Будова клітини, хімічний склад, обмін речовин. Типи поділу клітин

Кліти́на (від лат. cellula — комірка) — структурно-функціональна одиниця всіх живих організмів, для якої характерний власний метаболізм та здатність до відтворення. Від середовища, яке її оточує, клітина відмежована плазматичною мембраною (плазмалемою). Розрізняють два типи клітин: прокаріотичні, що не мають сформованого ядра, характерні для бактерій та архей, та еукаріотичні, в яких наявне ядро, властиві для всіх інших клітинних форм життя, зокрема рослин, грибів та тварин. До неклітинних форм життя належать лише віруси, але вони не мають власного метаболізму і не можуть розмножуватись поза межами клітин-живителів.

Людина належить до багатоклітинних організмів, тіло якої складається приблизно з 10¹³ клітин.

Будь-яка клітина складається з поверхневого апарату, цитоплазми, органел та інших внутрішньоклітинних структур. Поверхневий апарат клітини утворений плазматичною мембраною, надмембранними і під мембранними структурами. Він обмежує внутрішній вміст клітини, захищає його від впливів зовнішнього середовища, через нього здійснюється обмін речовин між клітиною та довкіллям. Цитоплазма — це внутрішнє середовище клітини, що міститься між плазматичною мембраною і ядром. Вона являє собою колоїдний розчин органічних і мінеральних речовин. Внутрішнє середовище клітини характеризується відносною сталістю будови та властивостей (гомеостаз). Основа (матрикс) цитоплазми - гіалоплазма (від грец. хіалос — скло та плазма - виліплений) становить складну безбарвну колоїдну систему клітини. У складі гіалоплазми є розчинні білки, РНК, полісахариди, ліпіди. В цитоплазмі певним чином розташовані клітинні структури (мембрани, органели, цитоскелет, включення тощо). Органели - це постійні клітинні структури, які, виконуючи певні функції, забезпечують процеси життєдіяльності клітини (травлення, рух, зберігання та передачу спадкової інформації, синтез органічних сполук, їхній транспорт тощо). Органелами клітин рослин, тварин і грибів є ядро, ендоплазматична сітка, рибосоми, лізосоми, клітинний центр, клітинні мембрани, різні типи вакуолей, джгутики, війки, псевдоподії (несправжні ніжки), мікротрубочки, мікрони-точки (мікрофіламенти), мітохондрії, пластиди тощо. Одні з них укриті подвійною мембраною (ядро, хлоропласти, мітохондрії), інші - однією (вакуолі, лізосоми, ендоплазматична сітка, комплекс Гольджі) або взагалі не мають мембранної оболонки (рибосоми, мікротрубочки, мікрофіламенти). Клітинні мембрани - це тоненькі плівки (6-10 нм завтовшки) ліпопротеїдної природи (комплексні сполуки ліпідів з білками, крім яких у складі мембран можуть бути і глікопротеїди - вуглеводи, зв'язані з білками). Цитоскелет - це система мікротрубочок і мікрониточок, яка слугує опорою клітини і бере участь у її русі. Включення - це запасні сполуки або продукти обміну речовин. Вони розташовані в цитоплазмі у вигляді крапельок ліпідів чи твердих кульок (гранул) крохмалю, глікогену та інших полісахаридів або білків. Є включення у вигляді кристалів (наприклад, солі щавлевої кислоти в клітинах пагонів щавлю). Клітинна стінка містить пори, вистелені мембраною, через які проходять міжклітинні цитоплазматичні містки. Усі сполуки клітинної стінки синтезуються у самій клітині.

