Всяка клетка е система:всички негови компоненти са взаимосвързани, взаимозависими и взаимодействат помежду си; нарушаването на дейността на един от елементите на тази система води до промени и смущения в работата на цялата система.
Образува се колекция от клетки тъкани, се образуват различни тъкани органи, а органите, взаимодействащи и изпълняващи обща функция, се образуват системи от органи.
Всяка система има определена структура, ниво на сложност и се основава на взаимодействието на елементите, които я съставят.
Характеристики на структурата на еукариотните и прокариотните клетки:
Структура еукариотни клетки.
Функции на еукариотните клетки .
Клетките на едноклетъчните организми осъществяват всички функции, характерни за живите организми - метаболизъм, растеж, развитие, размножаване; способен на адаптация.
Клетките на многоклетъчните организми се диференцират по структура в зависимост от функциите, които изпълняват. Епителен, мускулен, нервен, съединителни тъканисе образуват от специализирани клетки.
Тематични задачи
A1. Прокариотните организми включват
1) бацил
4) Волвокс
A2. Клетъчната мембранаизпълнява функцията
1) синтез на протеини
2) предаване на наследствена информация
3) фотосинтеза
4) фагоцитоза и пиноцитоза
A3. Посочете точката, в която структурата на посочената клетка съвпада с нейната функция
1) неврон - съкращение
2) левкоцитен – импулсно провеждане
3) еритроцит – транспорт на газове
4) остеоцит – фагоцитоза
A4. Клетъчната енергия се произвежда в
1) рибозоми
2) митохондрии
4) апарат на Голджи
A5. Елиминирайте ненужна концепция от предложения списък
1) ламблия
2) плазмодий
3) реснички
4) хламидомонада
A6. Елиминирайте ненужна концепция от предложения списък
1) рибозоми
2) митохондрии
3) хлоропласти
4) нишестени зърна
A7. Клетъчните хромозоми изпълняват функцията
1) биосинтеза на протеини
2) съхранение на наследствена информация
3) образуване на лизозоми
4) регулиране на метаболизма
В 1. Изберете функциите на хлоропластите от предоставения списък
1) образуване на лизозоми
2) синтез на глюкоза
3) Синтез на РНК
4) Синтез на АТФ
5) освобождаване на кислород
6) клетъчно дишане
НА 2. Изберете структурни характеристики на митохондриите
1), заобиколен от двойна мембрана
3) има кристи
4) външната мембрана е сгъната
5) заобиколен от единична мембрана
6) вътрешната мембрана е богата на ензими
Характеристики на еукариотните клетки
Средният размер на една еукариотна клетка е около 13 микрона. Клетката е разделена от вътрешни мембрани на различни отделения (реакционни пространства). Три вида органелиясно разграничен от останалата част от протоплазмата (цитоплазма) с обвивка от две мембрани: клетъчното ядро, митохондриите и пластидите. Пластидите служат главно за фотосинтеза, а митохондриите служат за производство на енергия. Всички слоеве съдържат ДНК като носител на генетична информация.
Цитоплазмасъдържа различни органели, включително рибозоми, които също се намират в пластидите и митохондриите. Всички органели лежат в матрицата.
Характеристики на прокариотните клетки
Средният размер на прокариотните клетки е 5 микрона. Те нямат никакви вътрешни мембрани, освен вътрешни мембранни издатини и плазмена мембрана. Вместо клетъчно ядро има нуклеоид, лишен от обвивка и състоящ се от една молекула ДНК. В допълнение, бактериите могат да съдържат ДНК под формата на малки плазмиди, подобни на екстрануклеарната ДНК на еукариотите.
IN прокариотни клетки, способни на фотосинтеза (синьо-зелени водорасли, зелени и лилави бактерии), има разнообразно структурирани големи мембранни издатини - тилакоиди, които по своята функция съответстват на пластидите на еукариотите.Прокариотите се характеризират с наличието на торбичка на мурена - а механично здрав елемент на клетъчната стена.
