Структура и функции клетки. Строение животной и растительной клетки Схематическое изображение клетки
Элементарной и функциональной единицей всего живого на нашей планете является клетка. В данной статье Вы подробно узнаете об её строении, функциях органоидов, а также найдёте ответ на вопрос: «Чем отличается строение клеток растений и животных?».
Строение клетки
Наука, которая изучает строение клетки и её функции, называется цитологией. Несмотря на свои незначительные размеры, данные части организма имеют сложную структуру. Внутри находится полужидкое вещество, именуемое цитоплазмой. Здесь проходят все жизненно важные процессы и располагаются составляющие части - органоиды. Узнать об их особенностях Вы сможете далее.
Ядро
Самой важной частью является ядро. От цитоплазмы его отделяет оболочка, которая состоит из двух мембран. В них имеются поры, чтобы вещества могли попадать из ядра в цитоплазму и наоборот. Внутри находится ядерный сок (кариоплазма), в котором располагается ядрышко и хроматин.
Рис. 1. Строение ядра.
Именно ядро управляет жизнедеятельностью клетки и хранит генетическую информацию.
Функциями внутреннего содержимого ядра являются синтезирование белка и РНК. Из них образуются особые органеллы - рибосомы.
Рибосомы
Располагаются вокруг эндоплазматической сети, при этом делая её поверхность шероховатой. Иногда рибосомы свободно располагаются в цитоплазме. К их функциям относится биосинтез белка.
ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой
Эндоплазматическая сеть
ЭПС может иметь шероховатую либо гладкую поверхность. Шероховатая поверхность образуется за счёт наличия рибосом на ней.
К функциям ЭПС относится синтез белка и внутренняя транспортировка веществ. Часть образованных белков, углеводов и жиров по каналам эндоплазматической сети поступает в особые ёмкости для хранения. Называются эти полости аппаратом Гольджи, представлены они в виде стопок «цистерн», которые отделены от цитоплазмы мембраной.
Аппарат Гольджи
Чаще всего располагается вблизи ядра. В его функции входит преобразование белка и образование лизосом. В данном комплексе хранятся вещества, которые были синтезированы самой клеткой для потребностей всего организма, и позднее выведутся из неё.
Лизосомы представлены в виде пищеварительных ферментов, которые заключены с помощью мембраны в пузырьки и разносятся по цитоплазме.
Митохондрии
Эти органоиды покрыты двойной мембраной:
- гладкая - наружная оболочка;
- кристы - внутренний слой, имеющий складки и выступы.
Рис. 2. Строение митохондрий.
Функциями митохондрий является дыхание и преобразование питательных веществ в энергию. В кристах находится фермент, который синтезирует из питательных веществ молекулы АТФ. Это вещество является универсальным источником энергии для всевозможных процессов.
Клеточная стенка отделяет и защищает внутреннее содержимое от внешней среды. Она поддерживает форму, обеспечивает взаимосвязь с другими клетками, обеспечивает процесс обмена веществ. Состоит мембрана из двойного слоя липидов, между которыми находятся белки.
Сравнительная характеристика
Растительная и животная клетка отличаются друг от друга своим строением, размерами и формами. А именно:
- клеточная стенка у растительного организма имеет плотное строение за счёт наличия целлюлозы;
- у растительной клетки есть пластиды и вакуоли;
- животная клетка имеет центриоли, которые имеют значение в процессе деления;
- наружная мембрана животного организма гибкая и может приобретать различные формы.
Рис. 3. Схема строения растительной и животной клетки.