Вміст хімічних елементів у клітикні

Елемент	Вміст, %
Оксиген	65-70	Входить до складу води та біомолекул
Карбон	15-18	Входить до складу
Водень	8-10	Входить до складу води та біомолекул
Нітроген	1,5-3,0	Структурний компонент білків, нуклеїнових кислот, АТФ та інших біомолекул
Фосфор	0,20-1,0	Входить до складу кісток, білків, нуклеїнових кислот, АТФ та інших
Калій	0,15-0,4	Основний позитивно заряджений іон в організмі тварин
Сірка	0,15-0,2	Входить до складу білків та біомолекул
Хлор	0,05-0,10	Негативно заряджений іон в організмі тварини
Кальцій	0,04-2,00	Основний компонент кісток та черепашок, беруть участь у регуляції метаболічних процесів
Магній	0,02-0,03	Активує діяльність ферментів, структурний компонент хлорофілу
Натрій	0,02-0,03	Головний внутріщньоклітинний позитивно заряджений іон
Залізо	0,01-0,015	Входить до складу багатьох біомолекул, у тому числі гемоглобіну
Цинк	0,0003	Компонент деяких ферментів, гормонів
Мідь	0,0002	Є у складі деяких ферментів
Йод	0,0001	Входить до складу горманів щитоподібної залози
Фтор	0,0001	Входить до складу зубної емалі

Елементний склад живих організмів Живі організми містять майже всі відомі у природі хімічні елементи. Одні з них виявлено як обов'язкові в усіх без винятку організмах, інші - властиві тільки окремим видам і тому трапляються рідко. У живих організмах у найбільшій кількості присутні чотири хімічні елементи: кисень, вуглець, водень та азот. Це так звані органогенні елементи, на їхню частку припадає майже 98% хімічного вмісту клітини. Наступну групу складають мікроелементи — фосфор, калій, сірка, хлор, кальцій, магній, натрій, залізо, сумарна частка яких становить до 1,9%. Інші хімічні елементи (понад 50) належать до мікроелементів (йод, кобальт, марганець, мідь, молібден, цинк тощо). Вміст кожного з них у клітині порядку 10" - 10"12%. Ще менше в клітині ультрамікроелементів (свинцю, брому, срібла, золота тощо). Усі хімічні елементи, що містяться в клітині, входять до складу органічних і неорганічних сполук або перебувають у вигляді іонів.

Перетворення речовин в організмі неможливе без відповідних перетворень енергії. У процесі життєдіяльності організми поглинають із довкілля енергію в певних формах, а повертають її туди вже в іншій формі. Сукупність реакцій розщеплення складних сполук в організмі, що супроводжуються виділенням енергії, називають енергетичним обміном.

Клітинний цикл – період життя клітини від одного поділу до іншого. Складаеться з інтерфази і періолів поділу

Поділ клітин — збільшення кількості клітин у результаті їх розмноження шляхом поділу початкової клітини. Відповідно до одного із положень клітинної теорії, «клітини утворюються тільки з клітин», що виключає «самозародження» клітин чи їхнє утворення з неклітинної «живої речовини».

Відомо два типи поділу клітин: прямий (амітоз), непрямий (мітоз, мейоз). Мітоз і амітоз характерні для соматичних клітин (клітини тіла) усіх еукаріотів.

Амітоз — прямий поділ клітин, при якому не утворюється апарат поділу. Ядро ділиться внаслідок кільцевої перетяжки. Не відбувається ріномірний розподіл генетичної інформації. Клітина, що зазнає амітозу, далі не здатна вступати в нормальний мітотичний цикл. Амітозом можуть поділятися клітини ракових клітин.

Мейоз здійснюється при утворенні статевих клітин у тварин. Одні клітини діляться часто і постійно (наприклад, клітини епітелію, червоного кісткового мозку, окістя). Інші клітини, виникнувши один раз, більше не діляться і живуть стільки ж, скільки весь організм (наприклад, клітини нервової системи, м'язові клітини). Чим вища спеціалізація клітин, тим нижча їхня здатність поділятися.