Основни компоненти на еукариотната клетка. Тяхното устройство и функции.
Черупказадължително съдържа плазмена мембрана. Освен нея растенията и гъбите имат клетъчна стена, а животните – гликокаликс.
В растенията и гъбите има протопласт– цялото съдържание на клетка с изключение на клетъчната стена.
Цитоплазмае вътрешната полутечна среда на клетката. Състои се от хиалоплазма, включвания и органели. Цитоплазмата съдържа екзоплазма (кортикален слой, лежи директно под мембраната, не съдържа органели) и ендоплазма (вътрешна част на цитоплазмата).
Хиалоплазма(цитозол) е основното вещество на цитоплазмата, колоиден разтвор на големи органични молекули.Осигурява взаимовръзката на всички компоненти на клетката
В него протичат основни метаболитни процеси, например гликолиза.
Включвания- Това са незадължителни компоненти на клетката, които могат да се появяват и изчезват в зависимост от състоянието на клетката. Например: капки мазнина, нишестени гранули, протеинови зърна.
ОрганоидиИма мембранни и немембранни.
Мембранните органели са едномембранни (EPS, AG, лизозоми, вакуоли) и двойна мембрана(пластиди, митохондрии).
ДА СЕ немембранниорганелите включват рибозоми и клетъчния център.
Органели на еукариотна клетка, тяхната структура и функции.
Ендоплазмения ретикулум- едномембранен органел. Това е система от мембрани, които образуват "цистерни" и канали, свързани помежду си и ограничаващи едно вътрешно пространство - EPS кухините. Има два вида EPS: 1) грапави, съдържащи рибозоми на повърхността си, и 2) гладки, мембраните на които не носят рибозоми.
Функции: 1) транспортиране на вещества от една част на клетката в друга, 2) разделяне на клетъчната цитоплазма на отделения („компартменти“), 3) синтез на въглехидрати и липиди (гладък ER), 4) протеинов синтез (груб ER)
апарат на Голджи- едномембранен органел. Състои се от купчини сплескани „цистерни“ с разширени ръбове. С тях е свързана система от малки едномембранни везикули (везикули на Голджи). Всеки стек обикновено се състои от 4–6 „резервоара“, представлява структурна и функционална единица на апарата на Голджи и се нарича диктиозома.
Функции на апарата на Голджи: 1) натрупване на протеини, липиди, въглехидрати, 2) „опаковане“ на протеини, липиди, въглехидрати в мембранни везикули, 4) секреция на протеини, липиди, въглехидрати, 5) синтез на въглехидрати и липиди, 6) място на образуване на лизозоми .
Лизозоми- едномембранни органели. Те са малки мехурчета, съдържащи набор от хидролитични ензими. Ензимите се синтезират върху грубия ER и се придвижват до апарата на Голджи, където се модифицират и опаковат в мембранни везикули, които след отделяне от апарата на Голджи самите стават лизозоми. Разграждането на вещества с помощта на ензими се нарича лизис.
Функции на лизозомите: 1) вътреклетъчно смилане на органични вещества, 2) унищожаване на ненужни клетъчни и неклетъчни структури, 3) участие в процесите на клетъчна реорганизация.
Вакуоли- едномембранните органели са пълни с „контейнери“. водни разтвориорганични и неорганични вещества.Течността, която изпълва растителната вакуола, се нарича клетъчен сок.
Функции на вакуолата: 1) натрупване и съхранение на вода, 2) регулиране водно-солевия метаболизъм, 3) поддържане на тургорното налягане, 4) натрупване на водоразтворими метаболити, резерв хранителни вещества, 5) оцветяване на цветя и плодове и по този начин привличане на опрашители и разпръсквачи на семена
Митохондриитеограничена от две мембрани. Външната мембрана на митохондриите е гладка, вътрешната образува множество гънки - cristas. Cristae увеличават повърхността на вътрешната мембрана, върху която са разположени мултиензимни системи, участващи в синтеза на ATP молекули. Вътрешното пространство на митохондриите е изпълнено с матрица. Матрицата съдържа кръгова ДНК, специфична иРНК, рибозоми от прокариотен тип и ензими от цикъла на Кребс.
