадь поверхности, позволяя большему количеству рибосом присутствовать на ЭПР, тем самым обеспечивая большую продукцию белка.

0 ES

Рибосомы состоят из РНК и белка.Они находятся в цитоплазме и являются местами, где происходит синтез белка. Рибосомы могут встречаться в цитоплазме по отдельности или группами или могут быть прикреплены к эндоплазматическому ретикулуму, образуя грубый эндоплазматический ретикулум. Рибосомы важны для производства белка. Вместе со структурой, известной как информационная РНК (тип нуклеиновой кислоты), рибосомы образуют структуру, известную как полирибосома, которая играет важную роль в синтезе белка.

Принципиальная схема Микрофотография
Гладкий эндоплазматический ретикулум
Шероховатый эндоплазматический ретикулум
Диаграмма : Свободная рибосома Диаграмма : Полирибосома

Рисунок 2.23: свободные рибосомы, обнаруженные в цитоплазме.

Рис. 2.24: Схема нескольких рибосом, объединенных вместе на цепи мРНК с образованием полирибосомы.

Корпус Гольджи (ESG56)

Тело Гольджи находится рядом с ядром и эндоплазматическим ретикулумом. Тело Гольджи состоит из множества плоских мембранных мешочков, называемых цистернами. Цистерны в теле Гольджи состоят из ферментов, которые модифицируют упакованные продукты тела Гольджи (белки).

Принципиальная схема Микрофотография

Рисунок 2.25: Схема, показывающая тельца Гольджи, обнаруженные в клетках животных.

Рис. 2.26: ТЕМ-микрофотография тела Гольджи, видимого в виде стопки полукруглых черных колец около дна.

Тело Гольджи было обнаружено итальянским врачом Камилло Гольджи. Это была одна из первых органелл, которые были обнаружены и подробно описаны, поскольку ее большой размер облегчал наблюдение.

Функции тела Гольджи

Важно, чтобы белки транспортировались от места, где они синтезируются, туда, где они необходимы в клетке. Органелла, отвечающая за это, — Тело Гольджи. Тело Гольджи — сортирующая органелла клетки.

Белки транспортируются из грубого эндоплазматического ретикулума (RER) в Гольджи. В Гольджи белки модифицируются и упаковываются в пузырьки. Таким образом, тело Гольджи получает белки, произведенные в одном месте клетки, и переносит их в другое место внутри клетки, где они необходимы.По этой причине тело Гольджи можно рассматривать как «почтовое отделение» ячейки.

Везикулы и лизосомы (ESG57)

Везикулы представляют собой небольшие мембранные сферические мешочки, которые способствуют метаболизму, транспортировке и хранению молекул. Многие везикулы образуются в теле Гольджи и эндоплазматическом ретикулуме или состоят из частей клеточной мембраны. Везикулы можно классифицировать по их содержимому и функциям. Транспортные везикулы транспортируют молекулы внутри клетки.

Лизосомы образуются телом Гольджи и содержат мощные пищеварительные ферменты, которые потенциально могут переваривать клетку. Лизосомы образуются телом Гольджи или эндоплазматической сетью. Эти мощные ферменты могут переваривать клеточные структуры и молекулы пищи, такие как углеводы и белки. Лизосомы изобилуют клетками животных, которые поглощают пищу через пищевые вакуоли. Когда клетка умирает, лизосома высвобождает свои ферменты и переваривает клетку.

Вакуоли (ESG58)

Вакуоли — это связанные с мембраной, заполненные жидкостью органеллы, которые встречаются в цитоплазме большинства растительных клеток, но очень малы или полностью отсутствуют в клетках животных.Растительные клетки обычно имеют одну большую вакуоль, которая занимает большую часть объема клетки. Селективно проницаемая мембрана, называемая тонопластом , окружает вакуоль. Вакуоль содержит клеточный сок , который представляет собой жидкость, состоящую из воды, минеральных солей, сахаров и аминокислот.

Рисунок 2.27: Вакуоль.

Функции вакуоли

  • Вакуоль играет важную роль в переваривании и выведении клеточных отходов и хранении воды, органических и неорганических веществ.

  • Вакуоль поглощает и высвобождает воду путем осмоса в ответ на изменения в цитоплазме, а также в окружающей среде вокруг клетки.

  • Вакуоль также отвечает за поддержание формы растительных клеток. Когда клетка заполнена водой, вакуоль оказывает давление наружу, прижимая клеточную мембрану к клеточной стенке. Это давление называется тургорным давлением.

  • Если воды недостаточно, давление вакуоли уменьшается, и клетки становятся вялыми, вызывая увядание растения.

Центриоли (ESG59)

Клетки животных содержат особую органеллу, называемую центриолью. Центриоль представляет собой цилиндрическую трубчатую структуру, состоящую из 9 микротрубочек, расположенных по очень специфическому узору. Две центриоли, расположенные перпендикулярно друг другу, называются центросомой . Центросома играет очень важную роль в делении клеток. Центриоли отвечают за организацию микротрубочек, которые позиционируют хромосомы в правильном месте во время деления клетки.Вы узнаете больше об их функциях в следующей главе, посвященной делению клеток.

Рисунок 2.28: ПЭМ-микрофотография поперечного сечения центриоли в животной (крысиной) клетке.

Пластиды (ESG5B)

Пластиды — это органеллы, встречающиеся только в растениях. Есть три разных типа:

  1. Лейкопласты : белые пластиды в корнях.
  2. Хлоропласты : Пластиды зеленого цвета, обнаруженные в растениях и водорослях.
  3. Хромопласты : содержат красные, оранжевые или желтые пигменты и часто встречаются в созревающих фруктах, цветах или осенних листьях.

Рис. 2.29. Пластиды выполняют множество функций на заводах, включая накопление и производство энергии.

Цвет цветков растений, таких как орхидея, контролируется специальной органеллой в клетке, известной как хромопласт.

Хлоропласт

Хлоропласт представляет собой двухмембранную органеллу. Внутри двойной мембраны находится гелеобразное вещество, называемое стромой. Строма содержит ферменты фотосинтеза. В строме подвешены структуры, похожие на стопку, называемые грана (единичное число = гранум).Каждая гранула представляет собой стопку тилакоидных дисков. Молекулы хлорофилла (зеленые пигменты) находятся на поверхности тилакоидных дисков. Хлорофилл поглощает энергию солнца, чтобы в хлоропластах происходил фотосинтез. Граны соединены ламелями (интергранами). Ламели удерживают стопки отдельно друг от друга.

Структура хлоропласта точно адаптирована к его функции по улавливанию и хранению энергии в растениях. Например, хлоропласты содержат высокую плотность тилакоидных дисков и многочисленные граны, что позволяет увеличить площадь поверхности для поглощения солнечного света, таким образом производя большое количество пищи для растений.Кроме того, ламели, разделяющие тилакоиды, максимизируют эффективность хлоропластов, тем самым позволяя поглощать как можно больше света на наименьшей площади поверхности.

Принципиальная схема Микрофотография

Рисунок 2.30: Структура хлоропласта.

Рис. 2.31: Электронная микрофотография хлоропласта с грана и тилакоидами.

Различия между растительными и животными клетками (ESG5C)

Теперь, когда мы рассмотрели основные структуры и функции органелл в клетке, вы могли заметить, что есть ключевые различия между растительными и животными клетками.В таблице ниже приведены эти различия.

Клетки животных Клетки растений
Не содержат пластид. Почти все клетки растений содержат пластиды, такие как хлоропласты, хромопласты и лейкопласты.
Нет клеточной стенки. Имеют жесткую клеточную стенку из целлюлозы в дополнение к клеточной мембране.
Содержат центриоли. Не содержат центриолей.
У животных нет плазмодесм и ямок. Содержат плазмодесматы и ямки.
Мало вакуолей (если есть). Большая центральная вакуоль в зрелых клетках заполнена клеточным соком.
Ядро обычно находится в центре цитоплазмы. Ядро находится у края клетки.
Межклеточные промежутки между клетками отсутствуют. Между некоторыми клетками обнаружены большие межклеточные воздушные пространства.

Изучение клеток растений под микроскопом

Цель

Для изучения микроскопических структур растительных клеток.

Аппарат

  • лук
  • лезвие
  • слайды и покровные стекла
  • щетки
  • составной микроскоп
  • папиросная бумага
  • щипцы
  • капельница
  • Раствор йода
  • стекло
  • чашка Петри с водой

Метод

  1. Осторожно снимите самый внешний слой луковицы, используя пару щипцов.{2} $} \)).
  2. Удалите тонкую прозрачную кожицу с внутренней стороны небольшого кусочка сырого лука и поместите ее на каплю раствора йода на чистом предметном стекле.
  3. Накройте кожуру покровным стеклом, следя за тем, чтобы не образовывались пузырьки.
  4. С помощью куска папиросной бумаги сотрите излишки раствора йода, оставшиеся на предметном стекле.
  5. Наблюдайте за кожурой лука под малым увеличением микроскопа, а затем под большим увеличением.
  6. Нарисуйте аккуратную схему из 5-10 ячеек типичных ячеек, которые вы видите.
Рис. 2.32: Клетки лука, окрашенные метиленовым синим.