Мітоз — основний спосіб поділу клітин. Мітоз був відкритий за допомогою світлового мікроскопа у 1874 р. російським ученим І.Д. Чистяковим у рослинних клітинах. У1878 р. В. Флемінгом і російським вченим І.П. Перемежко цей процес було виявлено у тваринних клітинах. У тваринних клітин мітоз триває 30— 60 хвилин. Мітоз — це поділ ядра, що складається з чотирьох фаз: профази, метафази, анафази і телофази.

Профаза — перша фаза поділу, у якій двохроматидні хромосоми спіралізуються і стають помітними. Ядерця і ядерна оболонка розпадаються, утворюються нитки веретена поділу.

Метафаза — фаза скупчення хромосом на екваторі клітини; нитки веретена поділу йдуть від полюсів і приєднуються до центромірів хромосом: до кожної хромосоми підходять дві нитки, що йдуть від двох полюсів.

Анафаза — фаза розбіжності хромосом, у якій центроміри діляться, а однохроматидні хромосоми «розтягуються» нитками веретена поділу до полюсів клітини. Це сама коротка фаза мітозу.

Телофаза —фаза закінчення поділу; рух хромосом закінчується і відбувається їх деспіралізація (розкручування в тонкі нитки), формується ядерце, відновлюється ядерна оболонка, нитки веретена поділу розчиняються.

У результаті мітозу з однієї диплоїдної клітини, що має двохроматидні хромосоми (2n) і подвоєну кількість ДНК (2с), утворюються дві дочірні диплоїдні клітини з однохроматидними хромосомами й одинарною кількістю ДНК. Це соматичні клітини (клітини тіла) організму рослини, тварини і людини.

Значення мітозу:

1. точна передача спадкової інформації дочірнім клітинам;

2. збільшення кількості клітин в організмі, тобто один з головних механізмів росту;

3. спосіб безстатевого розмноження організмів і регенерації клітин.

Мейоз (від грец. mеіоsіs — зменшення) — спосіб поділу еукаріотичних клітин, унаслідок якого хромосомний набір зменшується вдвічі й утворюються гамети (статеві клітини). Процес мейозу складається з двох послідовних клітинних поділів — мейозу І та мейозу II. Подвоєння ДНК відбувається тільки в інтерфазі перед мейозом І.

Мейоз І складається з профази І, метафази І, анафази І та телофази І.

ü У профазі І відбуваються спіралізація хромосом, кросинговер гомологічних хромосом, під час якого ці хромосоми тісно з’єднуються одна з іншою у поздовжньому напрямку й скручуються, відбувається обмін ділянками, тобто спадковою інформацією. Після кон’югації гомологічні хромосоми відокремлюються одна від одної. Зникають оболонка ядра, ядерце, починає утворюватись веретено поділу.

ü Метафаза І починається, коли утворилося веретено поділу. Характерною ознакою метафази І є наявність в екваторіальній площині клітини гомологічних хромосом, які лежать парами. До хромосом прикріплюються нитки веретена поділу.

ü Під час анафази І гомологічні хромосоми, кожна з яких складається з двох хроматид, від’єднуються одна від одної, відходять до протилежних полюсів клітини. Гомологічні хромосоми кожної пари випадково перерозподіляються між майбутніми клітинами. У кожного полюса клітини виявляється вдвічі менше хромосом, ніж було в клітині на початку поділу.

ü У телофазі І утворюються дві дочірні клітини з гаплоїдним (одинарним) набором хромосом.

Інтерфаза між двома поділами мейозу коротка, оскільки синтезу ДНК не відбувається.

Другий поділ мейозу відбувається подібно до мітозу і складається з профази II, метафази II, анафази II та телофази II. Відмінність від мітозу полягає в тому, що в профазі II кількість хромосом у клітині вдвічі менша, ніж у профазі мітозу. Таким чином, у телофазі II утворюються чотири клітини з гаплоїдним набором хромосом (гамети). Лише після другого поділу мейозу настає справжня інтерфаза.

