Строение эукариотной клетки

Эукариотические клетки от простейших до клеток высших растений и животных отличаются сложностью и многообразием структуры и имеют общий принцип строения:

1. Имеют в составе клеток оформленное ядро

2. Наличие таких сложных мембранных структур, как митохондрии и хлоропласты.

3. Подразделение цитоплазмы на множество обособленных пространств – компартментализация

Внутренние структуры клетки называются органоиды (или органеллы, что переводится как «маленькие органы»).

Органоиды клетки и их характеристика

Цитоплазма

Обязательная часть клетки, представляет собой вязкий водный раствор различных солей и органических веществ.

В ЦП происходит большинство биохимических и физиологических процессов.

ЦПМ

Двойной слой липидов с включениями белка. Молекула липида состоит из гидрофильной головки и гидрофобного хвоста.

По расположению в мембране, белковые молекулы могут быть интегральными и периферическими. Они обеспечивают избирательный транспорт сахаров, аминокислот, нуклеотидов и других веществ.

Углеводы располагаются на поверхности мембраны и закреплены либо на липидах, либо на белковой молекуле. Они неодинаковы у разных клеток и служат своеобразными указателями типа клеток. Благодаря таким антеннам клетки узнают друг друга. Клетки, принадлежащие к одному типу удерживаются вместе, образуя ткани.

Функции белков:

1. Сохраняет форму клеток

2. Защищает цитоплазму от химических и физических повреждений

3. Обеспечивают контакт и взаимодействие клеток в тканях и органах.

4. Транспорт веществ в клетку из окружающей среды и вывод продуктов жизнедеятельности -

· Пассивный транспорт – диффузия (для переноса воды и различных ионов по градиенту концентрации). Осуществляется через поры и специальные белковые каналы.

· Активный транспорт – перенос молекул и ионов против градиента концентрации, связанный с затратой энергии. Осуществляется специальными белками-переносчиками, работающими как насосы.

5. Эндоцитоз и экзоцитоз.

Эндоцитоз – это активное поглощение веществ из окружающей среды, при котором мембрана образует внутренние впячивания, которые затем отшнуровываясь, превращаются в пузырьки: пиноцитоз (поглощение жидких веществ: Амебы, лейкоциты, клетки печени) и фагоцитоз (поглощение твердых частиц: крупные органические частицы, разрушенные клетки, микроорганизмы. Фагоциты)

Экзоцитоз – процесс обратный эндоцитозу. Таким образом различные материалы выводятся из клеток: непереваренные частицы, секретируемые вещества.

Ядро

Каждый биологический вид имеет свое число, размеры и форма хромосом. (Хромосомы содержат ДНК. Ген – структурная единица ДНК).

В соматических клетках имеется диплоидный (двойной) набор хромосом, в половых клетках гаплоидный (одинарный).

ДНК всех живых организмов имеет общее строение. ДНК построена из дезоксирибозы, фосфорной кислоты и азотистых оснований: два пуриновых (аденин и гуанин) и два пиримидиновых (цитозин и тимин).

Соотношение пуриновых и пиримидиновых оснований в клетке постоянно (А=Т, Г=-Ц Правило Чаргаффа).

Делению клеток предшествует удвоение ДНК (репликация). Деление молекул ДНК идет по полуконсервативному механизму (в ДНК дочерней клетки оказывается лишь одна половина материнской ДНК).

Внутри ядра также находится одно или несколько ядрышек, в которых образуются рибосомы.

Функции ядра:

1. Хранение и передача генетической информации

2. Участие в синтезе белка и регуляция всех видов клеточной активности

Эндоплазматическая сеть (ретикулум)

Это система уплощенных мембранных мешочков – цистерн – в виде трубочек и пластинок, ограниченных однослойной мембраной. ЭПР связан с мембраной ядра.

В клетке различают два вида ЭПР: гладкий и шероховатый (гранулярный) с закрепленными на поверхности рибосомами.

Функции ЭПС:

1. На рибосомах шероховатого ЭР синтезируется белок, а затем транспортируется.