Мероприятие 3.1. Подготовка мокрого крепления

Перед тем, как учащиеся выполнят это практическое занятие, может потребоваться повторение деталей и функций микроскопа и подготовки влажного крепления.

Инструкции

  1. Лук необходимо окрасить, чтобы части лука были отчетливо видны под микроскопом.
  2. Учащиеся увидят несколько близко расположенных ячеек в форме кирпича.
  3. Ученики рисуют 5-10 кл.
  4. Учащиеся должны нарисовать линии надписей, чтобы обозначить клеточную стенку, цитоплазму, ядро ​​и вакуоль.
  5. Ячейки имеют правильную форму, и каждая ячейка имеет клеточную стенку.

Примечание. В качестве дополнительного занятия учащиеся могут также выполнить подготовку мокрых клеток щеки. Метиленовый синий можно использовать для окрашивания щечных клеток.

Изучение клеток животных под микроскопом

Цель

Для изучения микроскопических структур клеток щек человека под сложным микроскопом.

Аппарат

  • ушной вкладыш чистый
  • чистая горка
  • метиленовый синий
  • капельница
  • вода
  • папиросная бумага
  • щипцы
  • микроскоп

Метод

  1. Поместите каплю воды на чистое предметное стекло.
  2. Протрите внутреннюю часть щеки чистым наушником. Наушник будет собирать влажную пленку.
  3. Намажьте влажную пленку на каплю воды на чистом предметном стекле, создав на предметном стекле небольшой мазок.
  4. Используйте покровное стекло, чтобы аккуратно прикрыть предметное стекло.
  5. Нанесите одну или две капли пятна на сторону покровного стекла.
  6. Используйте кусок ткани, чтобы удалить излишки красителя.
  7. Осмотрите клетки щеки под малым увеличением, а затем под большим увеличением.

Вопросы

  1. Каковы формы эпидермальных клеток луковой шелухи и клеток щеки человека?
  2. Почему для окрашивания луковой шелухи используют йод?
  3. В чем разница между расположением клеток в клетках лука и в клетках щек человека?
  4. Почему клетка считается структурной и функциональной единицей живых существ?
Рисунок 2.33: Эпителиальные клетки щеки.

Исследование клеток под микроскопом

Вопросы

  1. Каковы формы клеток эпидермиса луковой шелухи и клеток щеки человека?
  2. Почему для окрашивания луковой шелухи используют йод?
  3. В чем разница между расположением клеток в клетках лука и в клетках щек человека?
  4. Почему клетка считается структурной и функциональной единицей живых существ?

Ответы

  1. Ячейки лука имеют правильную форму — примерно прямоугольную.Клетки эпидермиса щеки имеют неправильную форму.
  2. В луковой шелухе глюкоза хранится в виде крахмала, а раствор йода приобретает пурпурный цвет. Используйте раствор йода в качестве красителя, потому что он окрашивает крахмал в пурпурный цвет, что делает клетки более заметными.
  3. В луковице клетки упорядочены, как кирпичи в стене. Клетки эпидермиса упакованы неравномерно — упаковка зависит от формы клеток в области, которые имеют неправильную форму.
  4. Клетка — мельчайшая единица жизни.Он содержит ДНК, необходимую для создания целостного организма, и является основным строительным блоком, из которого состоят все ткани и организмы. Каждая клетка выполняет семь жизненных процессов, поэтому каждая клетка является живой.

Органеллы клетки

Вы должны составить отчет об одной из органелл, которые вы изучили в классе, или любой другой органелле по вашему выбору. Ваш отчет должен включать следующую информацию.

  • Прошлое

    • Открытие органеллы
    • Все прежние представления о структуре и / или функции органелл, которые теперь изменились.
    • Важность открытия органелл для клеточной науки
  • Настоящее время

    • Понятная в настоящее время структура и функция органеллы
    • Двухмерное изображение органеллы, показывающее все соответствующие структуры органеллы.
    • Изображение органеллы, полученное с помощью электронного микроскопа, показывающее структуру органеллы.
    • Понимание важности органелл для выживания человека
  • Будущее

    • Что еще предстоит открыть или полностью понять?
    • Любая важная роль органелл потенциально может сыграть с развитием технологий будущего (т.е.е. в промышленности или медицине).
  • Любая другая дополнительная информация или интересные факты, которые вы хотите включить.

Презентация

  • Студенты должны представить результаты своих исследований в формате буклета.
  • Это должно быть аккуратно, но творчески изложено.
  • Он должен включать полную и правильно структурированную библиографию.

Студенты должны быть отмечены согласно прилагаемой рубрике.

Проект: Клеточные органеллы

Отметьте проект учащихся в соответствии со следующими рекомендациями.

Оценка знаний

Обнаружение идентифицированной органеллы

/5

Обсуждаемая и понятая история открытия органеллы

/5

Обсуждаемые и понятые будущие открытия в отношении органелл

/5

Интерпретация знаний

Информация о нынешней структуре и функциях органелл обсуждалась и понималась

/5

Предоставленное и достаточно подробное двухмерное изображение органеллы

/5

Трехмерное изображение органеллы с достаточной детализацией

/5

Микрофотография органелл предоставлена ​​и достаточно подробная

/5

Предоставляется дополнительная информация

/5

Понимание содержания в повседневной жизни

важность открытия органеллы для науки предоставлена ​​и понятна

/5

Возможная будущая роль органеллы предоставлена, понятна и актуальна наука в прошлом

Обсуждались прошлые теории / понимание изменившейся органеллы

/5

Передача информации

Техника референции правильная

/5

Чистая презентация

/5

Креативная презентация

/5

Всего

9000

Схемы ячеек

Диаграммы клетки очень хорошо изучены, но они часто дают нам неправильное представление о том, насколько сложны клетки на самом деле.Это задание поможет вам понять сложность ячеек.

  1. Найдите и отправьте бумажную копию \ (\ text {5} \) микрофотографий, показывающих различные клеточные органеллы.
  2. Нарисуйте и пометьте две органеллы, чтобы продемонстрировать свои навыки рисования, маркировки и интерпретации.

Обратите особое внимание на следующее:

  • Каждая органелла должна удобно занимать страницу формата A5.
  • Каждая органелла должна иметь заголовок, включающий вид, название и увеличение.
  • Рисунки должны соответствовать полученным вами навыкам рисования. Один рисунок должен быть того же размера, что и микрофотография, другой — ровно в два раза меньше.
  • На ваших рисунках должна быть правильная масштабная линия.
  • Укажите источник ваших микрофотографий в соответствии с Гарвардской конвенцией.
  • баллов будет присуждено за аккуратность: представьте свою работу как единый комплект.
  • Вы должны тщательно выбирать бумажные копии, чтобы они были высокого качества и были легко узнаваемы.
  • Ваши изображения могут быть одной и той же органеллы, но только в том случае, если на изображениях есть некоторые существенные различия.

Проект: Схемы ячеек

Оценка по следующим критериям:

  1. Следующие инструкции: размер, количество (5)
  2. Изображения: выбор, качество, рубрики, ссылки (10)
  3. Чертежи: точность, реалистичность, масштаб, маркировка (10)
  4. Усилия: аккуратность, профессионализм (5)

Пересмотрите все, что вы узнали о клетках, посмотрев это видео.

Видео: 2CPM

2.3 Эукариотические клетки | BioNinja

2.3.1 Нарисуйте и обозначьте диаграмму ультраструктуры клетки печени на примере клетки животного

2D-представление 3D-представление

2.3.2 Добавьте аннотации к диаграмме из 2.3.1 с функциями каждой названной структуры

Клеточная мембрана: Полупроницаемый барьер, который контролирует вход и выход веществ

Цитозоль: Жидкая часть цитоплазмы (не включая органеллы или другие нерастворимые материалы)

Ядро: Содержит наследственный материал (ДНК) и, таким образом, контролирует клеточную активность (посредством транскрипции) и митоз (посредством репликации ДНК)

Ядро: Место образования и сборки рибосомы компоненты

Рибосома: Комплексы РНК и белка, которые отвечают за синтез полипептидов (эукариотические рибосомы больше прокариот — 80S)

Митохондрии: Место аэробного дыхания, которое производит большое количество химической энергии (АТФ) из органические соединения

Аппарат Гольджи: Сборка везикул и свернутой мембраны вещества, участвующие в сортировке, хранении и модификации секреторных продуктов

Лизосома: Место гидролиза / переваривания / распада макромолекул

Пероксисома: Катализирует расщепление токсичных веществ, таких как перекись водорода и другие метаболиты

Центриоли: Центры организации микротрубочек, участвующие в делении клеток (митоз / мейоз и цитокинез)

Эндоплазматический ретикулум: Система мембран, участвующих в транспортировке материалов между органеллами

  • Rough ER: Заряженный рибосомами и участвующий в синтезе и транспорт белков, предназначенных для секреции
  • Smooth ER: Участвует в синтезе и транспорте липидов и стероидов, а также в метаболизме углеводов

2.3.3 Определите структуры в 2.2.1 на электронных микрофотографиях клетки печени

Электронная микрофотография клетки печени

2.3.4 Сравните прокариотные и эукариотные клетки

Сходства:

  • Оба имеют клеточную мембрану
  • Оба содержат рибосомы
  • Оба имеют ДНК и цитоплазму

Различия:

2.3.5 Назовите три различия между растительными и животными клетками

Помеченная диаграмма обобщенной растительной клетки

2.3.6 Обозначьте две роли внеклеточных компонентов

Растения

Клеточная стенка растений состоит из секретируемой клеткой целлюлозы, которая выполняет следующие функции:

  • Обеспечивает поддержку и механическую прочность клетки (поддерживает форму клетки)
  • Предотвращает чрезмерное поглощение воды, поддерживая стабильное, набухшее состояние
  • Служит барьером против инфекции патогенами

Животные

Внеклеточный матрикс (ЕСМ) состоит из гликопротеинов, секретируемых из клетки , которые выполняют следующие функции:

  • Обеспечивает поддержку и закрепление клеток
  • Отделяет ткани друг от друга
  • Регулирует межклеточную коммуникацию путем изоляции факторов роста

6-ти клеточные органеллы | Britannica

chlorophyll

Вид под микроскопом хлорофилла в растительных клетках.