Функции на митохондриите: 1) синтез на АТФ, 2) кислородно разграждане на органични вещества.
Пластидихарактерен само за растителни клетки. Има три основни типа пластиди: левкопласти - безцветни пластиди в клетките на неоцветени части на растенията, хромопласти - цветни пластиди обикновено жълти, червени и оранжеви, хлоропласти - зелени пластиди.
Хлоропласти.В клетките на висшите растения хлоропластите имат формата на двойноизпъкнала леща. Хлоропластите са ограничени от две мембрани. Външната мембрана е гладка, вътрешната има сложна нагъната структура. Най-малката гънка се нарича тилакоид. Група от тилакоиди, подредени като купчина монети, се нарича грана. Тилакоидните мембрани съдържат фотосинтетични пигменти и ензими, които осигуряват синтеза на АТФ. Основният фотосинтетичен пигмент е хлорофилът, който определя зелен цвятхлоропласти.
Вътрешното пространство на хлоропластите е запълнено строма. Стромата съдържа кръгова ДНК, рибозоми, ензими от цикъла на Калвин и нишестени зърна.
Функция на хлоропласта: фотосинтеза.
Функция на левкопластите: синтез, натрупване и съхранение на резервни хранителни вещества.
Хромопласти.Стромата съдържа кръгова ДНК и пигменти - каротеноиди, които придават на хромопластите жълт, червен или оранжев цвят.
Функция на хромопластите:оцветяване на цветя и плодове и по този начин привличане на опрашители и разпръсквачи на семена.
Рибозоми- немембранни органели с диаметър приблизително 20 nm. Рибозомите се състоят от две субединици - голяма и малка. Химичният състав на рибозомите е протеини и рРНК. Молекулите на рРНК съставляват 50–63% от масата на рибозомата и образуват нейната структурна рамка. По време на протеиновата биосинтеза рибозомите могат да „работят“ поотделно или да се комбинират в комплекси - полирибозоми (полизоми ) . В такива комплекси те са свързани помежду си от една иРНК молекула. Комбинацията от субединици в цяла рибозома се случва в цитоплазмата, обикновено по време на биосинтеза на протеини.
Функция на рибозомите:сглобяване на полипептидна верига (протеинов синтез).
Цитоскелетобразувани от микротубули и микрофиламенти. Микротубулите са цилиндрични, неразклонени структури. Основен химически компонент- протеин тубулин. Микротубулите се унищожават от колхицин. Микрофиламентите са нишки, направени от протеина актин. Микротубулите и микрофиламентите образуват сложни тъкани в цитоплазмата.
Функции на цитоскелета: 1) определяне на формата на клетката, 2) опора за органели, 3) образуване на вретено, 4) участие в клетъчните движения, 5) организация на цитоплазмения поток.
Клетъчен центървключва два центриола и центросфера. Центриолът е цилиндър, чиято стена е образувана от девет групи от три слети микротубули. Центриолите са обединени по двойки, където са разположени под прав ъгъл един спрямо друг. Преди клетъчното делене центриолите се отклоняват към противоположните полюси и близо до всеки от тях се появява дъщерен центриол. Те образуват вретено на делене, което допринася за равномерното разпределение на генетичния материал между дъщерните клетки.
Функции: 1) осигуряване на дивергенцията на хромозомите към клетъчните полюси по време на митоза или мейоза, 2) център на организация на цитоскелета.
Еукариотни клеткиот най-простите организми до клетките на висшите растения и бозайниците, те се отличават със сложността и разнообразието на структурата. Типично еукариотна клеткане съществува, но е възможно да се разграничи от хиляди видове клетки Общи черти. всеки еукариотна клеткасе състои от цитоплазма и ядро.
