Отличительные признаки про- и эукариотических клеток

Лекция раздел «Цитология»

Свойства и признаки живого

Жизнь – это макромолекулярная открытая система, которой свойственна иерархическая организация, способность к самовозобновлению, обмен веществ и тонко регуляторный процесс.
Свойства живого:
1. Самовозобновление, которое связано с постоянным обменом вещества и энергии, и в основе которого лежит способность хранить и использовать биологическую информацию в виде уникальных информационных молекул: белков и нуклеиновых кислот.
2. Самовоспроизведение, которое обеспечивает преемственность между поколениями биологических систем
3. Саморегуляция, которая основана на потоке вещества, энергии и информации
4. Большинство химических процессов в организме находятся не в динамичном состоянии
5.Живые организмы способны к росту
Признаки живого:

1. Обмен веществом и энергией

2. Раздражимость

3. Репродукция

4. Наследственность

5. Изменчивость

6. Онтогенез

7. Филогенез

8. Организмы включены в процесс эволюции

Уровни организации жизни

1. Молекулярный уровень. Элементарные структурные единицы – молекулы. Основные явления этого уровня: репликация, биосинтез, мутации, передача информации.

2. Доклеточный уровень (вирусы, бактериофаги-вирусы, которые поселяются в бактериях).

3. Клеточный уровень.

4. Тканевой уровень.

5. Органный.

6. Организменный уровень. Единицей уровня является организм. Основные процессы уровня: возникновение новых организмов, взаимодействие организмов между собой.

7. Популяционно-видовой уровень. Единицей уровня являются особи, объединённые в популяции, которые в свою очередь объединены в виды.

8. Биоценотический. Сообщество всех видов, населяющих ту или иную территорию.

9. Биосферный уровень. Для этого уровня характерно: активное взаимодействие живого и неживого вещества, биологический круговорот веществ и энергии.

 

Возникновение клеточной организации живого

Р. Гук 1665г. Опубликовал труд "Микрография", где изложил результаты своих исследований. Рассматривая тонкий срез пробки под микроскопом, он обнаружил существование множества мелких ячеек и назвал их "клетками". Так возник этот термин.

М. Мальпиги 1672г. Издал книгу "Анатомия растений", где приводил подробное описание микроскопических структур растений. Он в своих исследованиях также убедился, что растения состоят из клеток и называл их "мешочками" и "пузырьками".

Антон ван Левенгук 1680г.Описал с большой точностью, наблюдаемые под микроскопом микроорганизмы. Он назвал их "микроскопическими животными", однако не отмечал их клеточного строения.

Р. Броун 1831г. Впервые описал ядро в растительной клетке.

М.Шлейден 1838г. Сделал первые шаги к раскрытию и пониманию роли ядра.

Т. Шванн 1839г. Используя свои собственные данные и результаты М. Шлейдена, обобщил знания о клетке и сформулировал клеточную теорию.

Р.Вирхов. 1858г.Обосновал принцип преемственности клеток ("каждая клетка из клетки").

 

Основные положения клеточной теории:

- клетка – основная единица строения и развития всех живых организмов;

- клетки всех организмов сходны по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности;

- каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;

Методы изучения клетки

	Название метода	Что позволяет изучать
1	Световая микро­скопия	Структуру к.петки и ее компонентов (ядро и основные органоиды) в видимом свете после окрашивания
2	Люминесцентная микроскопия	Структуру клетки и ее компонентов после ок­рашивания люминесцирующими красителями в ультрафиолетовых лучах
3	Фазово-контраст­ная микроскопия	Структуру и компоненты живой клетки
4	Электронная мик­роскопия	Тончайшие структуры клеток вплоть до макромолекул
5	Биохимические	Химический состав клеток и биохимические реакции, протекающие в них
6	Г истохимические	Химический состав и локализацию химических компонентов в клетке (ДНК, РНК, белков, липидов и др.)
7	Рентгеиоструктурный анализ	Пространственную конфигурацию и некото­рые физические свойства макромолекул
8	Авторадиография	Синтетические процессы в клетках, наблюдая за включением радиоактивных изотопов в вещества, синтезируемые клеткой
9	Дифференциаль­ного центрифуги­рования	Выделять отдельные компоненты клетки (митохондрии, рибосомы) для их дальнейшего изучения
10	Кино- и фотосъемка	Процессы деления клеток
11	Культура клеток	Деление, дифференцировку и специализацию клеток и получать их клоны
12	Микрохирурги­ческий	Позволяет пересаживать структуры клеток (ядро, органоиды) из одной клетки в другую

Строение и функции клетки

Клетка представляет собой элементарную живую систему, со­стоящую из трех основных структурных компонентов — оболочки, цитоплазмы и ядра.

