Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Строение типичной клетки многоклеточного организма

Клетки многоклеточных организмов, как животных, так и рас­тительных, обособлены от своего окружения оболочкой. Клеточная оболочка, или плазмалемма (рис. 2.4), животных клеток образована мембра­ной, покрытой снаружи слоем гликокаликса толщиной 10—20 нм. Основными составляющими гликокаликса служат комплексы полисахаридов с белками (гликопротеины) и жирами (гликолипиды). Изнутри к мембране примыкает кортикальный (корковый) слой цитоплазмы толщиной 0,1—0,5 мкм, в котором не встречаются рибосомы и пузырьки, но в значительном количестве находятся микротрубочки и микрофиламенты, имеющие в своем составе сократимые белки. Плазмалемма выполняет отграничивающую, барьерную и транс­портную функции.

Рис.2.4. Схема строения плазматической мембраны: часть белков и липидов связана с полисахаридами, образуя слой гликокаликса.

В клетке выделяют ядро и цитоплазму. В цитоплазме различают основное вещество (матрикс, гиалоплазма), включения и органеллы. Функционально цитоплазматический матрикс является внутренней средой клетки, местом осуществления внутриклеточного обмена.

Включениями называют относительно непостоянные компоненты цитоплазмы, которые служат запасными питательными веществами (жир, гликоген), продуктами, подлежащими выведению из клетки (гранулы секрета), балластными веществами (некоторые пигменты).

Органеллы — это постоянные структуры цитоплазмы, выполня­ющие в клетке жизненно важные функции.

Выделяют органеллы общего значения и специальные. Специальные органоиды в значительном количестве присутствуют в клетках, специализиро­ванных к выполнению определенной функции.

К органеллам общего значения относят эндоплазматическую сеть, пластинчатый комплекс, митохондрии, рибосомы, лизосомы, микрофибриллы и микротру­бочки, центриоли клеточного центра. В растительных клетках вы­деляют также хлоропласты, в которых происходит фотосинтез.

Эндоплазматическая сеть, или вакуолярная система, обнаружена в клетках всех растений и животных. Она представляет собой систе­му мембран, формирующих сеть канальцев и цистерн. Непосредст­венным продолжением эндоплазматической сети являются ядерная мембрана, отграничивающая ядро от цитоплазмы, и наружная мембрана (плазмалемма), расположенная на периферии клетки.

В совокупности внутриклеточные канальцы и цистерны образуют целост­ную систему, называемую вакуолярной. Наи­более развита вакуолярная система в клетках с интенсивным обменом ве­ществ. Предполагают ее участие в ак­тивном перемещении внутри клетки жидкостей, как тех, которые синтези­руются в клетке, так и поступающих извне.

Часть мембран несет на себе рибосомы, на другой части рибосом нет. В свя­зи с этим различают два типа эндоплазматической сети — гранулярную (или шероховатую) и гладкую. Мембраны гладкой цитоплазматической сети лишены рибосом. Функционально эта сеть связана с обменом углеводов, жиров и других веществ небелковой природы. Образования вакуолярной системы очень лабильны и могут меняться в зависимости от физиологического со­стояния клетки, характера обмена и при дифференцировке.

Рибосома — это небольшая округлая частица диа­метром 20—30 нм. Рибосомы любых органов — от бактерий до млекопитаю­щих — характеризуются сходством структуры и состава. В состав их входят белок и рибосомальная РНК. Рибосома состоит из малой и большой субъединиц, объединение которых происходит в присутствии матричной (ин­формационной) РНК (мРНК). Одна молекула мРНК обычно объ­единяет несколько рибосом (от 5 до 70) наподобие нитки бус. Такую структуру называют полисомой. Полисомы свободно располагаются в основ­ном веществе цитоплазмы или прикреплены к мембранам шерохо­ватой цитоплазматической сети. В обоих случаях они служат местом активного синтеза белка. На полисомах гиалоплазмы образуются белки для собственных нужд (для «домашнего» пользования) данной клетки, тогда как на полисомах гранулярной сети синтезируются белки, выводимые из клетки и используемые на нужды организма.

Пластинчатый комплекс Гольджи построен из мембран и образован совокупностью диктиосом числом от нескольких десятков (обычно около 20) до нескольких сотен и даже тысяч на клетку. Диктиосома представлена стопкой из 3—12 уплощенных дискообразных цистерн, от краев которых отшнуровываются пузырьки. В дифференцированных клетках позвоночных животных и человека диктиосомы обычно собраны в околоядерной зоне цитоплазмы. В пластинчатом комплексе образуются секреторные пузырьки или вакуоли, содержимое которых составляют белки и другие соединения, подлежащие выводу из клетки.

