Клітини живих організмів. Клітинна будова організму Відомості про клітину

Форми клітин дуже різноманітні. У одноклітинних кожна клітина – окремий організм. Її форма та особливості будови пов'язані з умовами середовища, в яких живе дане одноклітинне, з його способом життя.

Відмінності у будові клітин

Тіло кожної багатоклітинної тварини та рослини складається з клітин, різних по зовнішньому виглядущо пов'язано з їх функціями. Так, у тварин відразу можна відрізнити нервову клітину від м'язової або епітеліальної клітини (епітелій-покривна тканина). У рослин неоднакова будова клітини листя, стебла тощо.
Такі ж мінливі і розміри клітин. Найдрібніші з них (деякі) не перевищують 0,5 мкм. Величина клітин багатоклітинних організмів коливається від декількох мікрометрів (діаметр лейкоцитів людини 3-4 мкм, діаметр еритроцитів - 8 мкм) до величезних розмірів (відростки однієї нервової клітини людини мають довжину більше 1 м ). У більшості клітин рослин та тварин величина їх діаметра коливається від 10 до 100 мкм.
Незважаючи на різноманітність будови форм і розмірів, всі живі клітини будь-якого організму подібні до багатьох ознак внутрішньої будови. Клітина- Складна цілісна фізіологічна система, в якій здійснюються всі основні процеси життєдіяльності: і енергії, дратівливість, зростання та самовідтворення.

Основні компоненти у будову клітини

Основні загальні компоненти клітини – зовнішня мембрана, цитоплазма та ядро. Клітина може жити і нормально функціонувати лише за наявності всіх цих компонентів, які тісно взаємодіють один з одним та з навколишнім середовищем.

Малюнок. 2. Будова клітини: 1 - ядро, 2 - ядерце, 3 - ядерна мембрана, 4 - цитоплазма, 5 - апарат Гольджі, 6 - мітохондрії, 7 - лізосоми, 8-ендоплазматична мережа, 9 - рибосоми, 10 - клітинна мембрана

Будова зовнішньої мембрани.Вона є тонкою (близько 7,5 нм2 товщиною) тришаровою оболонкою клітини, видимою лише в електронному мікроскопі. Два крайні шари мембрани складаються з білків, а середній утворений жироподібними речовинами. У мембрані є дуже дрібні пори, завдяки чому вона легко пропускає одні речовини та затримує інші. Мембрана бере участь у фагоцитозі (захоплення клітиною твердих частинок) та в піноцитозі (захоплення клітиною крапельок рідини з розчиненими в ній речовинами). Таким чином мембрана зберігає цілісність клітини і регулює надходження речовин з навколишнього середовища в клітину та з клітини в навколишнє середовище.
На своїй внутрішньої поверхнімембрана утворює вп'ячування та розгалуження, що глибоко проникають всередину клітини. Через них зовнішня мембрана пов'язана з оболонкою ядра, З іншого боку, мембрани сусідніх клітин, утворюючи взаємно прилеглі вп'ячування і складки, дуже тісно і надійно з'єднують клітини в багатоклітинні тканини.

Цитоплазмає складною колоїдною системою. Її будова: прозорий напіврідкий розчин та структурні утворення. Спільними для всіх клітин структурними утвореннями цитоплазми є: мітохондрії, ендоплазматична мережа, комплекс Гольджі та рибосоми (рис. 2). Всі вони разом з ядром є центрами тих чи інших біохімічних процесів, у сукупності складових у клітині. Ці процеси надзвичайно різноманітні та протікають одночасно у мікроскопічно малому обсязі клітини. З цим пов'язана загальна особливість внутрішньої будови всіх структурних елементів клітини: попри малі розміри, вони мають велику поверхню, де розташовуються біологічні каталізатори (ферменти) і здійснюються різні біохімічні реакції.

Мітохондрії(Малюнок. 2, 6) - енергетичні центри клітини. Це дуже дрібні, але добре видимі у світловому мікроскопі тільця (довжина 02-70 мкм). Вони знаходяться в цитоплазмі і значно варіюють за формою та числом у різних клітинах. Рідкий вміст мітохондрій містить дві тришарові оболонки, кожна з яких має таку ж будову, як і зовнішня мембрана клітини. Внутрішня оболонка мітохондрії утворює численні вп'ячування та неповні перегородки всередині тіла мітохондрії (рис. 3). Ці вп'ячування називаються христами. Завдяки їм при малому обсязі досягається різке збільшення поверхонь, на яких здійснюються біохімічні реакції і серед них насамперед реакції накопичення та звільнення енергії за допомогою ферментативного перетворення адено-зиндифосфорної кислоти на аденозинтрифосфорну кислоту і навпаки.

Малюнок. 3. Схема будови мітохондрії: 1 – зовнішня оболонка. 2 - внутрішня оболонка; 3 - гребені оболонки, спрямовані всередину мітохондрії

Ендоплазматична мережа(Рисунок. 2, 8) являє собою багаторазово розгалужені вп'ячування зовнішньої мембрани клітини. Мембрани ендоплазматичної мережі зазвичай розташовані попарно, а між ними утворюються канальці, які можуть розширюватися у значніші порожнини, заповнені продуктами біосинтезу. Навколо ядра мембрани, що становлять ендоплазматичну мережу, безпосередньо переходять у зовнішню мембрану ядра. Таким чином, ендоплазматична мережа пов'язує докупи всі частини клітини. У світловому мікроскопі при огляді будови клітини ендоплазматична мережа не видно.

У будову клітини розрізняють шорсткуі гладкуендоплазматичну мережу. Шорстка ендоплазматична мережа густо оточена рибосомами, де відбувається синтез білків. Гладка ендоплазматична мережа позбавлена ​​рибосом і в ній здійснюються синтез жирів та вуглеводів. По канальцях ендоплазматичної мережі здійснюється внутрішньоклітинний обмін речовинами, що синтезуються у різних частинах клітини, а також обмін між клітинами. Разом з тим ендоплазматична мережа як більш щільне структурне утворення виконує функцію кістяка клітини, надаючи її формі певної стійкості.

Рибосоми(рис. 2, 9) знаходяться як у цитоплазмі клітини, так і в її ядрі. Це дрібні зернятка діаметром близько 15-20 їм, що робить їх невидимими у світловому мікроскопі. У цитоплазмі основна маса рибосом зосереджена на поверхні канальців шорсткої ендоплазматичної мережі. Функція рибосом полягає у найвідповідальнішому для життєдіяльності клітини та організму в цілому процесі – у синтезі білків.