Цитоплазма составляет основную массу клетки. Она на 85% состоит из воды и на 10% — из белков, остальной объем приходится на долю органических и минераль­ных соединений. В цитоплазме различают гиалоплазму, органоиды, включения и цитоскелет.

Гиалоплазма (цитоплаз­матический матрикс)

Гиалоплазма представлена однородным мелкозернистым веществом, обеспечивающим вязкость, эластичность, сократимость и движение цитоплазмы. Это коллоидный раствор, который может находиться в виде золя (жидкости) или геля (более упругого плотного вещества). В гиалоплазме протекают реакции внутриклеточного обмена.

Цитоскелет

Микротрубочки Тонкие трубочки диаметром около 24 нм; их стенки толщиной около 5 нм образованы спирально упако­ванными глобулярными субъеди­ницами белка тубулина. Образуют веретено деления, входят в состав жгутиков и ресничек, располага­ются в цитоплазме клеток. Участвуют в рас­хождении дочерних хромосом при митозе и мейозе, в движении жгутиков и ресни­чек, перемещении органоидов и прида­ют форму клетке.

Микрофиламенты Очень тонкие белковые нити (диаметр около б нм), образо­ванные преимущественно бачком актином. Они переплетаются и образуют густую сеть в цито­плазме. Вместе с микротру­бочками обеспечи­вают двигательную активность гиало­плазмы. участвуют в эндоцитозе

 

Органоиды клетки

Органоиды (органеллы) — специализированные участки цитоплазмы клетки, имеющие определенное строение и выполняющие опре­деленные функции в клетке.

Общего назначения:

Мембранные: одно мембранные (ЭПС, АГ, лизосомы); дву мембранные (пластиды, митохондрии).

Не мембранные: (клеточный центр, рибосомы, микротрубочки и микрофиламенты).

Общего назначения: ворсинки, реснички,жгутики).

