Клетка - элементарная биологическая система, способная к самообновлению, самовоспроизведению и развитию. Клеточные структуры лежат в основе строения растений и животных. Каким бы многообразным ни представлялось строение организмов, в основе его лежат сходные структуры - клетки.
Клетка обладает всеми свойствами живой системы:
- осуществляет обмен веществом и энергией;
- растет;
- размножается и передает по наследству свои признаки;
- реагирует на внешний сигналы (раздражители);
Живое содержимое клетки, протоплазма, отделяется от окружающей среды плазматической мембраной (плазмолеммой) и, в некоторых случаях, прочной клеточной стенкой. Протоплазма представляет собой коллоидную неоднородную массу с множеством различных органелл и параплазматических включений. Последние только условно причисляются к живой протоплазме и содержат вещества, подлежащие накоплению или выделению.
| Эукариотическая клетка | |
| 1. Плазмолемма. Плазмолемма, толщина которой около 8 нм, выполняет роль барьера для диффузии веществ из клетки. Это существенно и для растительных клеток, так как клеточная стенка, как правило, проницаема. Встроенные в мембрану транспортные молекулы осуществляют перенос определенных веществ. Мембранные ферменты принимают лишь ограниченное участие в метаболизме. У растений плазмолемма участвует в обмене компонентов клеточной стенки, в нервных клетках - в проведении импульсов. При клеточном делении дочерние клетки получают плазмолемму от материнской клетки. При росте плазмолеммы (связанном с делением и ростом клеток) и при ее регенерации она образуется из пузырьков Гольджи (течение мембран). Плазматическая мембрана животных клеток покрыта снаружи полисахаридным слоем толщиной от 10 до 20 нм - гликокаликсом. 2. Плазмиды: клеточное ядро, митохондрии Ядро клетки - главный центр с генетической информацией, так как в нем находятся хромосомы, содержащие наследственные признаки, закодированные в форме ДНК. Другие носители информации имеют меньшее значение. Ядро чаще всего расположено в центре клетки. Ядро состоит из: - нуклеоплазмы; - хромосом (хроматина); - ядрышек; - ядерной оболочки, представляющей собой часть эндоплазматического ретикулума. Клеточные ядра образуются только из ядер. Репликация ДНК, т. е. удвоение генетической информации, гарантирует идентичность ядер, несмотря на всю сложность их деления. Главные функции клеточного ядра следующие: - хранение информации; - передача информации в цитоплазму с помощью транскрипции, т. е. синтеза переносящей информацию и-РНК; - передача информации дочерним клеткам при репликации - делении клеток и ядер. Митохондрии в большинстве случаев округлые или палочковидные, реже - нитевидные. Оболочка митохондрий состоит из двух мембран толщиной чаще всего 7-10 нм. Между ними находится перимитохондриальное пространство, а внутри митохондрии располагается матрикс. Функции митохондрий - снабжают клетки энергией, которую они накапливают в форме АТФ в результате: - окисления органических веществ (дыхание), таких как жирные кислоты, аминокислоты; - осуществления цикла лимонной кислоты, реакции цепи дыхания, окислительного фосфорилирования. 3. Цитоплазма: эндоплазматический ретикулум, система Гольджи, лизосомы, центриоли, веретено деления. Эндоплазмотический ретикулум (ЭР) Гранулярный ЭР. В гранулярном ЭР происходит синтез определенных белков. Рибосомы, прикрепленные своими большими субчастицами к мембране, проталкивают вновь синтезируемые полипептидные цепи в цистерны, откуда белки выводятся из клетки, чаще всего с помощью трубчатых цистерн гладкого ЭР. Гладкий ЭР. В гладком ЭР протекают различные этапы обмена: - углеводов; - жирных кислот; - жиров; - терпеноидов и других веществ. Диктиосомы, Система Гольджи используется в клетке для обеспечения роста и регенерации плазматической мембраны и для образования экскретов (прежде всего углеводов и белков). Диктиосомы - это стопки из 3-12 дискообразных замкнутых цистерн Гольджи (диаметром в большинстве случаев до 0,2-0,5 мкм), от краев которых отшнуровываются пузырьки Гольджи с диаметром около 20 нм. Как правило, их бывает от нескольких сотен до нескольких тысяч на клетку. Лизосомы осуществляют внутриклеточное переваривание. Это пузырьки величиной до 2 мкм, бесструктурные или содержащие полупереваренный материал. Их главный наиболее характерный фермент - кислая фосфатаза. Кроме того, в них имеется свыше 30 ферментов, осуществляющих гидролитическое расщепление белков, нуклеиновых кислот, углеводов и липидов. Центриоли - это центры обогащения для центров-организаторов микротрубочек. Центры-организаторы продуцируют центриоли, а во время деления ядра - нити веретена. 4. Строение и функции хромосом человека. Кариотип человека. Хромосомы - это вытянутые в длину нуклеопротеидные структуры. Они удваиваются в результате репродукции перед каждым клеточным делением, а затем распределяются поровну между дочерними клетками. Поэтому каждая отдельная хромосома встречается во всех клетках данного индивидуума в одной и той же форме и несет идентичную информацию. На протяжении клеточного цикла происходит лишь смена двух физиологических форм: - транспортной - во время деления ядер (хромосомы компактные, палочковидные, ясно различимые); - функциональной - в промежутках между делениями (хромосомы разрыхленные, нитевидные, длинные и неразличимые по отдельности). Хромосомы во время деления ядер имеют длину 0,2-20 мкм и вначале состоят из двух лежащих рядом идентичных хроматид, которые потом отделяются друг от друга, причем каждая становится одной из дочерних хромосом. В период между делениями ядра из каждой дочерней хромосомы в результате идентичного удвоения (репликации ДНК) снова образуются две лежащие вместе хроматиды. Хромосомы состоят из хроматина, который содержит: - около 40 % ДНК; - 40 % гистонов; - около 20 % не гистоновых хромосомных белков; - РНК. Он специфически окрашивается (отсюда и названия - "хромосома, хроматин") реактивами, выявляющими ДНК. | |
Рис. 1. Организация метафазной хромосомы.
1.Центромерный участок хромосомы. 2. Теломерный участок хромосомы. 3. Дочерние хроматиды. 4. Гетерохроматин. 5. Эухроматин. 6. Малое плечо. 7. Большое плечо.
 Генотип — совокупность генов данного организма, которая, в отличие от понятия генофонд, характеризует особь, а не вид. В более узком смысле под генотипом понимают комбинацию аллелей данного гена или локуса, которой обладает конкретный организм. Процесс определения генотипа называютгенотипированием. Вместе с факторами внешней среды генотип определяет фенотип организма.
Геном - совокупность генетического материала гаплоидного набора хромосом данного вида. Он видоспецефичен.
Кариотип — совокупность признаков (число, размеры, форма и т. д.) полного набора хромосом, присущая клеткам данного биологического вида (видовой кариотип), данного организма (индивидуальный кариотип) или линии (клона) клеток. Кариотипом иногда также называют и наглядное представление полного хромосомного набора (идиограммы).
|
Нормальные кариотипы человека — 46, XX (женский) и 46, XY (мужской).
Рис. 2 Нормальный кариотип мужчины.