Комплекс Гольджі(Малюнок. 2, 5) спочатку був знайдений тільки в тваринних клітинах. Однак останнім часом і у рослинних клітинах виявлено аналогічні структури. Будова структури комплексу Гольджі близька до структурних утворень ендоплазматичної мережі: це різної форми канальці, порожнини та бульбашки, утворені тришаровими мембранами. Крім того, до комплексу Гольджі входять досить великі вакуолі. Вони накопичуються деякі продукти синтезу, насамперед ферменти і гормони. У певні періоди життєдіяльності клітини ці зарезервовані речовини можуть бути виведені з цієї клітини через ендоплазматичну мережу та залучені до обмінних процесів організму в цілому.

Клітинний центр- освіта, досі описана тільки в клітинах тварин та нижчих рослин. Він складається з двох центріолей, Будівля кожної з яких являє собою циліндрик розміром до 1 мкм. Центріолі відіграють важливу роль у мітотичному розподілі клітин. Крім описаних постійних структурних утворень, у цитоплазмі різних клітин періодично з'являються ті чи інші включення. Це крапельки жиру, крохмальні зерна, кристали білків особливої ​​форми (алейронові зерна) та ін. У великій кількості такі включення зустрічаються в клітинах тканин, що запасають. Однак і в клітинах інших тканин такі включення можуть бути як тимчасовий резерв поживних речовин.

Ядро(рис. 2, 1), як і цитоплазма із зовнішньою мембраною,- обов'язковий компонент переважної більшості клітин. Лише в деяких бактерій, при розгляді будови їх клітин, не вдалося виявити структурно оформлене ядро, але в їх клітинах виявлено всі хімічні речовини, властиві ядрам інших організмів. Немає ядер у деяких спеціалізованих клітинах, які втратили здатність ділитися (еритроцити ссавців, ситоподібні трубки флоеми рослини). З іншого боку, є багатоядерні клітини. Ядро відіграє дуже важливу роль у синтезі білків-ферментів, передачі спадкової інформації з покоління в покоління, в процесах індивідуального розвитку організму.

Ядро клітини, що не ділиться, має ядерну оболонку. Вона складається із двох тришарових мембран. Зовнішня мембрана пов'язана через ендоплазматичну мережу з клітинною мембраною. Через всю цю систему здійснюється постійний обмін речовинами між цитоплазмою, ядром та середовищем, що оточує клітину. Крім того, в оболонці ядра є пори, через які здійснюється зв'язок ядра з цитоплазмою. Усередині ядро ​​заповнене ядерним соком, у якому знаходяться глибки хроматину, ядерця та рибосоми. Хроматин утворений білком та ДНК. Це той матеріальний субстрат, який перед розподілом клітини оформляється у хромосоми, які видно у світловому мікроскопі.

Хромосоми- постійні за кількістю і формою освіти, однакові всім організмів цього виду. Перераховані вище функції ядра насамперед пов'язані з хромосомами, а точніше - з ДНК, що входить до їх складу.

Ядрішко(рисунок. 2,2) у кількості одного або декількох присутній в ядрі клітини, що не ділиться і добре видно у світловому мікросколі. У момент поділу клітини воно зникає. Останнім часом з'ясована величезна роль ядерця: у ньому формуються рибосоми, які потім з ядра надходять у цитоплазму і здійснюють синтез білків.

Все сказане однаково відноситься і до клітин тварин, і до клітин рослин. У зв'язку зі специфікою обміну речовин, зростання та розвитку рослин і тварин у будові клітин тих та інших є додаткові структурні особливості, що відрізняють рослинні клітини від клітин тварин. Докладніше про це написано в розділах «Ботаніка» та «Зоологія»; тут же відзначимо лише найзагальніші відмінності.

Кліткам тварин, крім перерахованих складових частин, у будові клітини, властиві особливі утворення - лізосоми. Це ультрамікроскопічні бульбашки у цитоплазмі, наповнені рідкими травними ферментами. Лізосоми здійснюють функцію розщеплення речовин їжі більш прості хімічні речовини. Є окремі вказівки, що лізосоми зустрічаються і рослинних клітинах.
Найхарактерніші структурні елементи рослинних клітин (крім тих загальних, які притаманні всім клітинам) - пластиди. Вони існують у трьох формах: зелені хлоропласти, червоно-оранжево-жовті
хромопласти та безбарвні лейкопласти. Лейкопласти за певних умов можуть перетворюватися на хлоропласти (зелення бульби картоплі), а хлоропласти в свою чергу можуть ставати хромопластами (осіннє пожовтіння листя).

Малюнок. 4. Схема будови хлоропласту: 1 – оболонка хлоропласту, 2 – групи пластинок, в яких відбувається процес фотосинтезу

Хлоропласти(Рисунок 4) являють собою «фабрику» первинного синтезу органічних речовин з неорганічних за рахунок сонячної енергії. Це невеликі тільця досить різноманітної форми, завжди зеленого кольору, завдяки присутності хлорофілу. Будова хлоропластів у клітині: мають внутрішню структуру, що забезпечує максимальний розвиток вільних поверхонь. Ці поверхні створюються численними тонкими пластинками, скупчення яких усередині хлоропласту.
З поверхні хлоропласт, як та інші структурні елементи цитоплазми, покритий подвійною мембраною. Кожна їх у свою чергу тришарова, як і зовнішня мембрана клітини.

В основі практично всіх живих організмів лежить найпростіша одиниця – клітина. Фото цієї крихітної біосистеми, а також відповіді на самі цікаві питанняви зможете знайти у цій статті. Яка структура та розміри клітини? Які функції вона виконує в організмі?

Клітина – це...

Вченим невідомий певний час виникнення перших живих клітин на нашій планеті. В Австралії було знайдено їхні залишки віком 3,5 мільярда років. Проте точно встановити їхню біогенність так і не вдалося.

Клітина - це найпростіша одиниця у будові багатьох живих організмів. Винятком є ​​лише віруси та віроїди, які належать до неклітинних форм життя.

Клітина - це структура, яка здатна існувати автономно та самовідтворюватися. Її розміри можуть бути різними – від 0,1 до 100 мкм та більше. Однак варто відзначити, що незапліднені яйця пернатих теж можна вважати клітинами. Таким чином, найбільшою за розміром клітиною Землі вважатимуться страусине яйце. У діаметрі воно може сягати 15 сантиметрів.