Митохондрии - это структуры округлой или палочковидной, нередко ветвящейся формы толщиной 0,5 мкм и длиной обычно до 5—10 мкм. В большинстве животных клеток количество митохондрий колеблется от 150 до 1500. Оболочка митохондрии состоит из двух мембран, различающих­ся по химическому составу, набору ферментов и функциям. Внут­ренняя мембрана образует впячивания - кристы. Пространство, ограниченное внутрен­ней мембраной, заполнено однородным веществом - матриксом органеллы. Главная функция митохондрий состоит в ферментативном из­влечении из определенных химических веществ энергии (путем их окисления) и накоплении энергии в виде энергии фосфатных связей АТФ (в виде биологически используемой формы). В целом этот процесс называется окислительным фосфорилированием. В энергетической функции митохондрий активно участвуют ком­поненты матрикса и внутренняя мембрана. На внутренней мембране находится цепь переноса электронов (окисление) и ферменты, катализирующие реакции окисления. В матриксе митохондрий размещен собственный аппарат биосинтеза белка. Он представлен молекулой ДНК, рибосомами, набором транспортных РНК (тРНК) и ферментами.

Лизосомы представляют собой пузырьки диаметром обычно 0,2—0,4 мкм, которые содержат набор ферментов, разрушающие большие молекулы сложных органических соединений (нуклеиновых кислот, белков, жиров, полисахаридов). Их оболочка образована одинарной мембраной. Функция лизосом — внутриклеточное переваривание различных химических соединений и структур. Лизосомы играют существенную роль в индивидуальном развитии организ­мов, разрушая временные органы эмбрионов и личинок например, жабры и хвост у головастиков лягушки. Они встречаются в любых растительных и животных клетках.

К органеллам общего значения относят также некоторые постоянные структуры цитоплазмы, лишенные мембран.

Микротрубочки — длинные тонкие цилиндры, имеющие диаметр около 24 нм. Оболочка микротрубочек трехслойная, толщиной около 5 нм. Микротрубочки формируются в ре­зультате полимеризации белка тубулина. В делящихся клетках они образуют нити веретена, входят в состав ресни­чек и жгутиков подвижных клеток, т. е. структур, связанных с движением, и содержат фермент АТФ-азу. Кроме того, они играют опорную роль, яв­ляясь как бы цитоскелетом, поддер­живающим определенную форму всей клетки и ее органоидов, а также прини­мают участие в транспорте воды, ионов и некоторых молекул.

Микрофиламентами называют длинные, тонкие образования, иногда образующие пучки и обнаруживаемые по всей цитоплазме. Существует несколько разных типов микрофиламентов. Актиновые микрофиламенты благодаря присутствию в них сократимых белков (актин) рассматривают в качестве структур, обеспечивающих клеточные формы движения, например амебоидные. Им приписывают также каркасную роль и участие в органи­зации внутриклеточных перемещений органелл и участков гиалоплазмы.

По периферии клеток под плазмалеммой, а также в околоядер­ной зоне обнаруживаются пучки микрофиламентов толщиной 10 нм — промежуточные филаменты. В клетках разных тканей они построены из разных белков. Промежуточные филаменты выполняют механическую, каркасную функцию.

Для животных клеток, части клеток растений, грибов и водо­рослей характерен клеточный центр, в состав которого входят 1 или 2 центриоли. Центриоль (под электронным микроскопом) имеет вид полого цилиндра (длиной 300—500 нм). Ее стенка образована 27 микротрубочками, сгруппированными в 9 триплетов. В функцию центриолей входит образование нитей митотического веретена, которые также образованы микротрубочками. Центриоли поляризуют процесс деления клетки, обеспечивая рас­хождение сестринских хроматид (хромосом) в анафазе митоза.

Клеточное ядро может быть округлое, шарообразное, удлиненное или лопастное. Размеры ядра, как правило, зависят от величины клетки: при увеличение объема цитоплазмы растет объем ядра. Ядро состоит из оболочки, ядерного сока, ядрышка и хроматина.

Ядерная оболочка состоит из двух мембран - внутренней и наружней. Ядерная оболочка пронизана порами диаметром 10-20 нм, через которые транспортируются нуклеиновые кислоты и белки. С наружней мембраной могут быть связаны элементы ЭПС. Функциональная роль ядерной оболочки заключается в обособлении генетического материала (хромосом) эукариотической клетки от цитоплазмы с присущими ей многочисленными метаболическими реакциями, а также регуляции двусторонних взаимодействий ядра и цитоплазмы.

Ядерный сок образует внутреннюю среду ядра. Основу ядерного сока, или матрикса, составляют белки.

Ядрышко представляет собой структуру, в которой происходит образование и созревание рибосомальных РНК (рРНК). Такие участки в метафазных хромосомах выглядят как сужения и называются вторичными перетяжками. Хроматин является интерфазной формой существования хромо­сом клетки и состоит из комплекса ДНК, РНК и белков. В делящихся клетках хроматин ораганизуется в хромосомы.

В целом ядро является местом хранения генетической информации клетки и репликации ДНК. В нем происходит процесс транскрипции ДНК в РНК различных типов в тесном взаимодействии с цитоплазмой ядро участвует в обеспечении экспрессии генетической информации и контролирует процессы жизнедеятельности клетки.