Структура еукариотна клетка.
Плазмалема(клетъчна мембрана) на животинските клетки се образува от мембрана, покрита отвън със слой гликокаликс с дебелина 10-20 nm. Плазмалемаизпълнява ограничителни, бариерни, транспортни и рецепторни функции. Благодарение на свойството селективна пропускливост, плазмалемата регулира химичен състав вътрешна средаклетки. Плазмалемата съдържа рецепторни молекули, които селективно разпознават определени биологични активни вещества(хормони). В слоевете и слоевете съседните клетки се задържат поради присъствието различни видовеконтакти, които са представени от области на плазмалемата, които имат специална структура. Кортикалният слой е в съседство с мембраната отвътре цитоплазмадебелина 0,1-0,5 микрона.
Цитоплазма.Намира се в цитоплазмата цяла линияформализирани структури, които имат регулярни характеристики на структура и поведение в различни периоди клетъчна активност. Всяка от тези структури има специфична функция. Оттук възниква тяхното сравнение с органите на целия организъм и затова те получават името органели, или органоиди. В цитоплазмата се отлагат различни вещества - включвания (гликоген, мастни капки, пигменти). Цитоплазмата е пронизана с мембрани ендоплазмения ретикулум.
Ендоплазмен ретикулум (EDR). Ендоплазменият ретикулум е разклонена мрежа от канали и кухини в цитоплазмата на клетката, образувана от мембрани. На мембраните на каналите има множество ензими, които осигуряват жизнената активност на клетката. Има 2 вида EMF мембрани - гладки и грапави. На мембрани гладък ендоплазмен ретикулумима ензимни системи, участващи в мазнините и въглехидратния метаболизъм. Главна функция грапав ендоплазмен ретикулум- протеинов синтез, който се случва в рибозоми, прикрепени към мембрани. Ендоплазмения ретикулум- това е общата вътреклетъчна кръвоносна система, през каналите на която веществата се транспортират вътре в клетката и от клетка в клетка.
Рибозомиизпълнява функцията на протеиновия синтез. Рибозомите са сферични частици с диаметър 15-35 nm, състоящи се от 2 субединици с различни размери и съдържащи приблизително равни количества протеини и РНК. Рибозомите в цитоплазмата са разположени или прикрепени към външната повърхност на мембраните на ендоплазмения ретикулум. В зависимост от вида на синтезирания протеин, рибозомите могат да бъдат комбинирани в комплекси - полирибозоми. Рибозомите присъстват във всички видове клетки.
Комплекс Голджи.Основен структурен елемент Комплекс Голджие гладка мембрана, която образува пакети от плоски цистерни или големи вакуоли, или малки везикули. Цистерните на комплекса Голджи са свързани с каналите на ендоплазмения ретикулум. Протеините, полизахаридите и мазнините, синтезирани върху мембраните на ендоплазмения ретикулум, се транспортират до комплекса, кондензират се вътре в неговите структури и се „опаковат“ под формата на секрет, готов за освобождаване или се използват в самата клетка по време на нейния живот.
Митохондриите.Универсалното разпространение на митохондриите в животинския и растителния свят показва важната роля, която митохондриитеиграе в клетка. Митохондриитеимат формата на сферични, овални и цилиндрични тела и могат да бъдат нишковидни. Размерът на митохондриите е 0,2-1 микрона в диаметър, до 5-7 микрона дължина. Дължината на нишковидните форми достига 15-20 микрона. Броят на митохондриите в клетките на различните тъкани не е еднакъв, има повече от тях там, където синтетичните процеси са интензивни (черен дроб) или енергийните разходи са високи. Митохондриалната стена се състои от 2 мембрани – външна и вътрешна. Външната мембрана е гладка, а септите - хребети или кристи - се простират от вътрешната мембрана в органоида. Върху мембраните на кристалите участват множество ензими енергиен метаболизъм. Основна функция на митохондриите - Синтез на АТФ.