Наука, що вивчає особливості життєдіяльності та структуру клітини організму, називається цитологією (або клітинною біологією).

Відкриття та дослідження клітини

Роберт Гук – англійський вчений, який відомий усім нам зі шкільного курсу фізики (саме він відкрив закон про деформацію пружних тіл, який був названий його ім'ям). Крім цього, саме він першим побачив живі клітини, розглядаючи через свій мікроскоп зрізи коркового дерева. Вони нагадали йому бджолині стільники, тож він назвав їхній cell, що в перекладі з англійської означає "осередок".

Клітинна структура рослин було підтверджено пізніше (наприкінці XVII століття) багатьма дослідниками. А ось на організми тварин клітинна теорія була поширена лише на початку ХІХ століття. Приблизно тоді вчені серйозно зацікавилися вмістом (структурою) клітин.

Детально розглянути клітину та її структуру дозволили потужні світлові мікроскопи. Вони й досі залишаються основним інструментом у дослідженні цих систем. А поява минулого століття електронних мікроскопів дала можливість біологам вивчати і ультраструктуру клітин. Серед методів їх дослідження також можна виділити біохімічні, аналітичні та препаративні. Також ви можете дізнатися, як виглядає жива клітка - фото наведено у статті.

Хімічна структура клітини

До складу клітини входить безліч різних речовин:

• органогени;
• макроелементи;
• мікро- та ультрамікроелементи;
• вода.

Близько 98% хімічного складу клітини становлять так звані органогени (вуглець, кисень, водень та азот), ще 2% – макроелементи (магній, залізо, кальцій та інші). Мікро- та ультрамікроелементи (цинк, марганець, уран, йод тощо) - не більше 0,01% усієї клітини.

Прокаріоти та еукаріоти: основні відмінності

Виходячи з особливостей структури клітини, всі живі організми на Землі поділяються на два надцарства:

• прокаріоти – більш примітивні організми, які сформувалися еволюційним шляхом;
• еукаріоти – організми, клітинне ядро ​​яких є повністю оформленим (організм людини також відноситься до еукаріотів).

Основні відмінності клітини еукаріотів від прокаріотів:

• більші розміри (10-100 мкм);
• спосіб поділу (мейоз або мітоз);
• тип рибосом (80S-рибосоми);
• тип джгутиків (у клітинах організмів еукаріотів джгутики складаються з мікротрубочок, які оточені мембраною).

Будова клітини еукаріоту

До структури еукаріотичної клітини входять такі органоїди:

• ядро;
• цитоплазма;
• апарат Гольджі;
• лізосоми;
• центріолі;
• мітохондрії;
• рибосоми;
• везикули.

Ядро – це головний структурний елемент клітини еукаріотів. Саме у ньому зберігається вся генетична інформація про конкретний організм (у молекулах ДНК).

Цитоплазма - особлива речовина, в якій міститься ядро ​​та всі інші органоїди. Завдяки спеціальній мережі мікротрубочок, вона забезпечує переміщення речовин усередині клітини.

Апарат Гольджі – це система плоских цистерн, у яких постійно дозрівають білки.

Лізосоми – маленькі тільця з одиночною мембраною, основна функція яких – розщеплювати окремі органоїди клітини.

Рибосоми – універсальні ультрамікроскопічні органоїди, призначенням яких є синтез білків.

Мітохондрії – це своєрідні "легкі" клітини, а також її головне джерело енергії.

Основні функції клітини

Клітина живого організму покликана виконувати кілька найважливіших функцій, які забезпечують життєдіяльність цього організму.

Найважливішою функцією клітини є обмін речовин. Так, саме вона розщеплює складні речовини, перетворюючи їх на прості, а також синтезує складніші сполуки.

Крім цього, всі клітини здатні реагувати на вплив зовнішніх подразнюючих факторів (температура, світло і таке інше). Більшість із них також мають здатність до регенерації (самовідновлення) за допомогою поділу.

Нервові клітини також можуть реагувати на зовнішні подразники шляхом утворення біоелектричних імпульсів.

Усі вищезгадані функції клітини забезпечують життєдіяльність організму.

Висновок

Отже, клітина – це найменша елементарна жива система, яка є основною одиницею у будові будь-якого організму (тварини, рослини, бактерії). У її будові виділяють ядро ​​та цитоплазму, в якій містяться всі органоїди (клітинні структури). Кожен із них виконує свої певні функції.

Розмір клітини коливається у межах - від 0,1 до 100 мікрометрів. Особливості будови та життєдіяльності клітин вивчає спеціальна наука – цитологія.

Біологія клітини загалом відома кожному зі шкільної програми. Пропонуємо вам згадати вивчене колись, а також відкрити для себе щось нове про неї. Назва "клітина" була запропонована ще в 1665 англійцем Р. Гуком. Однак лише у 19 столітті її почали вивчати систематично. Вчених зацікавила, серед іншого, роль клітини в організмі. Вони можуть бути у складі безлічі різних органів та організмів (ікринок, бактерій, нервів, еритроцитів) або бути самостійними організмами (найпростішими). Незважаючи на все їхнє різноманіття, у функціях та будові їх виявляється багато спільного.

Функції клітини

Всі вони різні за формою і найчастіше за функціями. Можуть відрізнятися досить сильно і клітини тканин та органів одного організму. Однак біологія клітини виділяє функції, які притаманні всім їхнім різновидам. Саме тут завжди відбувається синтез білків. Цей процес контролюється клітиною, яка не синтезує білки, по суті мертва. Жива клітина - це та, компоненти якої постійно змінюються. Проте основні класи речовин у своїй залишаються незмінними.

Усі процеси у клітині здійснюються з використанням енергії. Це харчування, дихання, розмноження, обмін речовин. Тому жива клітина характеризується тим, що в ній постійно відбувається енергетичний обмін. Кожна з них має загальну найважливішу властивість - здатність запасати енергію і витрачати її. Серед інших функцій можна відзначити поділ і подразливість.

Всі живі клітини можуть реагувати на хімічні або фізичні зміни середовища, що їх оточує. Ця властивість називається збудливістю чи дратівливістю. У клітинах при збудженні змінюється швидкість розпаду речовин та біосинтезу, температура, споживання кисню. У цьому стані виконують функції, властиві їм.