Біологічне значення мейозу полягає в

1. запобіганні збільшенню кількості хромосом удвічі при злитті ядер яйцеклітини та сперматозоїда.

2. Завдяки мейозу дозрілі гамети отримують гаплоїдний набір хромосом;

3. при заплідненні відновлюється диплоїдний набір хромосом, притаманний даному виду. Таким чином підтримується стала кількість хромосом в усіх поколіннях будь-якого виду рослин і тварин.

Мітоз і мейоз

Характеристика інтерфази та фаз поділу	Мітоз	Мейоз
перший поділ	другий поділ
Інтерфаза: синтез білків, ДНК, РНК; реплікація ДНК ядра; формування хромосом, що складаються з двох ідентичних хроматид	Відбувається	Відбувається	Відсутня
Профаза: руйнування ядерної оболонки, спіралізація хромосом. Хромосомний набір у клітині Тривалість	Диплоїдний Нетривала	Диплоїдний. Дуже тривала. Відбувається попарне зближення гомологічних хромосом (кон’югація) та кросинговер	Гаплоїдний Нетривала
Метафаза: розміщуються по екватору клітини До центромер приєднуються нитки веретена поділу	хромосоми	кон’юговані гомологічні хромосоми	хромосоми
Анафаза: розходження до полюсів клітини...	диплоїдних наборів хроматид (дочірні хромосоми)	гаплоїдних наборів гомологічних хромосом	гаплоїдних наборів хроматид
Телофаза: деспіралізація хромосом, утворення ядерець, ядерної оболонки, поділ цитоплазми. Кількість утворених клітин Хромосомний набір	Диплоїдний (2n)	Гаплоїдний (n)	Гаплоїдний (n)

Конспект

самостійної позааудиторної

роботи № 2

Тема:

Хребтовий стовп у цілому.

Види з’єднань хребтового стовпа.

Грудна клітка в цілому.

ІНСТРУКЦІЯ №2

для виконання самостійної позааудиторної роботи студентів

Дисципліна: «Анатомія людини»

Спеціальність: 5.12010102 «Сестринська справа.Фармація»

Тема: Хребтовий стовп у цілому. Види з’єднань хребтового стовпа. Грудна клітка в цілому.

Кількість годин: 3 години

Знати:

1. Кістки, що формують скелет тулуба.

2. Кількість хребців.

3. Будову хребця.

4. Будову крижової кістки.

5. Кривини хребтового стовпа.

6. Кількість ребер та їх поділ.

7. З’єднання хребців. Хребтовий стовп.

Вміти:

- Пояснювати відмінності в будові шийних,грудних,поперекових та куприкових хребців.

- Характеризувати особливості будови та функції I та II шийних хребців.

- Описувати будову ребра.

- Пояснювати будову грудини.

- Виділяти та характеризувати з’єднання кісток грудної клітини.

План

1. Хребтовий стовп у цілому.

2. Види з’єднань хребтового стовпа.

3. Грудна клітка в цілому.

4. З’єднання кісток грудної клітини.

Література:

Л. І. Старушенко – Анатомія та фізіологія людини: Підручник – К.; Здоров’я, 2003, – 61-65 с.;
П. І. Сидоренко, Г. О. Бондаренко, С. О. Куц – Анатомія та фізіологія людини: Підручник – К.; Медицина, 2007, – 27-30с.;
О. І. Свиридов – Анатомія людини: Підручник –К.; Вища шк..2001, - 59-68с;

Методичні рекомендації:

1. Опрацювати запропоновану літературу.

2. Скласти конспект.

3. Замалювати замалювати хребці кожного відділу.

Питання для самоконтролю

1. Дайте визначення поняттю «Хребтовий стовп».

2. Опишіть хребтовий стовп в цілому.

3. Назвіть основні відділи хребтового стовпа.

4. Яку будову має крижова кістка?

5. Назвіть основні кістки грудної клітки.

6. Що таке ребро,яка його будова?

7. Форми грудної клітини?