Прокариоты -одноклеточные доядерные организмы. Наследственный аппарат представлен одной молекулой ДНК кольцевой формы (нуклеоид). Прокариоты являются гаплоидами. Молекулярная масса ДНК соответствует 2000 структурных генов. Клетка ограничена двойной плазматической мембраной (наружной и внутренней). Поверх мембраны образуется клеточная стенка. Она состоит из углевода муреина, образующего жесткую решетку. В цитоплазме отсутствуют органоиды мембранного строения. Их функцию выполняют впячивания внутренней мембраны – мезосомы. В цитоплазме имеются рибосомы. Бактерии могут содержаться мелкие молекулы ДНК (плазмиды). Фотосинтезирующие бактерии имеют фотомембраны. Запасные питательные вещества представлены углеводами.
Вопрос 5
Эукариотические клетки имеют обособленное ядро, наружную биологическую мембрану – плазмалемму, цитоплазму с органоидами и включениями.
Плазмалемма отделяет содержимое клетки от внешней среды и регулирует движение ионов и макромолекул в клетку и из нее. Плазмалемма имеет жидкостно-мозаичное строение (модель Сингера). Она состоит из двойного слоя фосфолипидов, белков и полисахаридов. Молекулы фосфолипидов представлены неполярными гидрофобными концами и полярными гидрофильными головками, обращенными к внешней среде. Белки расположены мозаично: поверхностные, погруженные, пронизывающие.
На поверхности мембраны находятся олигосахаридные цепи (антенны) из моносахаридных остатков. Их функции:
- распознавание внешних сигналов;
- контакт клеток и образование тканей;
- иммунный ответ, где гликопротеиды играют роль антигенов.
Клетки растений имеют целюллезную, а грибов – хитиновую оболочки поверх плазмалеммы. На наружной поверхности плазмолеммы животных клеток находится полисахаридный слой - гликокалекс.
Химический состав клеточной мембраны (плазмалеммы) следующий:
1) белки - 55% (из них до 200 ферментов);
2) липиды - 35%;
3) углеводы – 5-10% (в соединении с простыми или сложными белками).
Функции липидов мембран: структурная, барьерная.
Функции белков мембран: структурная, ферментативная, рецепторная, транспортная.
Функция гликопротеидов - рецепторная.
Свойства мембран: пластичность, полупроницаемость, динамичность.
Функции мембран:
1) структурная (входят в состав большинства органоидов);
2) барьерная (поддерживает постоянство химического состава и защитная);
3) регуляция обменных процессов;
4) рецепторная;
5) транспортная.
Плазмолемма включает комплекс элементарных мембран: 3-4 - у животной, 7-8 - у растительной клетки. Через плазмалемму осуществляется транспорт веществ в клетку. Транспорт бывает пассивный и активный.
1. Пассивный транспорт происходит без затрат энергии, по градиенту концентрации. Это может быть: диффузия газов, осмотическое движение воды, облегченная диффузия посредством белков-переносчиков (аминокислоты, сахара, жирные кислоты).
2. Активный транспорт идет против градиента концентрации, с затратой энергии. Для него необходимо наличие специальных ионных каналов, ферментов и АТФ. Так работает натрий-калиевый насос. Концентрация калия в клетке выше, чем в околоклеточном пространстве, и, тем не менее, ионы калия поступают в клетку, а ионы натрия выводятся наружу. Ионы натрия формируют на поверхности мембраны положительный заряд, внутри клетки заряд отрицательный по отношению к среде. На каждые 2 поступающие иона К+ из клетки выводится 3 иона Na+. Заряд на мембране обеспечивает передачу нервного импульса, всасывание питательных веществ ворсинами кишечника, адсорбцию в почечных канальцах.
Mg2+/Ca2+ насос обеспечивает мышечные сокращения.
Крупно-молекулярные соединения белков,нуклеиновых кислот, полисахаридов проникают внутрь клетки путем эндоцитоза. Различают два вида эндоцитоза: фагоцитоз и пиноцитоз. Фагоцитоз - захватывание мембранной твердых частиц. При этом внутри клетки при участии лизосом образуется пищеварительная вакуоль. Пиноцитоз – переваривание жидкостей.
Выделение из клетки веществ, заключенных в мембрану, называется экзоцитозом.
Поступившие в клетку вещества могут использоваться:
1) для синтеза веществ, необходимых самой клетке (анаболическая система);
2) как источник энергии (катаболическая система).
Цитоплазма – живое содержимое клетки без ядра. В цитоплазме различают гиалоплазму, органеллы и включения.
Гиалоплазма является основным веществом клетки, с которым связаны коллоидные свойства цитоплазмы, ее вязкость, эластичность, сократимость, внутреннее движение. Гиалоплазма состоит из двух фаз: жидкой и твердой. Жидкая фаза представлена: коллоидным раствором белков, углеводов, нуклеотидов, ионов неорганических веществ. Твердая фаза представлена микротрабекулярной системой, микротрубочками, микрофиламентами (фибриллы), которые образуют цитоскелет клетки.
Ядро (nucleus, karion) -это постоянный структурный компонент всех клеток эукариот. Оболочка интерфазного ядра состоит из двух элементарных мембран (наружной и внутренней), пространство между которыми называется перинуклеарным. Мембраны имеют поры, через которые идет обмен веществ между ядром и цитоплазмой. Наружная ядерная мембрана переходит в стенки каналов эндоплазматической сети. На ней расположены рибосомы.
Нуклеоплазма -однородная масса, заполняющая пространство между структурами ядра. Она содержит белки, нуклеотиды; АТФ и различные виды РНК, а так же хроматин и ядрышки.
Хроматин - комплекс ДНК и гистоновых белков (дезоксирибонуклеопротеид, ДНП) в отношении 1: 1,3. Выявляется в виде нитей, глыбок, гранул. В процессе митоза спирализованный хроматин образует хромосомы.
Ядрышко - состоит из белков (80%), РНК (до 15%), ДНК (до 12%). Образуются в ядрышковом организаторе на хромосоме. Обеспечивают синтез
р-РНК и образование субъединиц рибосом.
Функции ядра: хранение и передача генетической информации, регуляция процессов жизнедеятельности клетки.