Будова клітини

Її будова досить складна, хоча вона вважається найпростішою формою життя у такій науці, як біологія. Клітини розташовані у міжклітинній речовині. Воно забезпечує їм дихання, живлення та механічну міцність. Ядро та цитоплазма – основні складові частини кожної клітини. Кожна з них покрита мембраною, будівельний елемент якої - молекула. Біологія встановила, що мембрана складається з багатьох молекул. Вони розташовані у кілька шарів. Завдяки мембрані речовини проникають вибірково. У цитоплазмі знаходяться органоїди – найдрібніші структури. Це ендоплазматична мережа, мітохондрії, рибосоми, клітинний центр, комплекс Гольджі, лізосоми. Ви краще зрозумієте, як виглядають клітини, вивчивши малюнки, представлені у цій статті.

Мембрана

Ендоплазматична мережа

Цей органоїд був названий так через те, що він знаходиться в центральній частині цитоплазми (з грецької мови слово "ендон" перекладається як "всередині"). ЕПС - дуже розгалужена система бульбашок, трубочок, канальців різної форми та величини. Вони відмежовані від мембран.

Розрізняються два види ЕПС. Перший - гранулярна, що складається з цистерн та канальців, поверхня яких усіяна гранулами (зернятками). Другий вид ЕПС – агранулярна, тобто гладка. Гранами є рибосоми. Цікаво, що в основному гранулярна ЕПС спостерігається у клітинах зародків тварин, тоді як у дорослих форм вона зазвичай агранулярна. Як відомо, рибосоми є місцем синтезу білка у цитоплазмі. Виходячи з цього, можна припустити, що гранулярна ЕПС буває переважно в клітинах, де відбувається активний синтез білка. Агранулярна мережа, як вважається, представлена ​​в основному в тих клітинах, де протікає активний синтез ліпідів, тобто жирів та різних жироподібних речовин.

І той і інший вид ЕПС не просто бере участь у синтезі органічних речовин. Тут ці речовини накопичуються, і навіть транспортуються до необхідних місць. ЕПС також регулює обмін речовин, який відбувається між навколишнім середовищем та клітиною.

Рибосоми

Мітохондрії

До енергетичних органоїдів відносяться мітохондрії (на фото вище) та хлоропласти. Мітохондрії – це своєрідні енергетичні станції кожної клітини. Саме в них витягується енергія з живильних речовин. Мітохондрії мають мінливу форму, проте найчастіше це гранули чи нитки. Число та розміри їх непостійні. Це залежить від того, яка функціональна активність тієї чи іншої клітини.

Якщо розглянути електронну мікрофотографію, можна побачити, що мітохондрії мають дві мембрани: внутрішню і зовнішню. Внутрішня утворює вирости (кристи), вистелені ферментами. Завдяки наявності христ загальна поверхня мітохондрій збільшується. Це важливо для того, щоб діяльність ферментів протікала активно.

У мітохондріях вчені виявили специфічні рибосоми та ДНК. Це дозволяє цим органоїдам самостійно розмножуватися у процесі поділу клітини.

Хлоропласти

Що стосується хлоропластів, то формою це диск або куля, що має подвійну оболонку (внутрішню і зовнішню). Усередині цього органоїду також є рибосоми, ДНК та грани - особливі мембранні утворення, пов'язані як із внутрішньою мембраною, так і між собою. Хлорофіл знаходиться саме в мембранах гран. Завдяки йому енергія сонячного світла перетворюється на хімічну енергію аденозинтрифосфат (АТФ). У хлоропластах вона використовується для синтезу вуглеводів (утворюються з води та вуглекислого газу).

Погодьтеся, подану вище інформацію потрібно знати не тільки для того, щоб скласти тест з біології. Клітина – це будівельний матеріал, з якого складається наш організм. Та й вся жива природа – складна сукупність клітин. Як бачите, у яких виділяється безліч складових частин. На перший погляд може здатися, що вивчити будову клітини – непросте завдання. Однак якщо розібратися, ця тема не така вже й складна. Її необхідно знати, щоб добре розумітися на такій науці, як біологія. Склад клітини - одна з основних її тем.

Клітина – це єдина жива система, що складається з двох нерозривно пов'язаних частин – цитоплазми та ядра (кол. табл. XII).

Цитоплазма- це внутрішнє напіврідке середовище, в якому розташоване ядро ​​та всі органоїди клітини. Вона має дрібнозернисту структуру, пронизану численними тонкими нитками. У ній містяться вода, розчинені солі та органічні речовини. Основна функція цитоплазми – об'єднувати в одне ціле та забезпечувати взаємодію ядра та всіх органоїдів клітини.

Зовнішня мембранаоточує клітину тонкою плівкою, що складається з двох шарів білка, між якими розташований жировий шар. Вона пронизана численними дрібними порами, якими здійснюється обмін іонами і молекулами між клітиною і середовищем. Товщина мембрани 7,5-10 нм, діаметр пір 0,8-1 нм. У рослин поверх неї утворюється оболонка з клітковини. Основні функції зовнішньої мембрани - обмежувати внутрішнє середовище клітини, захищати її від пошкоджень, регулювати надходження іонів і молекул, виводити продукти обміну та речовини, що синтезуються (секрети), з'єднувати клітини і тканини (за рахунок виростів і складок). Зовнішня мембрана забезпечує проникнення у клітину великих частинок шляхом фагоцитозу (див. розділи в «Зоології» - «Найпростіші», в «Анатомії» - «Кров»). Аналогічним чином відбувається поглинання клітиною крапель рідини – піноцитоз (від грец. «піно» – п'ю).

Ендоплазматична мережа(ЕПС) - це складна система каналів і порожнин, що складається з мембран, що пронизують всю цитоплазму. ЕПС буває двох типів - гранульована (шорстка) і гладка. На мембранах гранульованої мережі розташовується безліч найдрібніших тілець - рибосом; у гладенькій мережі їх немає. Основна функція ЕПС - участь у синтезі, накопиченні та транспортуванні основних органічних речовин, що виробляються клітиною. Білок синтезується в гранульованій, а вуглеводи та жири – у гладкій ЕПС.