Wilfredo R. Rodriguez H.

Вспомните свой школьный урок биологии. Вы все еще помните названия и функции всех этих маленьких частей клетки? Возможно, немного нечетко в деталях? Вот краткий курс повышения квалификации по некоторым из основных эукариотических органелл, который поможет вам сохранить свои научные навыки. Это может пригодиться для вашей следующей игры в Trivial Pursuit!


  • Ядро

    ядро; животная клетка

    Микрофотография животных клеток, показывающая ядро ​​(окрашенное в темно-красный цвет) каждой клетки.

    age fotostock / SuperStock

    Ядро, известное как «командный центр» клетки, представляет собой большую органеллу, в которой хранится ДНК клетки (дезоксирибонуклеиновая кислота). Ядро контролирует всю деятельность клетки, такую ​​как рост и метаболизм, используя генетическую информацию ДНК. Внутри ядра находится меньшая структура, называемая ядрышком, в которой находится РНК (рибонуклеиновая кислота). РНК помогает передавать приказы ДНК остальной части клетки и служит шаблоном для синтеза белка.

  • Рибосомы

    Рибосомы — это белковые фабрики клетки. Состоящие из двух субъединиц, они могут свободно плавать в цитоплазме клетки или встроены в эндоплазматический ретикулум. Используя шаблоны и инструкции, предоставляемые двумя разными типами РНК, рибосомы синтезируют множество белков, которые необходимы для выживания клетки.

  • Эндоплазматический ретикулум

    Рибосомы на внешней поверхности эндоплазматического ретикулума играют важную роль в синтезе белков внутри клеток.

    Encyclopædia Britannica, Inc.

    Эндоплазматический ретикулум (ER) представляет собой мембранную органеллу, которая разделяет часть своей мембраны с мембраной ядра. Некоторые части ER, известные как грубый ER, усеяны рибосомами и участвуют в производстве белка. Остальная часть органеллы называется гладкой ЭПР и служит для производства жизненно важных липидов (жиров).

  • Аппарат Гольджи

    Аппарат Гольджи

    Аппарат Гольджи или комплекс играет важную роль в модификации и транспорте белков внутри клетки.

    Encyclopædia Britannica, Inc.

    Если белки грубого ER требуют дальнейшей модификации, они транспортируются в аппарат Гольджи (или комплекс Гольджи). Как и ER, аппарат Гольджи состоит из складчатых мембран. Он ищет в аминокислотных последовательностях белка специальные «коды» и соответствующим образом изменяет их. Эти обработанные белки затем хранятся в Гольджи или упаковываются в пузырьки для отправки в другое место клетки.

  • Хлоропласты

    Структура хлоропластов

    Везикулы внутренней (тилакоидной) мембраны организованы в стопки, которые располагаются в матриксе, известном как строма.Весь хлорофилл в хлоропласте содержится в мембранах тилакоидных везикул.

    Encyclopædia Britannica, Inc.

    В растениях и некоторых водорослях органеллы, известные как хлоропласты, служат местом фотосинтеза. Хлоропласты содержат пигмент, известный как хлорофилл, который улавливает солнечную энергию для преобразования воды и углекислого газа в глюкозу для еды. Хлоропласты позволяют автотрофным организмам удовлетворять свои потребности в энергии, не потребляя другие организмы.

  • Митохондрии

    Митохондрии разрезаны продольно.

    Encyclopædia Britannica, Inc.

    «электростанции» клетки, митохондрии — это органеллы овальной формы, которые встречаются в большинстве эукариотических клеток. В качестве места клеточного дыхания митохондрии служат для преобразования молекул, таких как глюкоза, в молекулу энергии, известную как АТФ (аденозинтрифосфат). АТФ питает клеточные процессы, разрывая свои высокоэнергетические химические связи. Митохондрии больше всего в клетках, которым для функционирования требуется значительное количество энергии, таких как клетки печени и мышц.

Клеточные органеллы — структура и функции с помеченной диаграммой

Главная »Клеточная биология» Клеточные органеллы — структура и функции с помеченной диаграммой

Обучающие видео по биологии

Последнее обновление 23 мая 2020 г., автор — Sagar Aryal

Клеточные органеллы определение

  • Клеточная органелла — это специализированная сущность, присутствующая внутри определенного типа клетки, которая выполняет определенную функцию.
  • Существуют различные клеточные органеллы, некоторые из них являются общими для большинства типов клеток, таких как клеточные мембраны, ядра и цитоплазма.Однако некоторые органеллы специфичны для одного конкретного типа клеточно-подобных пластид и клеточных стенок в растительных клетках.

Изображение создано с помощью biorender.com

  • Плазматическая мембрана состоит из липидов и белков, состав которых может колебаться в зависимости от текучести, внешней среды и различных стадий развития клетки.

Структура

  • Структурно он состоит из фосфолипидного бислоя и двух типов белков, а именно.встроенные белки и периферические белки, которые обеспечивают форму и позволяют частицам перемещаться внутрь и из клетки.
  • Самый распространенный липид, который присутствует в клеточной мембране, — это фосфолипид, который содержит полярную головную группу, присоединенную к двум гидрофобным хвостам жирных кислот.
  • Встроенные белки действуют как каналы для переноса частиц через клетку, а некоторые белки действуют как рецепторы для связывания различных компонентов.
  • Периферические белки обеспечивают текучесть, а также механическую поддержку структуры клетки.

Функции

  • Клеточная мембрана обеспечивает механическую поддержку, которая регулирует форму клетки, в то же время ограждая клетку и ее компоненты от внешней среды.
  • Он регулирует то, что может входить в клетку и выходить из нее через каналы, действуя как полупроницаемая мембрана, которая облегчает обмен основных соединений, необходимых для выживания клетки.
  • Он генерирует и распределяет сигналы внутри и вне клетки для правильного функционирования клетки и всех органелл.
  • Он обеспечивает взаимодействие между клетками, необходимое во время формирования ткани и слияния клеток.
  • Дополнительным неживым слоем, присутствующим вне клеточной мембраны в некоторых клетках, который обеспечивает структуру, защиту и механизм фильтрации для клетки, является клеточная стенка.

Структура

  • В растительной клетке клеточная стенка состоит из целлюлозы, гемицеллюлозы и белков, а в грибковой клетке — из хитина.
  • Клеточная стенка многослойна со средней пластиной, первичной клеточной стенкой и вторичной клеточной стенкой.
  • Средняя пластинка содержит полисахариды, которые обеспечивают адгезию и позволяют клеткам связываться друг с другом.
  • После средней пластинки находится первичная клеточная стенка, состоящая из целлюлозы. Последний слой, который присутствует не всегда, представляет собой вторичную клеточную стенку из целлюлозы и гемицеллюлозы.

Функции

  • Важнейшей функцией клеточной стенки является защита и поддержание формы клетки. Это также помогает клетке выдерживать тургорное давление клетки.
  • Он инициирует деление клетки, передавая ей сигналы, и позволяет некоторым молекулам проникать в клетку, блокируя другие.
  • Центриоли — это трубчатые структуры, которые в основном встречаются в эукариотических клетках и состоят в основном из белкового тубулина.

Структура

  • Центриоль состоит из цилиндрической структуры, состоящей из девяти триплетных микротрубочек, которые окружают периферию центриоли, в то время как центр имеет Y-образный линкер и бочкообразную структуру, которая стабилизирует центриоль.
  • Другая структура, называемая колесом тележки, присутствует в центриоле, которая состоит из центральной ступицы с девятью спицами / нитями, расходящимися от нее. Каждая из этих нитей / спиц соединена с микротрубочками через булавочную головку.

Функции

  • Во время деления клеток центриоли играют решающую роль в формировании волокон веретена, которые способствуют перемещению хроматид к их соответствующим сторонам.
  • Они участвуют в образовании ресничек и жгутиков.
  • Реснички и жгутики — это крошечные волосовидные выступы клетки, состоящие из микротрубочек и покрытые плазматической мембраной.

Структура

  • Реснички представляют собой волосовидные выступы, которые имеют расположение микротрубочек 9 + 2 с радиальным рисунком из 9 внешних дублетов микротрубочек, которые окружают две синглетные микротрубочки. Это устройство прикреплено к низу с помощью прикорневого тела.
  • Жгутики — нитчатые органеллы, строение которых различно у прокариот и эукариот.
  • У прокариот он состоит из белка, называемого флагеллином, который спирально обернут вокруг, создавая полую структуру в центре по всей длине.
  • Однако у эукариот белок отсутствует, а структура замещена микротрубочками.