Лизозоми- малки овални тела с диаметър около 0,4 µm, заобиколени от една трислойна мембрана. Лизозомите съдържат около 30 ензима, които могат да разграждат протеини. нуклеинова киселина, полизахариди, липиди и други вещества. Разграждането на вещества с помощта на ензими се нарича лизис, поради което органоидът е наречен лизозома. Смята се, че лизозомите се образуват от структурите на комплекса Голджи или директно от ендоплазмения ретикулум. Функции на лизозомите : вътреклетъчно смилане на хранителни вещества, разрушаване на структурата на самата клетка, когато тя умира по време на ембрионалното развитие, когато ембрионалните тъкани се заменят с постоянни и в редица други случаи.
Центриоли.Клетъчният център се състои от 2 много малки цилиндрични тела, разположени под прав ъгъл едно спрямо друго. Тези тела се наричат центриоли. Стената на центриола се състои от 9 чифта микротубули. Центриолите са способни на самосглобяване и принадлежат към самовъзпроизвеждащите се органели на цитоплазмата. Центриолите играят важна роля в клетъчното делене: те започват растежа на микротубулите, които образуват делителното вретено.
Ядро.Ядрото е най-важно компонентклетки. Той съдържа ДНК молекули и следователно изпълнява две основни функции: 1) съхранение и възпроизвеждане на генетична информация, 2) регулиране на метаболитните процеси, протичащи в клетката. Изгубена клетка сърцевина, не може да съществува. Ядрото също е неспособно на самостоятелно съществуване. Повечето клетки имат едно ядро, но в една клетка могат да се наблюдават 2-3 ядра, например в чернодробните клетки. Известни са многоядрени клетки с няколко десетки ядра. Формите на ядрата зависят от формата на клетката. Ядките са сферични и многоделни. Ядрото е заобиколено от обвивка, състояща се от две мембрани с обичайната трислойна структура. Външната ядрена мембрана е покрита с рибозоми, вътрешната мембрана е гладка. Основна роля в живота на ядрото играе обменът на вещества между ядрото и цитоплазмата. Съдържанието на ядрото включва ядрен сок или кариоплазма, хроматин и ядро. Ядреният сок съдържа различни протеини, включително повечето ядрени ензими, свободни нуклеотиди, аминокиселини, продукти от активността на ядрото и хроматина, движещи се от ядрото към цитоплазмата. Хроматинсъдържа ДНК, протеини и представлява спирализирани и уплътнени участъци от хромозоми. НуклеолПредставлява плътно кръгло тяло, разположено в ядрения сок. Броят на нуклеолите варира от 1 до 5-7 или повече. Нуклеолите присъстват само в неделящите се ядра, по време на митозата те изчезват и след завършване на деленето се образуват отново. Ядрото не е независима клетъчна органела; липсва мембрана и се образува около областта на хромозомата, в която е кодирана структурата на рРНК. В нуклеола се образуват рибозоми, които след това се преместват в цитоплазмата. Хроматинсе наричат бучки, гранули и мрежовидни структури на ядрото, които са интензивно оцветени с някои багрила и се различават по форма от ядрото.
Единство на клетъчната структура.
Съдържанието на всяка клетка се отделя от външна средаспециална структура - плазмена мембрана (плазмалема).Тази изолация ви позволява да създадете много специална среда вътре в клетката, за разлика от това, което я заобикаля. Следователно в клетката могат да възникнат процеси, които не се случват никъде другаде; те се наричат жизнени процеси.
Вътрешната среда на живата клетка, ограничена от плазмената мембрана, се нарича цитоплазма.Включва хиалоплазма(основно прозрачно вещество) и клетъчни органели,както и различни непостоянни структури - включвания.Органелите, които присъстват във всяка клетка, също включват рибозоми,където се случва протеинов синтез.