Рибосоми- дрібні тільця, діаметром 15-20 нм, що складаються із двох частинок. У кожній клітці їх сотні тисяч. Більшість рибосом розташовуються на мембранах гранульованої ЕПС, а частина – у цитоплазмі. До їх складу входять білки та р-РНК. Основна функція рибосом – синтез білка.

Мітохондрії- це дрібні тільця розміром 0,2-0,7 мкм. Їх кількість у клітці сягає кількох тисяч. Вони часто змінюють форму, розміри та місце розташування в цитоплазмі, переміщаючись у найбільш активну їх частину. Зовнішній покрив мітохондрії складається із двох тришарових мембран. Зовнішня мембрана гладка, внутрішня - утворює численні вирости, у яких розташовуються дихальні ферменти. Внутрішня порожнина мітохондрій заповнена рідиною, в якій розміщуються рибосоми, ДНК та РНК. Нові мітохондрії утворюються при розподілі старих. Основна функція мітохондрій – синтез АТФ. Вони синтезується невелика кількість білків, ДНК і РНК.

Пластидивластиві лише клітинам рослин. Розрізняють три види пластид - хлоропласти, хромопласти та лейкопласти. Вони здатні до взаємного переходу один одного. Розмножуються пластиди шляхом розподілу.

Хлоропласти(60) мають зелений колір, овальну форму. Розмір їх 4-6 мкм. З поверхні кожен хлоропласт обмежений двома тришаровими мембранами – зовнішньою та внутрішньою. Усередині він заповнений рідиною, в якій розташовуються кілька десятків особливих, пов'язаних між собою циліндричних структур - гран, а також рибосоми, ДНК та РНК. Кожна грана складається з кількох десятків накладених один на одного плоских мішечків із мембран. На поперечному розрізі вона має округлу форму діаметр її 1 мкм. У гранах зосереджено весь хлорофіл, у яких відбувається процес фотосинтезу. Вуглеводи, що при цьому утворюються, спочатку накопичуються в хлоропласті, потім надходять в цитоплазму, а з неї - в інші частини рослини.

Хромопластивизначають червоне, помаранчеве та жовте забарвлення квітів, плодів та осіннього листя. Вони мають форму багатогранних кристалів, розміщених у цитоплазмі клітини.

Лейкопластибезбарвні. Вони містяться в незабарвлених частинах рослин (стеблах, бульбах, коренях), мають округлу або паличкоподібну форму (розміром 5-6 мкм). Вони відкладаються запасні речовини.

Клітинний центрвиявлений у клітинах тварин та нижчих рослин. Він складається з двох маленьких циліндрів – центріолей (діаметром близько 1 мкм), розташованих перпендикулярно один одному. Стінки їх складаються з коротких трубочок, порожнина заповнена напіврідкою речовиною. Основна їхня роль - утворення веретена поділу та рівномірний розподіл хромосом по дочірніх клітинах.

Комплекс Гольджіотримав назву на ім'я італійського вченого, який вперше відкрив його в нервових клітинах. Він має різноманітну форму і складається з обмежених мембранами порожнин, що відходять від них трубочок і розташованих на кінцях бульбашок. Основна функція - накопичення та виведення органічних речовин, що синтезуються в ендоплазматичній мережі, утворення лізосом.

Лізосоми- Округлі тільця діаметром близько 1 мкм. З поверхні лізосома обмежена тришаровою мембраною, всередині її знаходиться комплекс ферментів, здатних розщеплювати вуглеводи, жири та білки. У клітці є кілька десятків лізосом. Нові лізосоми утворюються у комплексі Гольджі. Їхня основна функція - перетравлення їжі, що потрапила в клітину шляхом фагоцитозу, і видалення відмерлих органоїдів.

Органоїди руху- джгутики та вії - являють собою вирости клітини та мають однотипну будову у тварин та рослин (спільність їх походження). Рух багатоклітинних тварин забезпечується скороченням м'язів. Основною структурною одиницею м'язової клітини є міофібрили – тонкі нитки завдовжки більше 1 см, діаметром 1 мкм, розташовані пучками вздовж м'язового волокна.

Клітинні включення- вуглеводи, жири та білки – відносяться до непостійних компонентів клітини. Вони періодично синтезуються, накопичуються в цитоплазмі як запасні речовини і використовуються в процесі життєдіяльності організму.

Вуглеводи концентруються в зернах крохмалю (у рослин) та глікогену (у тварин). Їх багато в клітинах печінки, бульбах картоплі та інших органах. Жири накопичуються у вигляді крапель у насінні рослин, підшкірній клітковині, сполучній тканині і т. д. Білки відкладаються у вигляді зерен у яйцеклітинах тварин, насінні рослин та інших органах.

Ядро- один із найважливіших органоїдів клітини. Від цитоплазми його відокремлює ядерна оболонка, що складається з двох тришарових мембран, між якими розташовується вузька смужка з напіврідкої речовини. Через пори ядерної оболонки здійснюється обмін речовин між ядром та цитоплазмою. Порожнина ядра заповнена ядерним соком. У ньому знаходяться ядерце (одне або кілька), хромосоми, ДНК, РНК, білки та вуглеводи. Ядрішко - округле тільце від 1 до 10 мкм і більше; у ньому синтезується РНК. Хромосоми видно тільки в клітинах, що діляться. В інтерфазному (якому не ділиться) ядрі вони присутні у вигляді тонких довгих ниток хроматину (сполуки ДНК з білком). У них укладено спадкову інформацію. Число і форма хромосом у кожного виду тварин та рослин суворо визначені. Соматичні клітини, з яких складаються всі органи та тканини, містять диплоїдний (подвійний) набір хромосом (2 n); статеві клітини (гамети) – гаплоїдний (одинарний) набір хромосом (n). Диплоїдний набір хромосом в ядрі соматичної клітини створюється з парних (однакових), гомологічних хромосом. Хромосоми різних пар (негомологічні)відрізняються один від одного за формою, місцем розташування центроміриі вторинних перетяжок.

Прокаріоти- Це організми з дрібними, примітивно влаштованими клітинами, без чітко вираженого ядра. До них відносяться синьо-зелені водорості, бактерії, фаги та віруси. Віруси є молекулами ДНК або РНК, покриті білковою оболонкою. Вони такі малі, що їх можна розглянути лише в електронний мікроскоп. У них відсутні цитоплазма, мітохондрії та рибосоми, тому вони не здатні синтезувати білок та енергію, необхідні для їхньої життєдіяльності. Потрапивши у живу клітину та використовуючи чужі органічні речовини та енергію, вони нормально розвиваються.