Функции

  • Самая важная роль ресничек и жгутиков — движение. Они отвечают за движение организмов, а также за движение различных частиц, присутствующих вокруг организмов.
  • Некоторые реснички, присутствующие в определенных органах, могут выполнять функцию чувств. Примером может служить ресничка в кровеносных сосудах, которая помогает контролировать кровоток.
  • Хлоропласт — это тип пластика, который участвует в фотосинтезе растений и водорослей.
  • Хлоропласт содержит важный пигмент под названием хлорофилл, необходимый для улавливания солнечного света для производства глюкозы.

Структура

  • Это двухмембранная структура с собственной ДНК, унаследованной от предыдущего хлоропласта.
  • Обычно они имеют форму линзы, а их форма и количество меняются в зависимости от ячеек. У них есть внешняя мембрана, внутренняя мембрана и тилакоидная мембрана, которая окружает гелеобразный матрикс, называемый стромой.
  • Наружная и внутренняя мембраны пористые и позволяют транспортировать материалы, в то время как строма содержит ДНК, рибосомы хлоропластов, белки и гранулы крахмала.

Функции

  • Хлоропласт является основным центром светозависимых и светонезависимых реакций во время фотосинтеза.
  • Различные белки, присутствующие в хлорофилле, участвуют в регуляции фотодыхания.
  • Цитоплазма относится ко всему, что присутствует внутри клетки, кроме ядра.

Структура

  • Цитоплазма состоит из цитозоля; гелеобразное вещество, содержащее другие вещества; клеточные органеллы; более мелкие клеточноподобные тела, связанные отдельными мембранами; и цитоплазматические включения; нерастворимые молекулы, которые хранят энергию и не окружены каким-либо слоем.
  • Цитоплазма бесцветна и содержит около 80% воды вместе с различными питательными веществами, необходимыми для клетки.
  • Известно, что он обладает свойствами как вязких, так и упругих веществ. Благодаря своей эластичности цитоплазма способствует перемещению материалов внутри клетки посредством процесса, называемого потоком цитоплазмы.

Функции

  • Большинство жизненно важных клеточных и ферментативных реакций, таких как клеточное дыхание и трансляция мРНК в белки, происходят в цитоплазме.
  • Он действует как буфер и защищает генетический материал, а также другие органеллы от повреждения из-за столкновения или изменения pH цитозоля.
  • Процесс, называемый потоком цитоплазмы, помогает в распределении различных питательных веществ и облегчает движение клеточных органелл внутри клетки.
  • В цитозоле присутствует ряд волокнистых структур, которые помогают придавать форму клетке, поддерживая клеточный транспорт.

Структура

  • Цитоскелет составляют примерно три различных класса волокон: микротрубочки, микрофиламенты и промежуточные волокна.
  • Они разделены на основе присутствующего в них белка.

Функции

  • Важнейшей функцией цитоскелета является обеспечение формы и механическая поддержка клетки от деформации.
  • Позволяет расширять и сжимать ячейку, что способствует ее движению.
  • Он также участвует во внутриклеточном и внеклеточном транспорте материалов.
  • Эндоплазматический ретикулум (ER) присутствует как соединение канальцев, которые связаны с ядерной мембраной в эукариотических клетках.
  • Существует два типа ER в зависимости от наличия или отсутствия на них рибосом:
    • Rough ER (RER) с рибосомами, прикрепленными к цитозольной поверхности эндоплазматического ретикулума и, таким образом, участвующим в синтезе белка
    • Smooth ER (SER) в котором отсутствуют рибосомы, и он выполняет функцию во время синтеза липидов.

Структура

  • Эндоплазматический ретикулум существует в трех формах, а именно. цистерны, пузырьки и канальцы.
  • Цистерны представляют собой мешковидные уплощенные неразветвленные структуры, которые остаются сложенными одна на другую.
  • Везикулы — это сферические структуры, несущие белки по всей клетке.
  • Трубочки — это трубчатые разветвленные структуры, образующие соединение между цистернами и пузырьками.

Функции

  • ER содержит множество ферментов, необходимых для нескольких метаболических процессов, а поверхность ER необходима для других операций, таких как диффузия, осмос и активный транспорт.
  • Одна из важнейших функций ER — синтез липидов, таких как холестерин и стероиды.
  • Rough ER позволяет модифицировать полипептиды, возникающие из рибосом, для получения вторичных и третичных структур белка.
  • ER также синтезирует различные мембранные белки и играет решающую роль в подготовке ядерной оболочки после деления клетки.

Эндосомы

  • Эндосомы — это связанные с мембраной компартменты внутри клетки, происходящие из сети Гольджи

Структура

  • Существуют различные типы эндосом в зависимости от морфологии и времени, необходимого для того, чтобы эндоцитозированные материалы достигли их.
  • Ранние эндосомы состоят из трубчато-везикулярной сети, тогда как поздние эндосомы не имеют канальцев, но содержат много плотно упакованных внутрипросветных пузырьков. Рециркулирующие эндосомы обнаруживаются с микротрубочками и в основном состоят из трубчатых структур.

Функции

  • Эндосомы позволяют сортировать и доставлять интернализованные материалы с поверхности клетки и транспортировать материалы к Гольджи или лизосомам.
  • Аппарат Гольджи — это клеточная органелла, в основном присутствующая в эукариотических клетках, которая отвечает за упаковку макромолекул в везикулы, так что они могут быть отправлены к месту их действия.

Строение

  • Строение комплекса Гольджи плеоморфное; однако он обычно существует в трех формах: цистерны, пузырьки и канальцы.
  • Цистерны, которые являются самой маленькой единицей комплекса Гольджи, имеют уплощенную мешковидную структуру, которая собрана в пучки параллельным образом.
  • Трубочки представлены в виде трубчатых и разветвленных структур, которые расходятся от цистерн и имеют фенестрированные периферии.
  • Везикулы — это сферические тела, которые делятся на три группы: переходные везикулы, секреторные везикулы и везикулы, покрытые клатрином.

Функции

  • Комплекс Гольджи имеет существенную цель — направлять белки и липиды к месту назначения и, таким образом, действовать как «дорожная полиция» клетки.
  • Они участвуют в экзоцитозе различных продуктов и белков, таких как зимоген, слизь, лактопротеин и части гормона щитовидной железы.
  • Комплекс Гольджи участвует в синтезе других клеточных органелл, таких как клеточная мембрана, лизоцимы и другие.
  • Они также участвуют в сульфатировании различных молекул.

Промежуточные филаменты

  • Третий класс филаментов, составляющих цитоскелет, — это промежуточные филаменты.
  • Они обозначаются на промежуточных нитях из-за промежуточного диаметра нитей по сравнению с микрофиламентами и белками миозина.

Структура

  • Промежуточные филаменты содержат семейство родственных белков.
  • Отдельные волокна намотаны друг на друга спиральной структурой, называемой спиральной структурой.

Функции

  • Промежуточные филаменты способствуют структурной целостности клетки, одновременно играя решающую роль в удерживании тканей различных органов, таких как кожа.

Лизоцим

  • Лизоцимы представляют собой мембраносвязанные органеллы, которые встречаются в цитоплазме клеток животных.
  • Эти органеллы содержат набор гидролитических ферментов, необходимых для разложения различных макромолекул.
  • Существует два типа лизоцимов:
    • Первичные лизосомы, содержащие гидролитические ферменты, такие как липазы, амилазы, протеазы и нуклеазы.
    • Вторичный лизоцим, образованный путем слияния первичных лизоцимов, содержащих поглощенные молекулы или органеллы.

Структура

  • Форма лизоцимов неправильная или плеоморфная; однако чаще всего они имеют сферическую или зернистую структуру.
  • Лизоцимы окружены лизосомальной мембраной, которая содержит ферменты внутри лизосомы и защищает цитозоль вместе с остальной частью клетки от вредного действия ферментов.

Функции

  • Эти органеллы отвечают за внутриклеточное пищеварение, когда более крупные макромолекулы распадаются на более мелкие молекулы с помощью присутствующих в них ферментов.
  • Лизоцимы также выполняют важную функцию автолиза нежелательных органелл в цитоплазме.
  • Помимо этого, лизосома участвует в различных клеточных процессах, включая секрецию, восстановление плазматической мембраны, передачу клеточных сигналов и энергетический метаболизм.
  • Микрофиламенты — это часть цитоскелета клетки, состоящая из белка актина в виде параллельных полимеров.
  • Это самые маленькие филаменты цитоскелета с высокой жесткостью и гибкостью, обеспечивающие прочность и движение клетки.

Структура

  • Нити присутствуют либо в виде сшитых образующих сетей, либо в виде пучков. Цепи белка остаются скрученными друг вокруг друга по спирали.
  • Один из полярных концов нити накала положительно заряжен и имеет зазубрины, а другой конец — отрицательно заряжен и заострен.

Функции

  • Он создает силу для структуры и движения клетки в сочетании с белком миозина.
  • Они помогают в делении клеток и участвуют в продуктах различных проекций клеточной поверхности.
  • Микротрубочки также являются частью цитоскелета, в отличие от микрофиламентов наличием белка тубулина.