Подытожить знания про основные части клеточного организма поможет следующая таблица:
Таблица «Строение клетки»
|
Органоид |
Характеристика |
Функции |
|
Имеет ядерную оболочку, внутри которой содержится ядерный сок с ядрышком и хроматином. |
Транскрипция и хранение ДНК. |
|
|
Плазматическая мембрана |
Состоит из двух слоёв липидов, которые пронизаны белками. |
Защищает содержимое, обеспечивает межклеточные обменные процессы, реагирует на раздражитель. |
|
Цитоплазма |
Полужидкая масса, содержащая липиды, белки, полисахариды и пр. |
Объединение и взаимодействие органелл. |
|
Мембранные мешочки двух типов (гладкие и шероховатые) |
Синтез и транспортировка белков, липидов, стероидов. |
|
|
Аппарат Гольджи |
Располагается возле ядра в виде пузырьков или мембранных мешочков. |
Образует лизосомы, выводит секреции. |
|
Рибосомы |
Имеют белок и РНК. |
Образуют белок. |
|
Лизосомы |
В виде мешочка, внутри которого находятся ферменты. |
Переваривание питательных веществ и отмерших частей. |
|
Митохондрии |
Снаружи покрыты мембраной, содержат кристы и многочисленные ферменты. |
Образование АТФ и белка. |
|
Пластиды |
Покрыты мембраной. Представлены тремя видами: хлоропласты, лейкопласты, хромопласты. |
Фотосинтез и запас веществ. |
|
Мешочки с клеточным соком. |
Регулируют давление и сохраняют питательные вещества. |
|
|
Центриоли |
Имеет ДНК, РНК, белки, липиды, углеводы. |
Участвует в процессе деления, образуя веретено деления. |
Что мы узнали?
Живой организм состоит из клеток, которые имеют достаточно сложное строение. Снаружи она покрыта плотной оболочкой, которая защищает внутреннее содержимое от воздействия внешней среды. Внутри находится ядро, регулирующее все происходящие процессы и хранящее генетический код. Вокруг ядра расположена цитоплазма с органоидами, каждый из которых имеет свои особенности и характеристику.
Тест по теме
Оценка доклада
Средняя оценка: 4.3 . Всего получено оценок: 1252.
Клетка - мельчайшая структура всего растительного и животного мира - самое загадочное явление природы. Даже на своем собственном уровне клетка чрезвычайно сложно устроена и содержит множество структур, которые выполняют определенные функции. В организме совокупность определенных клеток образует ткани, ткани - органы, а те - системы органов. Строение животной и во многом сходно, но в то же время и имеет принципиальные различия. Например, похож химический состав клеток, сходны принципы строения и жизнедеятельности, но в растительных клетках нет центриолей (кроме водорослей), а в качестве питательной запасной базы служит крахмал.
Животного базируется на трех основных составляющих - ядро, цитоплазма и клеточная оболочка. Вместе с ядром цитоплазма образует протоплазму. Клеточная оболочка - это биологическая мембрана (перегородка), которая отделяет клетку от внешней среды, служит оболочкой для клеточных органоидов и ядра, образует цитоплазматические отсеки. Если поместить препарат под микроскоп, то строение животной клетки легко можно увидеть. Клеточная оболочка содержит три слоя. Внешний и внутренний слои белковые, а промежуточный - липидный. При этом липидный слой делится еще на два слоя - слой гидрофобных молекул и слой гидрофильных молекул, которые располагаются в определенном порядке. На поверхности клеточной мембраны располагается особая структура - гликокаликс, которая обеспечивает избирательную способность мембраны. Оболочка пропускает необходимые вещества и задерживает те, которые приносят вред. Строение животной клетки нацелено на обеспечение защитной функции уже на этом уровне. Проникновение веществ через оболочку происходит при непосредственном участии цитоплазматической мембраны. Поверхность этой мембраны достаточно значительна за счет изгибов, выростов, складок и ворсинок. Цитоплазматическая мембрана пропускает как мельчайшие частицы, так и более крупные.
Строение животной клетки характеризуется наличием цитоплазмы, в большинстве своем состоящей из воды. Цитоплазма - это вместилище для органоидов и включений. Кроме этого цитоплазма содержит и цитоскелет - белковые нити, которые участвуют в процессе отграничивают внутриклеточное пространство и поддерживают клеточную форму, способность сокращаться. Важная составляющая цитоплазмы - гиалоплазма, которая определяет вязкость и эластичность клеточной структуры. В зависимости от внешних и внутренних факторов гиалоплазма может менять свою вязкость - становиться жидкой или гелеобразной.