Еукаріоти- організми з більшими типовими клітинами, що містять усі основні органоїди: ядро, ендоплазматичну мережу, мітохондрії, рибосоми, комплекс Гольджі, лізосоми та інші. До еукаріотів відносяться всі інші рослинні та тваринні організми. Їхні клітини мають подібний тип будови, що переконливо доводить єдність їхнього походження.

Хімічний склад живих організмів

Хімічний склад живих організмів можна виразити у двох видах: атомний та молекулярний. Атомний (елементний) склад показує співвідношення атомів елементів, що входять до живих організмів. Молекулярний (речовий) склад відбиває співвідношення молекул речовин.

Хімічні елементи входять до складу клітин у вигляді іонів та молекул неорганічних та органічних речовин. Найважливіші неорганічні речовини в клітині - вода та мінеральні солі, найважливіші органічні речовини - вуглеводи, ліпіди, білки та нуклеїнові кислоти.

Вода – переважний компонент всіх живих організмів. Середній вміст води у клітинах більшості живих організмів становить близько 70%.

Мінеральні солі у водному розчині клітини дисоціюють на катіони та аніони. Найбільш важливі катіони - К+, Са2+, Mg2+, Na+, NHJ, аніони - Cl-, SO2-, HPO2-, H2PO-, НСО-, NO-.

Вуглеводи - органічні сполуки, які з однієї чи багатьох молекул простих цукрів. Вміст вуглеводів у тварин клітинах становить 1-5%, а деяких клітинах рослин досягає 70%.

Ліпіди - жири та жироподібні органічні сполуки, практично нерозчинні у воді. Їх вміст у різних клітинах сильно варіює: від 2-3 до 50-90% у клітинах насіння рослин та жирової тканини тварин.

Білки – це біологічні гетерополімери, мономерами яких є амінокислоти. У освіті білків бере участь лише 20 амінокислот. Вони називаються фундаментальними, чи основними. Деякі з амінокислот не синтезуються в організмах тварин і людини і повинні надходити з рослинною їжею(Вони називаються незамінними).

Нуклеїнові кислоти. Існує два типи нуклеїнових кислот: ДНК та РНК. Нуклеїнові кислоти – полімери, мономерами яких служать нуклеотиди.

Будова клітини

Становлення клітинної теорії

• Роберт Гук у 1665 році виявив клітини у зрізі пробки та вперше застосував термін «клітина».
• Антоні ван Левенгук відкрив одноклітинні організми.
• Маттіас Шлейден у 1838 році та Томас Шванн у 1839 році сформулювали основні положення клітинної теорії. Однак вони помилково вважали, що клітини виникають із первинної неклітинної речовини.
• Рудольф Вірхов 1858 року довів, що це клітини утворюються з інших клітин шляхом клітинного поділу.

Основні положення клітинної теорії

1. Клітина є структурною одиницею всього живого. Усі живі організми складаються з клітин (виняток становлять віруси).
2. Клітина є функціональною одиницею всього живого. Клітина виявляє весь комплекс життєвих функцій.
3. Клітина є одиницею розвитку всього живого. Нові клітини утворюються лише внаслідок поділу вихідної (материнської) клітини.
4. Клітина є генетичною одиницею всього живого. У хромосомах клітини міститься інформація розвитку всього організму.
5. Клітини всіх організмів подібні до хімічного складу, будови та функцій.

Типи клітинної організації

Серед живих організмів лише віруси немає клітинного будови. Решта всіх організмів представлені клітинними формами життя. Розрізняють два типи клітинної організації: прокаріотичний та еукаріотичний. До прокаріотів належать бактерії, до еукаріотів - рослини, гриби та тварини.

Прокаріотичні клітини влаштовані порівняно легко. Вони не мають ядра, область розташування ДНК в цитоплазмі називається нуклеоїдом, єдина молекула ДНК кільцева і не пов'язана з білками, клітини менше еукаріотичних, до складу клітинної стінки входить глікопептид - муреїн, мембранні органели відсутні, їх функції виконують вп'ячування плазмат мікротрубочки відсутні, тому цитоплазма нерухома, а вії та джгутики мають особливу структуру.

Еукаріотичні клітини мають ядро, в якому знаходяться хромосоми - лінійні молекули ДНК, пов'язані з білками, в цитоплазмі розташовані різні мембранні органели.

Рослинні клітини відрізняються наявністю товстої целюлозної клітинної стінки, пластид, великої центральної вакуолі, що зміщує ядро ​​до периферії. Клітинний центр вищих рослин не містить центріолі. Запасним вуглеводом є крохмаль.

Клітини грибів мають клітинну оболонку, що містить хітин, у цитоплазмі є центральна вакуоль, відсутні пластиди. Тільки в деяких грибів у клітинному центрі трапляється центріоль. Основним резервним вуглеводом є глікоген.

Тварини мають, як правило, тонку клітинну стінку, не містять пластид і центральної вакуолі, для клітинного центру характерна центріоль. Запасним вуглеводом є глікоген.

Будова еукаріотичної клітини

Типова еукаріотична клітина складається з трьох компонентів: оболонки, цитоплазми та ядра.

Клітинна оболонка

Зовні клітина оточена оболонкою, основу якої становить плазматична мембрана, або плазмалема, що має типову будову та товщину 7,5 нм.

Клітинна оболонка виконує важливі та дуже різноманітні функції: визначає та підтримує форму клітини; захищає клітину від механічних впливів проникнення біологічних агентів, що ушкоджують; здійснює рецепцію багатьох молекулярних сигналів (наприклад, гормонів); обмежує внутрішній вміст клітини; регулює обмін речовин між клітиною та навколишнім середовищем, забезпечуючи сталість внутрішньоклітинного складу; бере участь у формуванні міжклітинних контактів та різноманітних специфічних випинання цитоплазми (мікроворсинок, вій, джгутиків).

Вуглецевий компонент у мембрані тваринних клітин називається глікокаліксом.

Обмін речовин між клітиною та навколишнім середовищем відбувається постійно. Механізми транспорту речовин у клітину і з неї залежать від розмірів частинок, що транспортуються. Малі молекули та іони транспортуються клітиною безпосередньо через мембрану у формі активного та пасивного транспорту.

Залежно від виду та напрямки розрізняють ендоцитоз та екзоцитоз.