Структура

  • Они представляют собой длинные полые трубчатые структуры диаметром около 24 нм.
  • Стенка микротрубочек состоит из глобулярных субъединиц, присутствующих в спиральном массиве тубулина a и b.
  • Подобно микрофиламентам, концы микротрубочек также имеют определенную полярность: один конец заряжен положительно, а другой — отрицательно.

Функции

  • Как часть цитоскелета, они придают клетке форму и движение.
  • Микротрубочки способствуют перемещению других клеточных органелл внутри клетки через связывающие белки.
  • Микроворсинки — это крошечные, похожие на пальцы структуры, которые выступают на клетки или из них. Они существуют либо сами по себе, либо вместе с ворсинками.

Структура

  • Микроворсинки представляют собой пучки выпуклостей, свободно расположенных на поверхности клетки с небольшими клеточными органеллами или без них.
  • Они окружены плазматической мембраной, содержащей цитоплазму и микрофиламенты.
  • Это пучки актиновых нитей, связанных фимбрином, ворсином и эпсином.

Функции

  • Микроворсинки увеличивают площадь поверхности клетки, тем самым усиливая функции абсорбции и секреции.
  • Мембрана микроворсинок заполнена ферментами, которые позволяют расщеплять более крупные молекулы на более мелкие, обеспечивая более эффективное поглощение.
  • Микроворсинки действуют как якорь в лейкоцитах и ​​в сперматозоидах во время оплодотворения.
  • Митохондрии — это клеточные органеллы, связанные с двойной мембраной, отвечающие за снабжение и хранение энергии в клетке.
  • Окисление различных субстратов в клетке с высвобождением энергии в форме АТФ (аденозинтрифосфата) является основной целью митохондрий.

Структура

  • Митохондрия содержит две мембраны, причем внешний слой является гладким, а внутренний слой отмечен складчатыми и пальцеобразными структурами, называемыми кристами.
  • Внутренняя мембрана митохондрий содержит различные ферменты, коферменты и компоненты множественных циклов, а также поры для транспорта субстратов, АТФ и молекул фосфата.
  • Внутри мембран находится матрица, содержащая различные ферменты метаболических процессов, таких как цикл Креба.
  • Помимо этих ферментов, митохондрии также являются домом для одно- или двухцепочечной ДНК, называемой мтДНК, которая способна продуцировать 10% белков, присутствующих в митохондриях.

Функции

  • Основная функция митохондрий — синтез энергии в форме АТФ, необходимой для правильного функционирования всех клеточных органелл.
  • Митохондрии также помогают уравновесить количество ионов Са + в клетке и помогают процессу апоптоза.
  • Различные сегменты гормонов и компонентов крови построены в митохондриях.
  • Митохондрии в печени обладают способностью выводить токсины из аммиака.
  • Ядро — это двойная мембраносвязанная структура, отвечающая за контроль всей клеточной активности, а также за центр генетических материалов и их перенос.
  • Это одна из крупных клеточных органелл, занимающая 10% всего пространства клетки.
  • Его часто называют «мозгом клетки», поскольку он обеспечивает команды для правильного функционирования других клеточных органелл.
  • Ядро четко определяется в случае эукариотической клетки; однако он отсутствует у прокариотических организмов с генетическим материалом, распределенным в цитоплазме.

Структура

  • Структурно ядро ​​состоит из ядерной оболочки, хроматина и ядрышка.
  • Ядерная оболочка похожа на клеточную мембрану по структуре и составу.В нем есть поры, которые позволяют белкам и РНК перемещаться внутрь и за пределы ядра. Он позволяет взаимодействовать с другими клеточными органеллами, сохраняя при этом нуклеоплазму и хроматин внутри оболочки.
  • Хроматин в ядре содержит РНК или ДНК вместе с ядерными белками в качестве генетического материала, который отвечает за передачу генетической информации от одного поколения к другому. Он присутствует в виде компактной структуры, которая может быть видна как хромосома при сильном увеличении.
  • Ядрышко похоже на ядро ​​внутри ядра. Это безмембранная органелла, отвечающая за синтез рРНК и сборку рибосом, необходимых для синтеза белка.

Функции

  • Ядро отвечает за хранение, а также передачу генетического материала в форме ДНК или РНК.
  • Он помогает в процессе транскрипции путем синтеза молекул мРНК.
  • Ядро контролирует активность всех других органелл, облегчая такие процессы, как рост клеток, деление клеток и синтез белков.
  • Пероксисомы — это окислительные мембраносвязанные органеллы, обнаруженные в цитоплазме всех эукариот.
  • Название аккредитовано в связи с производством и удалением перекиси водорода.

Структура

  • Пероксисома состоит из единой мембраны и гранулированного матрикса, разбросанных по цитоплазме.
  • Они существуют либо в виде соединенных между собой канальцев, либо в виде отдельных пероксисом.
  • Компартменты внутри каждой пероксисомы позволяют создавать оптимальные условия для различных метаболических процессов.
  • Они состоят из нескольких типов ферментов, основными группами которых являются уратоксидаза, оксидаза D-аминокислот и каталаза.

Функции

  • Пероксисомы участвуют в производстве и удалении пероксида водорода во время биохимических процессов.
  • Окисление жирных кислот происходит внутри пероксисом.
  • Кроме того, пероксисомы также участвуют в синтезе липидоподобного холестерина и плазмалогенов.
  • Плазмодесматы — это крошечные проходы или каналы, которые позволяют передавать материал и общаться между различными клетками.

Структура

  • Количество плазмодесм, соединяющих две соседние клетки диаметром 50-60 нм, составляет 103-105.
  • Плазмодесма состоит из трех слоев:
    • Плазматическая мембрана является непрерывной с плазматической мембраной клетки и имеет такой же фосфолипидный бислой.
    • Цитоплазматический рукав, который непрерывен с цитозолем, что позволяет обмениваться материалами между двумя клетками.
    • Десмотубула, которая является частью эндоплазматического ретикулума, которая обеспечивает сеть между двумя клетками и позволяет транспортировать некоторые молекулы.

Рисунок: Схема плазмодесм. Источник: Википедия

Функции

  • Плазмодесматы являются основным местом взаимодействия двух клеток. Он позволяет переносить такие молекулы, как белки, РНК и вирусные геномы.
  • Пластиды — это структуры с двойной мембраной, присутствующие в растениях и других эукариотах, участвующих в синтезе и хранении пищи.

Структура

  • Пластиды обычно имеют овальную или сферическую форму с внешней и внутренней мембранами, между которыми находится межмембранное пространство.
  • Внутренняя мембрана окружает матрицу, называемую стромой, которая содержит небольшие структуры, называемые грана.
  • Каждая гранула состоит из нескольких мешкообразных тилакоидов, наложенных друг на друга и соединенных пластинками стромы.
  • Пластиды содержат ДНК и РНК, что позволяет им синтезировать необходимые белки для различных процессов.

Рисунок: Схема типов пластид. Источник: Википедия

Функции

  • Хлоропласты являются центром многих метаболических процессов, включая фотосинтез, поскольку они содержат ферменты и другие необходимые для этого компоненты.
  • Они также занимаются хранением продуктов питания, в первую очередь крахмала.
  • Рибосомы — это рибонуклеопротеины, содержащие равные части РНК и белков, а также ряд других важных компонентов, необходимых для синтеза белка.
  • У прокариот они существуют свободно, тогда как у эукариот они либо свободны, либо прикреплены к эндоплазматическому ретикулуму.

Структура

  • Рибонуклеопротеин состоит из двух субъединиц.
  • В случае прокариотических клеток рибосомы 70S с большей субъединицей 50S и меньшей 30S.
  • Эукариотические клетки имеют 80S рибосомы с более крупной субъединицей 60S и меньшей субъединицей 40S.
  • Рибосомы недолговечны, так как после синтеза белка субъединицы расщепляются и могут либо использоваться повторно, либо оставаться разбитыми.

Функции

  • Рибосомы являются местом биологического синтеза белка во всех живых организмах.
  • Они размещают аминокислоты в порядке, указанном тРНК, и помогают в синтезе белка.
  • Накопительные гранулы представляют собой мембранные органеллы, также называемые гранулами зимогена, которые хранят запас энергии клетки и другие метаболиты.

Структура

  • Эти гранулы окружены липидным бислоем и состоят в основном из фосфора и кислорода.
  • Компоненты внутри этих накопительных гранул зависят от их местоположения в организме, а некоторые из них даже содержат разрушающие ферменты, которые еще не участвуют в пищеварительной деятельности.

Рисунок: Схема хранения гранул. Источник изображения: Slide Player

Функции

  • Многие прокариоты и эукариоты хранят питательные вещества и запасы в форме гранул в цитоплазме.
  • Гранулы серы характерны для прокариот, которые используют сероводород в качестве источника энергии.
  • Вакуоли — это мембранные структуры, различающиеся по размеру в клетках разных организмов.

Структура

  • Вакуоль окружена мембраной, называемой тонопластом, которая включает жидкость, содержащую неорганические материалы, такие как вода, и органические материалы, такие как питательные вещества и даже ферменты.
  • Они образуются путем слияния различных везикул, поэтому по структуре вакуоли очень похожи на пузырьки.