Изучая строение животной клетки, нельзя не обратить внимание на клеточный аппарат - органоиды, которые находятся в клетке. Все органоиды имеют собственное специфическое строение, которое обусловлено выполняемыми функциями. Ядро - центральная клеточная единица, которая содержит наследственную информацию и участвует в обмене веществ в самой клетке. К клеточным органоидам относятся эндоплазматическая сеть, клеточный центр, митохондрии, рибосомы, комплекс Гольджи, пластиды, лизосомы, вакуоли. Подобные органоиды есть в любой клетке, но, в зависимости от функции, строение животной клетки может отличаться наличием специфических структур.
Органоидов:
Митохондрии окисляют и аккумулируют химическую энергию;
Благодаря наличию специальных ферментов синтезирует жиры и углеводы, ее каналы способствуют транспорту веществ внутри клетки;
Рибосомы синтезируют белок;
Комплекс Гольджи концентрирует белок, уплотняет синтезированные жиры, полисахариды, образует лизосомы и готовит вещества к выведению их из клетки или непосредственному использованию внутри нее;
Лизосомы расщепляют углеводы, белки, нуклеиновые кислоты и жиры, по сути, переваривая поступающие в клетку питательные вещества;
Клеточный центр участвует в процессе деления клетки;
Вакуоли, благодаря содержанию клеточного сока, поддерживают тургор клетки (внутреннее давление).
Строение клетки живого чрезвычайно сложно - на клеточном уровне протекает множество биохимических процессов, которые в соввокупности обеспечивают жизнедеятельность организма.
Факультет ветеринарной медицины и технологии животноводства
Кафедра общей зоотехнии
Методические указания
для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Общая генетика»
для студентов факультета ветеринарной медицины и технологии животноводства заочной формы обучения, обучающихся по направлению
111900 (36.03.01) – Ветеринарно-санитарная экспертиза
Воронеж – 2015
Составители: Аристов А.В., Кудинова Н.А., Якушева Т.Н.
Рецензент: Саврасов Д.А., доцент кафедры терапии и фармакологии
Раздел 1
Цитологические основы наследственности
Цитология – наука о структуре и функциях клетки, об организации живого на клеточном уровне.
Цитогенетика – раздел генетики, изучающий строение клетки и ее органоидов и изменение их при возникновении мутаций.
Тема 1
Строение и функции животной клетки
Задание 1.1 Изучить строение животной клетки и функции отдельных ее структурных элементов.
Клетка (Cellula ) представляет собой наименьшую элементарную структурно-функциональную единицу живых организмов, обладающую всеми основными свойствами живого и способную к самообновлению, саморегуляции и самовоспроизведению.
Клетка – это система взаимосвязанных, специализированных биополимеров, ограниченная билипидной клеточной мембраной, обладающей избирательной проницаемостью. У эукариот биополимеры образуют ядро и цитоплазму, последние обеспечивают совокупность метаболических процессов и осуществляют поддержание структуры и функции отдельных ее частей и воспроизведение всей системы в целом.
Основными частями эукариотической клетки являются ее поверхностный аппарат, цитоплазма (cytoplasma ) и ядро (nucleus ).
Кроме того, клетка состоит из различных по составу и выполняемой функции отделенных друг от друга мембранами компартментов. К ним относятся гиалоплазма, кариоплазма, перинуклеарное пространство, гранулярная и гладкая эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы, пероксисомы, митохондрии, включения, в том числе транспортные и секреторные пузырьки (рис. 1).
Клеточная мембрана (цитолемма, плазмалемма) образована двумя слоями липидов со встроенными в них белками. Выполняет барьерную функцию (отделяет внутреннюю среду клетки от межклеточного вещества или окружающей среды); транспортную функцию (непрерывный обмен с внешней средой, трансмембранный перенос веществ); рецепторную функцию (восприятие специфических – гормонов, мембран соседних клеток, адгезивных молекул межклеточного вещества) и адгезивную функцию (адгезия и агрегация – прилипание клеток к себе подобным и межклеточным структурам и взаимодействие клеток).
Ядро состоит из ядерной оболочки (кариолеммы) и содержимого (кариоплазмы). В кариоплазме выделяют ядрышко, матрикс, хроматин. Кариолемма представлена двумя мембранами, пронизанными ядерными порами. Ядро является хранилищем наследственной информации на хромосомах; в нем проходит репликация и репарация ДНК, синтез РНК на матрице ДНК (транскрипция), в ядрышке синтез рРНК и субъединиц рибосом.