2. Гладкий ЭР служит местом синтеза липидов и углеводов

Рибосомы

Рибосомы содержатся в клетках всех живых организмов, а также в митохондриях и хлоропластах.

Имеют сферическую форму. Число рибосом в клетке может достигать 10 000. Состав рибосом постоянен, они состоят из белка и рибосомальной РНК.

Каждая рибосома состоит из двух субъединиц большой и малой.

Рибосомы связаны с ЭПР или свободно лежат в цитоплазме. Отдельные рибосомы, объединяясь в группы, образуют полирибосому (полисому).

Функции рибосом: Синтез белка

Митохондрии

Важнейшие органоиды клетки, осуществляющие аэробное (кислородное) дыхание. Число митохондрий в клетке колеблется от одной до нескольких сотен.

Митохондрии окружены оболочкой из 2-х мембран, внутренняя мембрана образует складки (кристы). Внутреннее содержимое митохондрий называется матрикс, он содержит рибосомы, ДНК и ферменты.

Функции

1. При аэробном дыхании в кристах происходит синтез АТФ – основного источника энергии в клетке (митохондрии – энергетические станции клетки)

2. В матриксе происходит окисление питательных веществ (ЦТК, окисление жирных кислот)

Аппарат Гольджи

Стопка уплощенных мембранных мешочков. С одного конца постоянно образуются стопки из пузырьков ЭПР, а с другой – отшнуровываются пузырьки.

Могут существовать по отдельности и в виде диктиосом, как в растительных клетках, или образовывать сеть, как во многих клетках животных. АП тесно связан ЭПР

Функции АГ

1. Транспорт веществ, в первую очередь липидов и углеводов (Многие вещества, например ферменты образующиеся в ЭПР, попадают в АГ, дозревают, а затем транспортируются в пузырьках до места назначения.

2. Участвует в образовании лизосом

3. Секретирует слизистые вещества (клеток эпителия кишечника, корневых волосков растений)

Лизосомы

Самые мелкие органоиды клетки. Окружены однослойной мембраной. Внутри лизосом находится комплекс ферментов, участвующих в разрушении полимерных молекул: белков, углеводов, липидов.

При слиянии лизосомы с захваченным (путем эндоцитоза) материалом образуется пищеварительная вакуоль.

Функции:

Разрушение различных ненужных структур и молекул клетки: внутриклеточное пищеварение, разрушение целых клеток (аутофагия) или даже органов (хвост у лягушек).

Пероксисомы

Мелкие пузырьки, окруженные однослойной мембраной, производные ЭПР.

Функции

В пероксисомах содержится фермент каталаза, разрушающий токсичный для клетки пероксид водорода. Большое количество пероксисом содержат клетки печени.

Пластиды

Присутствуют только в растительных клетках. Существует три типа пластид: лейкопласты, хромопласты и хлоропласты.

Лейкопласты не содержат пигментов, содержат запасные питательные вещества (белки, липиды, крахмал). Большинство их содержится в клубнях, листьях, семенах.

Хромопласты окрашены в желто-оранжевые тона, так как содержат пигменты группы каратиноидов. Определяют желтую, оранжевую, красную окраску цветов и плодов.

Наиболее важную роль в клетке играют хлоропласты, содержащие зеленые пигменты – хлорофиллы.

Хлоропласты окружены двойной мембраной, внутренний слой которой образует выросты различной длины – ламеллы. На ламеллах расположены мелкие уплощенные пузырьки мембранного строения, собранные в стопки – граны. В матриксе находится ДНК, рибосомы, ферменты.

Функции хлоропластов: Фотосинтез (синтез органических веществ из СО₂ и Н₂О за счет световой энергии, улавливаемой хлорофиллом (пигмент, содержащийся в гранах)

Вакуоли

Мешок, ограниченный одинарной мембраной. Содержит клеточный сок (раствор различных веществ: соли, сахара, органические кислоты, ферменты, пигменты).

Функции

1. Накопление резервных или балластных веществ в растительных клетках.

2. Поддержание тургора и осмотического давления в клетке.