Функции

  • Вакуоли действуют как хранилище питательных веществ, а также отходов, чтобы защитить клетку от токсичности.
  • Они выполняют важную функцию гомеостаза, поскольку они обеспечивают баланс pH клетки за счет притока и оттока ионов H + в цитоплазму.
  • Вакуоли содержат ферменты, которые играют важную роль в различных метаболических процессах.
  • Везикулы — это структуры, присутствующие внутри клетки, которые либо образуются естественным путем во время таких процессов, как экзоцитоз, эндоцитоз или транспорт материалов по клетке, либо они могут образовываться искусственно, которые называются липосомами.
  • Существуют различные типы везикул, такие как вакуоли, секреторные и транспортные везикулы, в зависимости от их функции.

Структура

  • Везикула — это структура, содержащая жидкость или цитозоль, которая заключена в липидный бислой.
  • Внешний слой, окружающий жидкость, называется ламеллярной фазой, которая похожа на плазматическую мембрану. Один конец липидного бислоя гидрофобен, тогда как другой конец гидрофильный.

Рисунок: липосома (слева) и дендримерсома.Синие части их молекул гидрофильны, зеленые части гидрофобны. Предоставлено: Изображение любезно предоставлено Пенсильванским университетом

Функции

  • Пузырьки облегчают хранение и транспортировку материалов внутри и вне камеры. Он даже позволяет обмениваться молекулами между двумя клетками.
  • Поскольку везикулы заключены внутри липидного бислоя, везикулы также участвуют в метаболизме и хранении ферментов.
  • Они позволяют временно хранить пищу, а также контролируют плавучесть клетки.

Ссылки

Источники в Интернете

  • <1% - http://medcell.med.yale.edu/lectures/cell_morphology_motility.php
  • <1% - http://www.nslc.wustl.edu/ курсы / Bio101 / cruz / Organelles / Organelle.htm
  • <1% - https://answers.yahoo.com/question/index?qid=200

    001730AA018uq
  • <1% - https://answers.yahoo.com/ вопрос / указатель? qid = 20120615173711AAoWwX9
  • <1% - https://biologydictionary.net/plasma-membrane/
  • <1% - https: // biologyeducare.com / ribosome /
  • <1% - https://biologyfunfacts.weebly.com/cell-organelles.html
  • <1% - https://biologywise.com/cell-wall-function
  • <1% - https://biologywise.com/centriole-function
  • <1% - https://biologywise.com/chloroplast-structure-function
  • <1% - https://brainly.com/question/2497961
  • < 1% - https://brainly.com/question/3623256
  • <1% - https://bscb.org/learning-resources/softcell-e-learning/endoplasmic-reticulum-rough-and-smooth/
  • <1% - https: // byjus.com / biology / microtubules /
  • <1% - https://chemdictionary.org/plant-cell/
  • <1% - https://jcs.biologies.org/content/joces/125/15/3511. full.pdf
  • <1% - https://microbenotes.com/microfilaments-structure-and-functions/
  • <1% - https://microbenotes.com/vesicles-structure-types-and-functions/
  • <1% - https://opentextbc.ca/biology/chapter/3-3-eukaryotic-cells/
  • <1% - https://prezi.com/x0r85wvddwip/functions-of-the-cytoskeleton/
  • <1% - https: // pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acscentsci.7b00338
  • <1% - https://quizlet.com/112854935/chapter-2-cells-flash-cards/
  • <1% - https: // quizlet .com / 1613

    / 46-47-bio-flash-cards /
  • <1% - https://quizlet.com/18800826/anatomy-physiology-chapter-3-flash-cards/
  • <1% - https : //quizlet.com/203137089/cell-biology-chapter-15-beyond-the-cell-flash-cards/
  • <1% - https://quizlet.com/36204445/ch-4-cell-structure -flash-cards /
  • <1% - https: // quizlet.com / gb / 370608720 / a-level-biology-all-year-12-themes-flash-cards /
  • <1% - https://sciencing.com/list-cell-organelles-functions-5340983.html
  • <1% - https://sciencing.com/structure-function-mrna-6136407.html
  • <1% - https://sites.google.com/site/bs14cellbiology/mitochondria/peroxisomes
  • <1% - https://wikimili.com/en/Endosome
  • <1% - https://www.answers.com/Q/What_4_types_of_organisms_have_a_cell_wall
  • <1% - https: // www.diffen.com/difference/Cilia_vs_Flagella
  • <1% - https://www.differencebetween.com/difference-between-grana-and-vs-stroma/
  • <1% - https://www.hindawi.com / journals / bmri / 2014/598986/
  • <1% - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22361/
  • <1% - https://www.ncbi.nlm.nih .gov / books / NBK9834 /
  • <1% - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9953/
  • <1% - https://www.ncbi.nlm.nih.gov / pmc / article / PMC3867511 /
  • <1% - https: // www.news-medical.net/life-sciences/What-is-the-Actin-Cytoskeleton.aspx
  • <1% - https://www.quora.com/What-are-cilia-and-flagella-How-do -эти-структуры-приобретают-движение-Какие-некоторые-примеры-реснитчатых-и-флагеллированных-клеток-у человека
  • <1%
  • <1% - https://www.researchgate.net/publication/309603167_Mechanisms_and_functions_of_lysosome_position
  • <1% - https: // www.sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and-molecular-biology/outer-mitochondrial-membrane
  • <1% - https://www.sciencedirect.com/topics/neuroscience/atp-synthase
  • <1% - https://www.shmoop.com/photosynthesis/light-independent-reactions.html
  • <1% - https://www.slideshare.net/rajpalchoudharyjat/cell-wall-structure-and-function
  • <1 % - https://www.oughttco.com/cell-wall-373613
  • <1% - https://www.oughttco.com/chloroplast-373614
  • <1% - https: // www.thinkco.com/cytoskeleton-anatomy-373358
  • <1% - https://www.oughttco.com/organelles-meaning-373368
  • <1% - https://www.oughttco.com/the-cell- ядро-373362
  • <1% - https://www.wisegeek.com/what-is-the-function-of-cytoplasm.htm

Клетка Органеллы — структура и функции с диаграммой

Категории Клеточная биология Теги Животная клетка Органеллы, клеточные органеллы, клеточные органеллы, органеллы, органеллы растительных клеток Post navigation

5.6: Клеточные органеллы — Biology LibreTexts

Обзор рибосом

Это изображение представляет важную структуру живых клеток.Это компонент рибосомы, клеточной структуры, в которой синтезируются белки. Большая рибосомная субъединица (50S) Haloarcula marismortui , обращенная к 30S субъединице. Рибосомные белки показаны синим цветом, рРНК — охрой (оттенки коричневого и желтого), активный центр — красным. Все живые клетки содержат рибосомы, будь то прокариотические или эукариотические клетки. Однако только эукариотические клетки также содержат ядро ​​и несколько других типов органелл.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): (CC BY-SA 3.0; Yikrazuul через Wikimedia.org)

Органелла — это структура в цитоплазме эукариотической клетки, которая заключена в мембрану и выполняет определенную работу. Органеллы участвуют во многих жизненно важных функциях клеток. Органеллы в клетках животных включают ядро, митохондрии, эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, везикулы и вакуоли. Рибосомы не заключены в мембрану, но все еще обычно называются органеллами в эукариотических клетках.

Ядро

Ядро — самая большая органелла в эукариотической клетке и считается центром управления клеткой.Он содержит большую часть ДНК клетки, из которой состоят хромосомы, и кодируется генетическими инструкциями по производству белков. Функция ядра — регулировать экспрессию генов, в том числе контролировать, какие белки вырабатывает клетка. В дополнение к ДНК ядро ​​содержит густую жидкость, называемую нуклеоплазмой, которая по составу похожа на цитозоль, обнаруженный в цитоплазме вне ядра (рисунок \ (\ PageIndex {2} \)). Большинство эукариотических клеток содержат только одно ядро, но некоторые типы клеток, такие как красные кровяные тельца, не содержат ядра.Некоторые другие типы клеток, такие как мышечные клетки, содержат несколько ядер.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): это крупное изображение ядра клетки показывает, что оно окружено структурой, называемой ядерной оболочкой, которая содержит крошечные перфорации или поры. Ядро также содержит плотный центр, называемый ядрышком. (CC BY 3.0; сотрудники Blausen.com через Википедию)

Как вы можете видеть из модели на рисунке \ (\ PageIndex {2} \), мембрана, охватывающая ядро, называется ядерной оболочкой. Фактически это двойная мембрана, которая охватывает всю органеллу и изолирует ее содержимое от клеточной цитоплазмы.Крошечные отверстия, называемые ядерными порами, позволяют большим молекулам проходить через ядерную оболочку с помощью специальных белков. Большие белки и молекулы РНК должны иметь возможность проходить через ядерную оболочку, чтобы белки могли синтезироваться в цитоплазме, а генетический материал мог сохраняться внутри ядра. Ядрышко, показанное на модели ниже, в основном участвует в сборке рибосом. После образования в ядрышке рибосомы экспортируются в цитоплазму, где участвуют в синтезе белков.

Митохондрии

Митохондрия (множественное число, митохондрии) — это органелла, которая делает энергию доступной для клетки (рисунок \ (\ PageIndex {3} \)). Вот почему митохондрии иногда называют энергетическими установками клетки. Они используют энергию органических соединений, таких как глюкоза, для производства молекул АТФ (аденозинтрифосфат) , молекулы, переносящей энергию, которая почти повсеместно используется внутри клеток для получения энергии.