Гранулярная (шероховатая) эндоплазматическая сеть (ЭПС) – это система уплощенных цистерн, канальцев, транспортных пузырьков. Они образованы мембраной, на поверхности которой прикреплены рибосомы. Гранулярная эндоплазматическая сеть осуществляет транспорт белка, синтезированного на рибосомах.
Гладкая (агранулярная) эндоплазматическая сеть (ЭПС) состоит из сложной сети канальцев, плоских и расширенных (вакуолей) цистерн и транспортных пузырьков. Гладкая эндоплазматическая сеть участвует в синтезе липидов и метаболизме гликогена и стероидных гормонов.
Рибосомы , плотные частицы, сформированные рибонуклеопротеидным комплексом, состоящие из двух субчастиц – большой и малой.
Различают цитоплазматические и митохондриальные рибосомы. Основной их функцией является синтез белка (трансляция с мРНК на белок).
Митохондрии состоят из матрикса, внутренней мембраны, образующей кристы (впячивания в матрикс), перимитохондриального пространства и наружной мембраны.
В матриксе митохондрий содержаться ферменты, одноцепочечная цикличная ДНК, митохондриальная РНК, митохондриальные рибосомы. В кристах происходит окислительное фосфорилирование (клеточное дыхание) и перенос электронов, в матриксе работают ферменты, участвующие в цикле Кребса и в окислении жирных кислот.
Комплекс Гольджи (пластинчатый комплекс), стопка уплощенных мембранных мешочков – цистерн. На одном конце стопки мешочки непрерывно образуются, а с другого – отшнуровываются в виде пузырьков. Комплекс Гольджи участвует в транспорте веществ в цитоплазму и внеклеточную среду, синтезе жиров и углеводов, в росте и обновлении плазматической мембраны и в формировании лизосом.
Лизосома, простой сферический мембранный мешочек (мембрана одинарная), заполненный гидролитическими (пищеварительными) ферментами. Лизосомы участвуют во внутриклеточном переваривании (разрушение старых, измененных структур клетки).
Для изучения строения клетки используют постоянные или временные препараты при наблюдении в световом микроскопе. При этом клетки или их структуры окрашивают специальными красителями или изучают неокрашенными.
Задание 1.2 Изучить строение хромосом, основные их формы и типы спутников хромосом.
Хромосома – постоянный компонент ядра, отличающийся особой структурой, функцией и способностью к самовоспроизведению, что обеспечивает их преемственность, а тем самым и передачу наследственной информации от одного поколения растительных и животных организмов к другому.
Хромосомы животных и растений представляют собой палочковидные структуры разной длины с довольно постоянной толщиной. Снаружи хромосомы покрыты белковой оболочкой из гистонов.
Хромосома делящейся клетки состоит из двух хроматид соединенных между собой перетяжкой, которая делит хромосому на два плеча. Каждая из хроматид, в свою очередь, состоит из двух половинок – полухроматид или хромонем .
Первичная перетяжка представляет собой неспирализованный участок ДНК. В области первичной перетяжки находится центромера . Некоторые хромосомы имеют вторичную перетяжку . Вторичные перетяжки могут быть у одних хромосом на длинном плече, у других – на коротком.
Концевые участки хромосомы называют теломерами. Особенность их состоит в том, что они не способны к соединению с другими участками хромосом.
У некоторых хромосом есть спутники – это хромосомные сегменты, чаще всего гетерохроматические, расположенные дистально от вторичной перетяжки.
По классическим определениям спутник – сферическое тельце с диаметром, равным диаметру хромосомы или меньше его, которое связано с хромосомой тонкой нитью.
Вторичная перетяжка, соединяющая спутник с телом хромосомы, способна к участию в процессе формирования и сборки ядрышек. Такая вторичная перетяжка, поэтому называется еще ядрышковым организатором.
Спутник вместе с вторичной перетяжкой составляют спутничный район.
Рисунок 2. Схема строения хромосомы
Хроматин, основной компонент клеточного ядра – комплекс дезоксирибонуклеиновых кислот с белками, где ДНК находится в различной степени конденсации. В среднем в хроматине 40% приходится на ДНК и около 60% на белки.