Поглинання та виділення твердих та великих частинок отримало відповідно назви фагоцитоз та зворотний фагоцитоз, рідких або розчинених частинок – піноцитоз та зворотний піноцитоз.

Цитоплазма

Цитоплазма являє собою внутрішній вміст клітини і складається з гіалоплазми і різноманітних внутрішньоклітинних структур, що знаходяться в ньому.

Гіалоплазма (матрикс) – це водний розчин неорганічних та органічних речовин, здатний змінювати свою в'язкість та перебувають у постійному русі. Здатність до руху або течії цитоплазми називають циклозом.

Матрікс – це активне середовище, в якому протікають багато фізичних та хімічних процесів і яке поєднує всі елементи клітини в єдину систему.

Цитоплазматичні структури клітини представлені включеннями та органоїдами. Включення - відносно непостійні, що зустрічаються в клітинах деяких типів у певні моменти життєдіяльності, наприклад, як запас поживних речовин (зерна крохмалю, білків, краплі глікогену) або продуктів, що підлягають виділенню з клітини. Органоїди – постійні та обов'язкові компоненти більшості клітин, що мають специфічну структуру та виконують життєво важливу функцію.

До мембранних органоїдів еукаріотичної клітини відносять ендоплазматичну мережу, апарат Гольджі, мітохондрії, лізосоми, пластиди.

Ендоплазматична мережа. Вся внутрішня зона цитоплазми заповнена численними дрібними каналами і порожнинами, стінки яких є мембрани, подібні за своєю структурою з плазматичною мембраною. Ці канали розгалужуються, з'єднуються один з одним і утворюють мережу, що отримала назву ендоплазматичної мережі.

Ендоплазматична мережа неоднорідна за своєю будовою. Відомі два її типи — гранулярна та гладка. На мембранах каналів і порожнин гранулярної мережі розташовується безліч дрібних округлих тілець — рибосом, які надають мембранам шорсткого вигляду. Мембрани гладкої ендоплазматичної мережі не несуть рибосом своєї поверхні.

Ендоплазматична мережа виконує багато різноманітних функцій. Основна функція гранулярної ендоплазматичної мережі – участь у синтезі білка, що здійснюється у рибосомах.

На мембранах гладкої ендоплазматичної мережі відбувається синтез ліпідів та вуглеводів. Всі ці продукти синтезу накопичуються на каналах і порожнинах, а потім транспортуються до різних органоїдів клітини, де споживаються або накопичуються в цитоплазмі як клітинні включення. Ендоплазматична мережа пов'язує між собою основні органоїди клітини.

Апарат Гольджі

У багатьох клітинах тварин, наприклад, у нервових, він має форму складної мережі, розташованої навколо ядра. У клітинах рослин та найпростіших апарат Гольджі представлений окремими тільцями серповидної або паличкоподібної форми. Будова цього органоїду подібна до клітин рослинних і тварин організмів, незважаючи на різноманітність його форми.

До складу апарату Гольджі входять: порожнини, обмежені мембранами та розташовані групами (по 5-10); великі та дрібні бульбашки, розташовані на кінцях порожнин. Усі ці елементи становлять єдиний комплекс.

Апарат Гольджі виконує багато важливих функцій. По каналах ендоплазматичної мережі до нього транспортуються продукти синтетичної діяльності клітини – білки, вуглеводи та жири. Всі ці речовини спочатку накопичуються, а потім у вигляді великих і дрібних бульбашок надходять у цитоплазму і використовуються в самій клітині в процесі її життєдіяльності, або виводяться з неї і використовуються в організмі. Наприклад, у клітинах підшлункової залози ссавців синтезуються травні ферменти, які накопичуються у порожнинах органоїду. Потім утворюються бульбашки, наповнені ферментами. Вони виводяться з клітин у протоку підшлункової залози, звідки перетікають у порожнину кишечника. Ще одна важлива функція цього органоїду полягає в тому, що на його мембранах відбувається синтез жирів та вуглеводів (полісахаридів), які використовуються у клітині та які входять до складу мембран. Завдяки діяльності апарату Гольджі відбувається оновлення та зростання плазматичної мембрани.

Мітохондрії

У цитоплазмі більшості клітин тварин і рослин містяться дрібні тільця (0,2-7 мкм) - мітохондрії (грец. "Мітос" - нитка, "хондріон" - зерно, гранула).

Мітохондрії добре видно у світловий мікроскоп, за допомогою якого можна розглянути їх форму, розташування, порахувати кількість. Внутрішня будовамітохондрій вивчено за допомогою електронного мікроскопа. Оболонка мітохондрії складається з двох мембран – зовнішньої та внутрішньої. Зовнішня мембрана гладка, вона не утворює жодних складок та виростів. Внутрішня мембрана, навпаки, утворює численні складки, спрямовані в порожнину мітохондрії. Складки внутрішньої мембрани називають христами. Їх може бути від декількох десятків до кількох сотень, причому особливо багато христів у мітохондріях клітин, що активно функціонують, наприклад м'язових.

Мітохондрії називають «силовими станціями» клітин», оскільки їх основна функція — синтез аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ). Ця кислота синтезується в мітохондріях клітин всіх організмів і є універсальним джерелом енергії, необхідним для здійснення процесів життєдіяльності клітини і цілого організму.

Нові мітохондрії утворюються розподілом вже існуючих у клітині мітохондрій.

Лізосоми

Є невеликими округлими тільцями. Від цитоплазми кожна лізосома відмежована мембраною. Усередині лізосоми знаходяться ферменти, що розщеплюють білки, жири, вуглеводи, нуклеїнові кислоти.

До харчової частки, що надійшла в цитоплазму, підходять лізосоми, зливаються з нею, і утворюється одна травна вакуоль, усередині якої знаходиться харчова частка, оточена ферментами лізосом. Речовини, що утворилися в результаті перетравлення харчової частки, надходять у цитоплазму та використовуються клітиною.

Маючи здатність до активного перетравлення харчових речовин, лізосоми беруть участь у видаленні відмираючих у процесі життєдіяльності частин клітин, цілих клітин та органів. Утворення нових лізосом відбувається у клітині постійно. Ферменти, що містяться в лізосомах, як і всі інші білки синтезуються на рибосомах цитоплазми. Потім ці ферменти надходять каналами ендоплазматичної мережі до апарату Гольджі, в порожнинах якого формуються лізосоми. У такому вигляді лізосоми надходять до цитоплазми.