№	Название	Строение	Функции
1	Эндоплазматическая сеть (ЭПС)	Система каналов, образован­ных биологическими мембра­нами, пронизывающих гиало­плазму; каналы соединены с перинуклеарным простран­ством. Имеется гладкой ЭПС и гранулярная — на ее мембранах расположены рибосомы.	Транспортная’, Б) деление цитоплаз­мы на отсеки; В)синтез жиров и углеводов (агранулярная); Г) синтез белков (гранулярная)
2	Рибосомы	Мелкие сферические тель­ца (15-35 нм), состоящие из большой и малой субъединиц, построены из белка и рРНК. Располагаются на мембранах ЭПС, на наружной ядерной мембране, в цитоплазме, в плас­тидах и митохондриях	Участие в сборке бел­ковых молекул (этап трансляции)
3	Митохон­дрии	Образованы двумя мембра­нами, наружная — гладкая, внутренняя образует выросты внутрь матрикса (гомогенное содержимое) — кристы. В мат­риксе располагаются кольцевые молекулы ДНК и рибосомы, а на кристах — АТФ-сомы	Протекает кисло­родный этап энерге­тического обмена; Б) синтез АТФ; синтез специфи­ческих белков
4	Комплекс (аппарат) Гольджи	Образован комплексом биоло­гических мембран в виде узких каналов, расширяющихся на концах в цистерны, от которых отпочковываются пузырьки. Каналы напоминают стопку наложенных друг на друга ру­лонов (диктиосом)	Концентрация, обезвоживание и уплотнение веществ, предназначенных на экспорт; Б) образование лизо- сом; сборка комплекс ­ных органических соединений(липопро- теинов, гликолипидов и др.)
5	Лизосомы	Ограниченные биологической мембраной шаровидные тельца диаметром 0,2-1 мкм. Содер­жат около 40 гидролитических ферментов	А) Расщепляют пищевые вещества и бактерии, поступив­шие в клетку (гетеро- фагия); Б) разрушают временные органы эмбрионов, личинок и отмирающие структу­ры (аутофагия)
6	Пластиды Хяоропласты Хромо­пласты Лейкопласты	Размеры 5-10 мкм. Стенка образована двумя мембранами. Внутри находится строма, пронизанная параллельно рас­положенными мембранами — тилакоидами. В отдельных участках тилакоидов распола­гаются граны — замкнутые по­лости, содержащие хлорофилл. В строме располагаются ДНК и рибосомы. Строение, сходное с хлоропластами. Содержат пигмен­ты — каротиноиды. Строение, сходное с хлоропластами, не содержат пигментов	А) Фотосинтез’, Б) синтез специфи­ческих белков А) Придают окраску цветкам и плодам Синтез и накопле­ние бечков, жиров и углеводов
7	Клеточный центр (цен­тросома)	Расположен вблизи ядра. Со­стоит из двух центриолей, окруженных центросферой. Цилиндрические центриоли образованы 27 микротрубоч­ками, сгруппированными по три; центриоли расположены перпендикулярно друг к другу	А) Образование полюсов и веретена деления при митозе и мейозе
8	Вакуоли	Участки гиалоплазмы, огра­ниченные элементарной мем­браной. У растений содержат клеточный сок	А) У растений — поддерживают тур- горное давление; Б) у протистов — пищеварение и выделение продуктов диссимиляции
9	Органои­ды дви­жения	Жгутики и реснички. Содержат по 20 микротрубочек, образую­щих 9 пар по периферии и две одиночные в центре, покрыты элементарной мембраной. У ос­нования — базальные тельца, образующие микротрубочки	А) Для движения протистов, бактерий, сперматозоидов и ресничных червей; Б) в дыхательных пу­тях — для удаления попавших инородных частиц

Включения

Включения - временные образования, которые появляются и исчезают в процессе жизнедеятельности клетки. Различают плотные включения (гранулы, кристаллы) и с жидким содержимым (вакуоли). Условно включения разделяются на трофические, секреторные и специфические.

К трофическим относят капли жира, гранулы гликогена, белка, липофусцина, липохромов, кристаллы холестерина, крахмал в растительной клетке.

Секреторные включения находятся в железистых клетках в виде гранул. Они обычно липидной, белковой или полисахаридной природы. Нередко гранулы содержат биологически активные вещества (ферменты, гормоны). Примером может служить инсулин в клетках поджелудочной железы.

Специфические включения делятся на группы. Это витамины, яды, эфирные масла, антибиотики, экскреторные вещества (мочевина, серотонин (биологически активные вещества), пигменты.

Прокариотическая клетка:

-отсутствие ядра, ограниченного мембраной;

-размещение генетического материала в одной хромосоме — одной кольцевой молекуле ДНК, расположенной в ядерной области цитоплазмы, называемой нуклеоидом;

-отсутствие мембранных органелл;

-выполнение функций отсутствующих органелл мезосомами — структурами, сформированными -путем впячивания плазматической мембраны;

-наличие жесткой защитной оболочки — клеточной стенки, под которой находится цитоплазматическая мембрана;

-размножение, путем простого деления надвое (амитоз); отсутствие митоза и мейоза;

-наличие рибосом, включений (гликоген, липиды и др.).

 

Отличительные признаки про- и эукариотических клеток

№	Признак	Прокариоты	Эукариоты
1	Цитоплазматическая мембрана	Есть	Есть
2	Клеточная стенка	Есть	У животных нет, у расте­ний есть
3	Ядерная оболочка	Нет	Есть
4	Митохондрии	Нет	Есть
5	Комплекс Гольджи	Нет	Есть
6	ЭПС	Нет	Есть
7	Лизосомы	Нет	Есть
8	Мезосомы	Есть	Нет
9	Рибосомы	Есть	Есть
10	Хромосомы	Нет (кольцевая молекула ДНК)	Набор хромосом (ДНК+белок)
11	Способ размножения	Простое бинар­ное деление	Митоз, амитоз, мейоз