Ученые считают, что митохондрии когда-то были свободноживущими организмами, потому что они содержат собственную ДНК. Они предполагают, что древние прокариоты инфицировали (или были поглощены) более крупными прокариотическими клетками, и эти два организма развили симбиотические отношения, которые принесли пользу им обоим. Более крупные клетки предоставили меньшим прокариотам место для жизни. В свою очередь, более крупные клетки получали дополнительную энергию от более мелких прокариот. В конце концов, более мелкие прокариоты стали постоянными гостями более крупных клеток в качестве органелл внутри них.Эта теория называется эндосимбиотической теорией , и сегодня широко признана биологами

. Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Митохондрии, органеллы, специализированные для выполнения аэробного дыхания, содержат внутреннюю мембрану, свернутую в кристы, которые образуют два отдельных отсека: внутреннее мембранное пространство и матрикс. В матрице имеет место цикл Кребса. Цепь переноса электронов встроена во внутреннюю мембрану и использует оба отсека для производства АТФ посредством хемиосмоса.Митохондрии имеют собственную ДНК и рибосомы, напоминающие таковые у прокариотических организмов. (Общественное достояние; Мариана Руис Вильярреал LadyofHats через Wikimedia.org)

Митохондриальные отсеки

Двойная мембранная природа митохондрий приводит к образованию пяти отдельных компартментов, каждый из которых играет важную роль в клеточном дыхании. Эти отсеки:

  1. наружная митохондриальная мембрана,
  2. межмембранное пространство (пространство между внешней и внутренней мембранами),
  3. внутренняя митохондриальная мембрана,
  4. кристы (образованные складками внутренней мембраны) и
  5. матрица (пространство внутри внутренней мембраны).

Эндоплазматическая сеть

Эндоплазматический ретикулум (ER) (множественное число, ретикулумы) представляет собой сеть фосфолипидных мембран, которые образуют полые трубки, сплющенные листы и круглые мешочки. Эти уплощенные полые складки и мешочки называются цистернами . ER выполняет две основные функции:

  • Транспорт: Молекулы, такие как белки, могут перемещаться с места на место внутри ER, очень похоже на внутриклеточную магистраль.
  • Синтез: Рибосомы, прикрепленные к ЭР, подобно неприсоединенным рибосомам, образуют белки.Липиды также производятся в ER.

Существует два типа эндоплазматического ретикулума: грубый эндоплазматический ретикулум (RER) и гладкий эндоплазматический ретикулум (SER):

  • Шероховатая эндоплазматическая сеть усеяна рибосомами, что придает ему «грубый» вид. Эти рибосомы производят белки, которые затем транспортируются из ЭПР в небольших мешочках, называемых транспортными пузырьками. Транспортные везикулы защемляют концы ER. Грубый эндоплазматический ретикулум работает с аппаратом Гольджи, чтобы перемещать новые белки в их правильные места назначения в клетке.Мембрана RER непрерывна с внешним слоем ядерной оболочки.
  • Гладкий эндоплазматический ретикулум не имеет прикрепленных к нему рибосом, поэтому он имеет гладкий вид. SER выполняет множество различных функций, некоторые из которых включают синтез липидов, накопление ионов кальция и детоксикацию лекарств. Гладкая эндоплазматическая сеть присутствует как в животных, так и в растительных клетках, и в каждой из них она выполняет разные функции. SER состоит из канальцев и пузырьков, которые разветвляются, образуя сеть.В некоторых клетках есть расширенные области, такие как мешочки RER. Гладкая эндоплазматическая сеть и RER образуют взаимосвязанную сеть.
Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): ER представляет собой извилистую сеть тонких мембранных мешочков, находящихся в тесной связи с ядром клетки. Гладкая и шероховатая эндоплазматическая сеть очень различаются по внешнему виду и функциям (источник: ткань мыши). (b) Rough ER усеяна многочисленными рибосомами, которые являются участками синтеза белка (источник: ткань мыши). EM × 110000.(c) Smooth ER синтезирует фосфолипиды, стероидные гормоны, регулирует концентрацию клеточного Ca 2 + , метаболизирует некоторые углеводы и расщепляет определенные токсины. (CC BY 4.0; OpenStax через Wikimedia.org)

Аппарат Гольджи

Аппарат Гольджи — это большая органелла, которая обрабатывает белки и подготавливает их для использования как внутри, так и вне клетки (Рисунок \ (\ PageIndex {5} \)). Он был обнаружен в 1898 году итальянским врачом Камилло Гольджи.Аппарат Гольджи модифицирует, сортирует и упаковывает различные вещества для выделения из клетки или для использования внутри клетки. Аппарат Гольджи находится рядом с ядром клетки, где он модифицирует белки, доставленные транспортными пузырьками из грубого эндоплазматического ретикулума. Он также участвует в транспортировке липидов по клетке. Кусочки мембраны Гольджи отщепляются, образуя пузырьки, которые переносят молекулы вокруг клетки. Аппарат Гольджи можно представить себе как почтовое отделение; он упаковывает и маркирует «предметы», а затем отправляет их в разные части ячейки.Аппарат Гольджи имеет тенденцию быть больше и многочисленнее в клетках, которые синтезируют и секретируют большие количества материалов; например, плазматические В-клетки и секретирующие антитела клетки иммунной системы имеют выраженные комплексы Гольджи.

Рисунок \ (\ PageIndex {5} \): Аппарат Гольджи манипулирует продуктами из грубого эндоплазматического ретикулума (ER), а также производит новые органеллы, называемые лизосомами. Белки и другие продукты ER отправляются в аппарат Гольджи, который организует, модифицирует, упаковывает и маркирует их.Некоторые из этих продуктов транспортируются в другие области клетки, а некоторые выводятся из клетки посредством экзоцитоза. Ферментативные белки упакованы в новые лизосомы (CC BY 3.0; OpenStax через Wikimedia.org)

Стек цистерн имеет четыре функциональных области: сеть цис-Гольджи, медиальную сеть Гольджи, эндо-Гольджи и сеть транс-Гольджи. Пузырьки из ER сливаются с сетью и впоследствии проходят через стек от цис- к сети транс-Гольджи, где они упаковываются и отправляются к месту назначения.Каждая цистерна содержит особые ферменты Гольджи, которые модифицируют или помогают модифицировать белки, проходящие через нее. Белки можно модифицировать добавлением углеводной группы (гликозилирование) или фосфатной группы (фосфорилирование). Эти модификации могут формировать сигнальную последовательность на белке, которая определяет конечное предназначение белка. Например, добавление маннозо-6-фосфата сигнализирует белку о лизосомах.

Пузырьки и вакуоли

Везикулы и вакуоли представляют собой мешкообразные органеллы, которые хранят и транспортируют материалы в клетке.Везикулы намного меньше вакуолей и выполняют самые разные функции. Везикулы, которые отщепляются от мембран ER и аппарата Гольджи, хранят и транспортируют молекулы белков и липидов. Вы можете увидеть пример транспортного пузырька этого типа на рисунке выше. Некоторые везикулы используются как камеры для биохимических реакций. Другие везикулы включают:

  • Лизосомы, которые используют ферменты для разрушения инородных тел и мертвых клеток.
  • Пероксисомы, использующие кислород для расщепления ядов.
  • Транспортные везикулы, переносят содержимое между органеллами, а также между внешней и внутренней частью клетки.

Центриоли

Центриоли — органеллы, участвующие в делении клеток. Функция центриолей состоит в том, чтобы помочь организовать хромосомы до того, как произойдет деление клетки, чтобы каждая дочерняя клетка имела правильное количество хромосом после деления клетки. Центриоли встречаются только в клетках животных и располагаются вблизи ядра.Каждая центриоль состоит в основном из белка тубулина. Центриоль имеет цилиндрическую форму и состоит из множества микротрубочек, как показано на модели, изображенной ниже.

Рисунок \ (\ PageIndex {6} \): Центриоли — это крошечные цилиндры около ядра, увеличенные здесь, чтобы показать их трубчатую структуру. (CC BY 3.0; BruceBlaus через Wikimedia Commons)

Рибосомы

Рибосомы — это небольшие структуры, в которых образуются белки. Хотя они не заключены в мембрану, их часто считают органеллами.Каждая рибосома состоит из двух субъединиц, подобных той, которая изображена в верхней части этого раздела. Обе субъединицы состоят из белков и РНК. РНК из ядра несет в себе генетический код, скопированный с ДНК, которая остается в ядре. В рибосоме генетический код РНК используется для сборки и соединения аминокислот для образования белков. Рибосомы можно найти по отдельности или группами в цитоплазме, а также на RER.

Сводка

  • Органелла — это структура в цитоплазме эукариотической клетки, которая заключена в мембрану и выполняет определенную работу.Хотя рибосомы не заключены в мембрану, их все еще обычно называют органеллами в эукариотических клетках.