Пластиди

У цитоплазмі клітин всіх рослин знаходяться пластиди. У клітинах тварин пластиди відсутні. Розрізняють три основні типи пластид: зелені - хлоропласти; червоні, оранжеві та жовті - хромопласти; безбарвні - лейкопласти.

Обов'язковими більшості клітин є також органоїди, які мають мембранного будови. До них відносяться рибосоми, мікрофіламенти, мікротрубочки, клітинний центр.

Рибосоми. Рибосоми виявлено у клітинах усіх організмів. Це мікроскопічні тільця округлої форми діаметром 15-20 нм. Кожна рибосома складається з двох неоднакових за розмірами частинок, малої та великої.

В одній клітині міститься багато тисяч рибосом, вони розташовуються або на мембранах гранулярної ендоплазматичної мережі або вільно лежать у цитоплазмі. До складу рибосом входять білки та РНК. Функція рибосом – це синтез білка. Синтез білка - складний процес, який здійснюється не однією рибосомою, а цілою групою, що включає до кількох десятків об'єднаних рибосом. Таку групу рибосом називають полісомою. Синтезовані білки спочатку накопичуються в каналах та порожнинах ендоплазматичної мережі, а потім транспортуються до органоїдів та ділянок клітини, де вони споживаються. Ендоплазматична мережа та рибосоми, розташовані на її мембранах, є єдиним апаратом біосинтезу та транспортування білків.

Мікротрубочки та мікрофіламенти

Ниткоподібні структури, що складаються з різних скорочувальних білків і зумовлюють рухові функції клітини. Мікротрубочки мають вигляд порожнистих циліндрів, стінки яких складаються з білків – тубулінів. Мікрофіламенти є дуже тонкими, довгими, ниткоподібними структурами, що складаються з актину і міозину.

Мікротрубочки та мікрофіламенти пронизують всю цитоплазму клітини, формуючи її цитоскелет, зумовлюють циклоз, внутрішньоклітинні переміщення органел, розбіжність хромосом при розподілі ядерного матеріалу тощо.

Клітинний центр (центросома). У клітинах тварин поблизу ядра є органоїд, який називають клітинним центром. Основну частину клітинного центру складають два маленькі тільця - центріолі, розташовані в невеликій ділянці ущільненої цитоплазми. Кожна центріоль має форму циліндра завдовжки до 1 мкм. Центріолі відіграють важливу роль при розподілі клітини; вони беруть участь у освіті веретена поділу.

У процесі еволюцій різні клітини пристосовувалися до проживання у різних умовах та виконання специфічних функцій. Це вимагало наявності у яких особливих органоїдах, які називають спеціалізованими на відміну розглянутих вище органоїдів загального призначення. До них відносять скорочувальні вакуолі найпростіших, міофібрили м'язового волокна, нейрофібрили та синаптичні бульбашки нервових клітин, мікроворсинки епітеліальних клітин, вії та джгутики деяких найпростіших.

Ядро

Ядро – найважливіший компонент еукаріотичних клітин. Більшість клітин мають одне ядро, але зустрічаються і багатоядерні клітини (у ряду найпростіших, у скелетних м'язах хребетних). Деякі високоспеціалізовані клітини втрачають ядра (еритроцити ссавців, наприклад).

Ядро, як правило, має кулясту або овальну форму, рідше може бути сегментованим або веретеноподібним. До складу ядра входять ядерна оболонка та каріоплазма, що містить хроматин (хромосоми) та ядерця.

Ядерна оболонка утворена двома мембранами (зовнішньої та внутрішньої) і містить численні пори, через які між ядром та цитоплазмою відбувається обмін різними речовинами.

Каріоплазма (нуклеоплазма) є желеподібним розчином, в якому знаходяться різноманітні білки, нуклеотиди, іони, а також хромосоми і ядерце.

Ядро - невелике округле тільце, що інтенсивно фарбується і виявляється в ядрах клітин, що не діляться. Функція ядерця – синтез рРНК і з'єднання їх із білками, тобто. збирання субчастинок рибосом.

Хроматин - глибки, що специфічно фарбуються деякими барвниками, гранули і нитчасті структури, утворені молекулами ДНК в комплексі з білками. Різні ділянки молекул ДНК у складі хроматину має різний ступінь спіралізації, тому відрізняються інтенсивністю забарвлення і характером генетичної активності. Хроматин являє собою форму існування генетичного матеріалу в клітинах, що не діляться і забезпечує можливість подвоєння та реалізації укладеної в ньому інформації. У процесі поділу клітин відбувається спіралізація ДНК та хроматинові структури утворюють хромосоми.

Хромосоми - щільні структури, що інтенсивно забарвлюються, які є одиницями морфологічної організації генетичного матеріалу і забезпечують його точне розподіл при розподілі клітини.

Число хромосом у клітинах кожного біологічного видупостійно. Зазвичай у ядрах клітин тіла (соматичних) хромосоми представлені парами, у статевих клітинах де вони парні. Одинарний набір хромосом у статевих клітинах називають гаплоїдним (n), набір хромосом у соматичних клітинах диплоїдним (2n). Хромосоми різних організмів відрізняються розмірами та формою.

Диплоїдний набір хромосом клітин конкретного виду живих організмів, що характеризується числом, величиною та формою хромосом, називають каріотипом. У хромосомному наборі соматичних клітин парні хромосоми називають гомологічними, хромосоми з різних пар - негомологічні. Гомологічні хромосоми однакові за розмірами, формою, складом (одна успадкована від материнського, інша – від батьківського організму). Хромосоми у складі каріотипу ділять також на аутосоми, або нестатеві хромосоми, однакові у особин чоловічого і жіночого, і гетерохромосоми, або статеві хромосоми, що беруть участь у визначенні статі та різняться у самців та самок. Каріотип людини представлений 46 хромосомами (23 пари): 44 аутосоми та 2 статеві хромосоми (у жіночої статі дві однакові X-хромосоми, у чоловічої – X- та Y-хромосоми).

Ядро здійснює зберігання та реалізацію генетичної інформації, управління процесом біосинтезу білка, а через білки – всіма іншими процесами життєдіяльності. Ядро бере участь у реплікації та розподілі спадкової інформації між дочірніми клітинами, а отже, і в регуляції клітинного поділу та процесів розвитку організму.