Структурата на еукариотните клетки.
Еукариоти- Това са организми, чиито клетки имат ядро. Ядро- това е самата органела на еукариотната клетка, в която се съхранява записаната в хромозомите наследствена информация и от която се транскрибира наследствената информация. Хромозомае ДНК молекула, интегрирана с протеини. Ядрото съдържа ядро- мястото, където се образуват други важни органели, участващи в протеиновия синтез - рибозоми.Но рибозомите се образуват само в ядрото и те работят (т.е. синтезират протеин) в цитоплазмата. Някои от тях са свободни в цитоплазмата, а други са прикрепени към мембрани, образувайки мрежа, която се нарича ендоплазмен.
Рибозоми- немембранни органели.
Ендоплазмения ретикулуме мрежа от ограничени с мембрана тубули. Има два вида: гладки и гранулирани. Рибозомите са разположени върху мембраните на гранулирания ендоплазмен ретикулум, така че протеините се синтезират и транспортират там. А гладкият ендоплазмен ретикулум е мястото на синтез и транспорт на въглехидрати и липиди. Върху него няма рибозоми.
Синтезът на протеини, въглехидрати и мазнини изисква енергия, която се произвежда в еукариотната клетка от „енергийните станции“ на клетката - митохондриите.
Митохондриите- двойномембранни органели, в които протича процесът на клетъчно дишане. Органичните съединения се окисляват върху митохондриалните мембрани и химическата енергия се натрупва под формата на специални енергийни молекули (АТР).
В клетката има и място, където органичните съединения могат да се натрупват и откъдето да се транспортират - това е Апарат на Голджи,система от плоски мембранни торби. Той участва в транспорта на протеини, липиди и въглехидрати. Апаратът на Голджи също произвежда органели за вътреклетъчно храносмилане - лизозоми.
Лизозоми- едномембранните органели, характерни за животинските клетки, съдържат ензими, които могат да разграждат протеини, въглехидрати, нуклеинови киселини и липиди.
Една клетка може да съдържа органели, които нямат мембранна структура, като рибозоми и цитоскелет.
Цитоскелет- това е опорно-двигателен апарат клетъчна система, включва микрофиламенти, реснички, флагели, клетъчен център, който произвежда микротубули и центриоли.
Има органели, които са характерни само за растителни клетки, - пластиди.Има: хлоропласти, хромопласти и левкопласти. Процесът на фотосинтеза протича в хлоропластите.
И в растителните клетки вакуоли- отпадъчни продукти на клетката, които са резервоари с вода и разтворени в нея съединения. Еукариотните организми включват растения, животни и гъби.
Структурата на прокариотните клетки.
Прокариоти- едноклетъчни организми, чиито клетки нямат ядро.
Прокариотните клетки са малки по размер и съхраняват генетичен материал под формата на кръгова ДНК молекула (нуклеоид). Прокариотните организми включват бактерии и цианобактерии, които преди са били наричани синьо-зелени водорасли.
Ако процесът на аеробно дишане се случва в прокариотите, тогава за това се използват специални издатини на плазмената мембрана - мезозоми.Ако бактериите са фотосинтетични, тогава процесът на фотосинтеза протича върху фотосинтетичните мембрани - тилакоиди.
Синтезът на протеини в прокариотите се извършва при рибозоми.Прокариотните клетки имат малко органели.
Хипотези за произхода на органелите на еукариотните клетки.
Прокариотните клетки са се появили на Земята по-рано от еукариотните клетки.
1) симбиотична хипотезаобяснява механизма на възникване на някои органели на еукариотната клетка - митохондрии и фотосинтетични пластиди.
2) Хипотеза за инвагинация- заявява, че произходът на еукариотната клетка идва от факта, че прародителската форма е аеробен прокариот. Органелите в него са възникнали в резултат на инвагинация и отделяне на части от черупката, последвано от функционална специализация в ядрото, митохондриите, хлоропластите на други органели.