По электронной и светооптической плотности выделяют плотный, грубо окрашенный гетерохроматин и более нежно окрашенный, менее плотный эухроматин.
Гетерохроматин – генетически неактивные участки хромосом, постоянно находящиеся в конденсированном состоянии. При электронной микроскопии формирует темные глыбки неправильной формы. Гетерохроматин в зависимости от локализации подразделяется на пристеночный, матричный и перинуклеарный.
Эухроматин – это весь генетический материал интерфазного ядра – область слабо конденсированной ДНК. С нуклеиновыми кислотами в эухроматине связаны в основном негистоновые белки.
Морфология хромосомы определяется в первую очередь положением центромеры. В соответствии с местом расположения центромеры выделяют основные формы хромосом (рис. 3):
· метацентрические,
· субметацентрические,
· акроцентрические.
Рисунок 3. Типы хромосом:
1 – метацентрические; 2 – субметацентрические; 3 – акроцентрические.
Метацентрические хромосомы отличаются тем, что плечи у них одинаковой или почти одинаковой длины.
Субметацентрические хромосомы имеют плечи разной длины. У акроцентрических хромосом центромера расположена к близко к одной из теломер.
При характеристике морфологии хромосом принимают во внимание следующие признаки: длину плеч, положение центромеры, наличие вторичной перетяжки или спутника.
Спутники разных хромосом отличаются по форме, величине и длине нити, соединяющей их с основным телом. Выделяют следующие пять типов спутников (рис. 4):
1. микроспутники – сфероидальной формы, маленькие спутники с диаметром вдвое или еще меньше диаметра хромосомы;
2. макроспутники – довольно крупные формы спутников с диаметром, превышающим половину диаметра хромосомы;
3. линейные спутники – спутники, имеющие форму длинного хромосомного сегмента. Вторичная перетяжка значительно удалена от терминального конца;
4. терминальные спутники – спутники, локализованные на конце хромосомы;
5. интеркалярные спутники – спутники, локализованные между двумя вторичными перетяжками.
Рисунок 4. Типы спутников хромосом:
1 – микроспутник; 2 – макроспутник; 3 – линейный спутник; 4 – интеркалярный спутник; 5 – терминальный спутник.
Размеры хромосом у разных организмов варьируют в широких пределах. Длина хромосом может колебаться от 0,2 до 50 мкм. Нормальная длина каждой хромосомы и суммарная длина всех хромосом кариотипа постоянна.
В настоящее время для каждой группы хромосом рекомендуют определять два параметра: общий размер, плечевой и центрометный индекс.
Общий размер вычисляют путем суммирования длины двух плеч. Абсолютную длину хромосомы выражают в мкм.
Плечевой индекс – это отношение длины длинного плеча хромосомы к длине короткого плеча, выраженное в процентах.
Центрометный индекс – это отношение длины одного из плеч к длине всей хромосомы, выражается в процентах.
По строению различные эукариотические клетки сходны. Но наряду со сходством между клетками организмов различных царств живой природы имеются заметные отличия. Они касаются как структурных, так и биохимических особенностей.
На рисунках представлено схематичное и объемное изображение животной и растительной клеток с расположением в них органелл и включений.
Рисунок 10 - Схемы строения животной клетки.
Цитоплазма клетки содержит ряд мельчайших структур, выполняющих разнообразные функции. Эти клеточные структуры, ограниченные мембранами, получили название органелл. Ядро, митохондрии, лизосомы, хлоропласты –это клеточные органеллы. Органеллы могут быть отделены от цитозоля однослойной или двухслойной мембраной.
Главная функция мембраны состоит в том, что через нее движутся различные вещества из клетки в клетку. Таким образом осуществляется обмен веществ между клетками и межклеточным веществом. Также растительная клетка имеет жесткую клеточную стенку над мембраной. Клеточные стенки соседних клеток разделены серединной пластинкой, а для осуществления обмена веществ в клеточных стенках имеется система отверстий – плазмодесм.
На рисунке 11 представлены схемы строения растительной клетки.