  • Ядро является самой большой органеллой в эукариотической клетке и считается центром управления клеткой. Он контролирует экспрессию генов, в том числе контролирует, какие белки вырабатывает клетка.
  • Митохондрия (во множественном числе, митохондрии) — это органелла, которая делает доступной энергию клеток. Это как электростанция клетки.Согласно широко принятой эндосимбиотической теории, митохондрии произошли из прокариотических клеток, которые когда-то были свободноживущими организмами, которые инфицировали или были поглощены более крупными прокариотическими клетками.
  • Эндоплазматический ретикулум (ER) — это органелла, которая помогает вырабатывать и транспортировать белки и липиды. Грубый эндоплазматический ретикулум (RER) усыпан рибосомами. Гладкая эндоплазматическая сеть (ГЭР) не содержит рибосом.
  • Аппарат Гольджи — это большая органелла, которая обрабатывает белки и подготавливает их для использования как внутри, так и вне клетки.Он также участвует в транспортировке липидов по клетке. Аппарат Гольджи модифицирует, сортирует и упаковывает различные вещества для секреции из клетки или для использования внутри клетки.
  • И везикулы, и вакуоли представляют собой мешковидные органеллы, которые могут использоваться для хранения и транспортировки материалов в клетке или в качестве камер для биохимических реакций. Лизосомы и пероксисомы — это везикулы, которые расщепляют инородные тела, мертвые клетки или яды.
  • Центриоли — это органеллы, расположенные рядом с ядром, которые помогают организовать хромосомы до деления клетки, чтобы каждая дочерняя клетка получила правильное количество хромосом.
  • Рибосомы — это небольшие структуры, в которых образуются белки. Они обнаруживаются как в прокариотических, так и в эукариотических клетках. Они могут быть обнаружены по отдельности или группами в цитоплазме или на RER.

Обзор

  1. Определите органеллу.
  2. Опишите структуру и функцию ядра.
  3. Объясните, как ядро, рибосомы, грубая эндоплазматическая сеть и аппарат Гольджи работают вместе, чтобы производить и транспортировать белки.
  4. Почему митохондрии называют электростанциями клетки?
  5. Какие роли играют везикулы и вакуоли?
  6. Зачем всем клеткам нужны рибосомы, даже прокариотическим клеткам, лишенным ядра и других клеточных органелл?
  7. Объясните эндосимбиотическую теорию применительно к митохондриям. Какое доказательство поддерживает эту теорию?
  8. Лизосомы и пероксисомы относятся к типам:

    A. Органеллы

    Б.Везикулы

    C. Вакуоли

    D. И A, и B

  9. Какая из следующих органелл лучше всего подходит для каждого описания функции? Выбирайте только одну органеллу для каждого ответа.

    Аппарат Гольджи, центриоли, ядрышко, ядро, шероховатый эндоплазматический ретикулум

    а. Содержит генетические инструкции по производству белков

    г. Организует хромосомы до деления клетки

    г.Обеспечивает основу для рибосом

    г. Пакеты и этикетки белки

    e. Собирает рибосомы

  10. Верно или неверно. Все эукариотические клетки имеют ядро.

  11. Верно или неверно. Внешняя поверхность ядра эукариотической клетки не полностью твердая.

Узнать больше

Видео ниже показывает анимацию многих клеточных структур и демонстрирует их функции.

Посмотрите это видео, чтобы узнать больше о клеточных органеллах:

Нарисуйте помеченную схему клетки животного. Опишите строение и назовите четыре клеточных органеллы. — Sarthaks eConnect

(1) Митохондрии: Это небольшие палочковидные органеллы. Каждая митохондрия ограничена двойной мембраной. Наружная мембрана обеспечивает гладкую непрерывную границу митохондрии. Внутренняя мембрана поднимается вверх и образует большое количество пальцевидных выступов, называемых кристами, по направлению к внутренней части митохондрии.Интерьер известен как матрица. Матрица заполнена полужидкой жидкостью. В матриксе и на его внутренней стороне присутствует множество ферментов, которые контролируют и регулируют высвобождение энергии при окислении молекул пищи при дыхании.

Функция: Митохондрии — место дыхания. Энергия высвобождается во время окисления пищи в виде химической энергии, хранящейся в виде молекулы (молекул) АТФ. Эта энергия может использоваться клеткой для выполнения различных функций.Вот почему митохондрии — это электростанция клетки.

(2) Рибосомы: Рибосомы — это маленькие, плотные, округлые и гранулированные частицы, состоящие из РНК, белков и оставшиеся на мембране эндоплазматического ретикулума. Они могут встречаться свободно, в том числе в цитоплазме.

Функция: Основная функция рибосом — синтез белка, и она регулирует синтез белка.

(3) Лизосомы: Лизосомы представляют собой грубые сферические мешковидные структуры, ограниченные единственной мембраной.Они наполнены густой жидкостью. Жидкость в основном состоит из ферментов, которые помогают переваривать молекулы пищи.

Функции:

1. Они контролируют переваривание клеток.

2. Они помогают в переваривании мертвых клеток и распаде клеток.

3. Их больше, в белых кровяных тельцах. Вот почему они способны переваривать микробы или бактерии.

(4) Эндоплазматический ретикулум: Их открыл Кейт Портер.Эти органеллы находятся в эукариотических клетках. Эти органеллы не встречаются в прокариотических клетках и эритроцитах млекопитающих.

Они бывают двух типов:

(i) Гладкая эндоплазматическая сеть: Рибосомы не обнаруживаются на их внешней поверхности. Они находятся в основном в тех клетках, которые синтезируют и хранят углеводы, жиры, стероидные гормоны и другие продукты, лишенные белков.

(ii) Шероховатая эндоплазматическая сеть: Рибосомы прочно прикреплены к своей внешней поверхности.

Функции эндоплазматического ретикулума:

1. Они транспортируют различные растворимые материалы внутри клетки.

2. Они помогают в синтезе протеина и стероидных гормонов.

3. Они производят ядерную мембрану и тельца Гольджи.

Чертежи клеток EduPic

Митоз — фазы (новый)
интерфаза (G2), митоз, деление эукариотических клеток, хромосомы ранняя профаза, митоз, деление эукариотических клеток, хромосомы профаза, митоз, деление эукариотических клеток, хромосомы
прометафаза, митоз, деление эукариотических клеток, хромосомы метафаза, митоз, деление эукариотических клеток, хромосомы анафаза, митоз, деление эукариотических клеток, хромосомы
телофаза, митоз, деление эукариотических клеток, хромосомы цитокинез, митоз, деление эукариотических клеток, хромосомы
интерфаза (G2), митоз, деление эукариотических клеток, хромосомы ранняя профаза, митоз, деление эукариотических клеток, хромосомы профаза, митоз, деление эукариотических клеток, хромосомы
прометафаза, митоз, деление эукариотических клеток, хромосомы метафаза, митоз, деление эукариотических клеток, хромосомы анафаза, митоз, деление эукариотических клеток, хромосомы
телофаза, митоз, деление эукариотических клеток, хромосомы цитокинез, митоз, деление эукариотических клеток, хромосомы
Митоз — компоненты (новые)
мембрана и цитоплазма, митоз, деление эукариотических клеток, профаза мембрана и цитоплазма, митоз, деление эукариотических клеток, анафаза мембрана и цитоплазма, митоз, деление эукариотических клеток, телофаза
мембрана и цитоплазма, митоз, деление эукариотических клеток, цитокинез центриоли, митоз, деление эукариотических клеток, веретенообразные трубки центриоли, митоз, деление эукариотических клеток, веретенообразные трубки
центриоль, митоз, деление эукариотических клеток, веретенообразные трубки центриоль, митоз, деление эукариотических клеток, веретенообразные трубки

ядро, митоз, деление эукариотических клеток

ядро, митоз, деление эукариотических клеток, хроматин

ядро, митоз, деление эукариотической клетки

ядро, митоз, деление эукариотических клеток

ядро, митоз, деление эукариотической клетки

ядро, митоз, деление эукариотических клеток, хроматин

пара хроматид, митоз, деление эукариотических клеток, хромосомы

пара хроматид, митоз, деление эукариотических клеток, хромосомы

пара хроматид, митоз, деление эукариотических клеток, хромосомы

пара хроматид, митоз, деление эукариотических клеток, хромосомы

пара хроматид, митоз, деление эукариотических клеток, хромосомы

пара хроматид, митоз, деление эукариотических клеток, хромосомы

сестринские хроматиды, митоз, деление эукариотических клеток, хромосомы

сестринские хроматиды, митоз, деление эукариотических клеток, хромосомы

сестринские хроматиды, митоз, деление эукариотических клеток, хромосомы

сестринские хроматиды, митоз, деление эукариотических клеток, хромосомы

сестринские хроматиды, митоз, деление эукариотических клеток, хромосомы

сестринские хроматиды, митоз, деление эукариотических клеток, хромосомы

Ячейки
животная клетка, клетка, вакуоль, клеточная стенка, ядро, хлоропласт, митохондрии растительная клетка, клетка, вакуоль, клеточная мембрана, ядро, митохондрии хлоропласт, органелла, растительная клетка, клетка
митохондрии, органелла, клетка митохондрии, органелла, клетка ядро, органелла, клетка
ядро, органелла, клетка клеточная стенка, клеточная мембрана, цитоплазма, растительная клетка клеточная мембрана, цитоплазма, животная клетка
вакуоль, органелла, растительная клетка вакуоль, органелла, клетка вакуоль, органелла, клетка
.