Рисунок 11 – Схемы строения растительной клетки
Для растительной клетки характерно наличие различных пластид, крупной центральной вакуоли, которая иногда отодвигает ядро к периферии, а также расположенной снаружи плазматической мембраны клеточной стенки, состоящей из целлюлозы. В клетках высших растений в клеточном центре отсутствует центриоль, встречающаяся только у водорослей. Резервным питательным углеводом в клетках растений является крахмал.
Итак, основные органеллы животной и растительной клетки:
ядро и ядрышко; рибосомы; эндоплазматическая сеть (ЭПС), аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли, митохондрии, пластиды, клеточный центр (центриоли)
Цитоплазма представляет собой внутреннюю полужидкую среду клеток, ограниченную плазматической мембраной, в которой располагаются ядро и другие органоиды . Важнейшая роль цитоплазмы заключается в объединении всех клеточных структур и обеспечении их химического взаимодействия.
Здесь же сосредоточены и разнообразные
§ включения (временные образования) - содержащие нерастворимые отходы обменных процессов и запасные питательные вещества;
§ вакуоли;
§ тончайшие трубочки и нити, образующие скелет клетки.
В состав цитоплазмы входят все виды органических и неорганических веществ. Основное вещество цитоплазмы содержит значительное количество белков и воды. В ней протекают основные процессы обмена веществ, она обеспечивает взаимосвязь ядра и всех органоидов и деятельность клетки как единой целостной живой системы. Цитоплазма постоянно движется, перетекает внутри живой клетки, перемещая вместе с собой различные вещества, включения и органоиды. Это движение называется циклозом.
Особенности строения животной
клетки
Клетка любого организма, представляет собой целостную живую систему. Она состоит из трех неразрывно связанных между собой частей: оболочки, цитоплазмы и ядра.
Общий план строения животной клетки
Состав животной клетки
1.Наружная клеточная мембрана
2. Цитоплазма
3. Центриоли
5. Ядрышко
6. Гладкая эндоплазматическая сеть
7. Аппарат Гольджи
8. Митохондрии
9. Рибосомы
10. Цитоскелет
11. Лизосомы
12. Микроволосинки
На поверхности многих клеток животных, например различных эпителиев, находятся очень мелкие тонкие выросты цитоплазмы, покрытые плазматической мембраной - микроворсинки. Наибольшее количество микроворсинок находится на поверхности клеток кишечника.
Животная клетка
Строение животной клетки
1.Ядро
Его содержит каждая клетка животного организма. Нередко в клетке может быть два, а то и больше ядер.
Оболочка клеток имеет сложное строение. Она состоит из наружного слоя и плазматической мембраны. Клетки животных и растений различаются по строению их наружного слоя.
Наружный слой поверхности клеток животных очень тонкий, эластичный. Состоит из разнообразных полисахаридов и белков. Поверхностный слой животных клеток получил название гликокаликс.
Строение оболочки животной клетки
1. Плазматическая мембрана
Каждая клетка отделена от среды плазматической мембраной, толщиной 7-10 нанометров. Но в отличие от растительных клеток у животных клеток нет защитного слоя - целлюлозной клеточной стенки, которая выделяется внешней поверхностью мембраны клеток растений.
Строение мембраны животной клетки
1.Клеточный центр
В клетках животных вблизи ядра находится органоид, который называют клеточным центром. Основную часть клеточного центра составляют два маленьких тельца - центриоли, расположенные в небольшом участке уплотненной цитоплазмы.
Центриоли
Клеточный центр
1.Клеточные включения
Присутствуют в виде зерен и капель (белки, жиры, углеводы, гликоген); конечные продукты обмена, кристаллы солей, пигменты.
Включения
Состав животной клетки
1.Митохондрии
одноклеточных и многоклеточных животных организмов. Они могут иметь шарообразную, палочковидную или нитевидную форму, и также покрыты мембраной.
В цитоплазме животной клетки нет вакуолей и пластид. Наличие этих двух органоидов и клеточной оболочки и отличает растительную клетку от животной. В остальном они очень похожи.
Вывод:
Животная клетка не имеет плотной клеточной стенки. В ней отсутствуют вакуоли,характерные для растений и некоторых грибов и пластиды. В качестве резервного энергетического вещества обычно накапливается полисахарид гликоген.
