КОМПОНЕНТЫ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ

Эукариотическая клетка может быть самостоятельным одноклеточным организмом или частью многоклеточного организма, образуя различные ткани.

1. Оболочка клетки.

Цитоплазматическая мембрана (плазмолемма)(рис.) – состоит из двойного слоялипидов и белков. Участокмолекулы липида, в которой находится остаток фосфорной кислоты, называют гидрофильной головкой; а участки,в которых находятся остатки жирных кислот, – гидрофобными хвостами. В мембране фосфолипиды располагаются упорядоченно. Гидрофобные хвосты вовнутрь, гидрофильные головки – наружу, к воде. Различные молекулы белка (в среднем 60%) располагаются на поверхности липидного бислоя или погружены в него на разную глубину с наружной и с внутренней сторон. Различают периферическиебелки(расположены на наружной поверхности), полуинтегральные(погружены в липидный бислой на разную глубину) и интегральные(пронизывают мембрану насквозь). Они определяют специфические функции мембраны. В состав мембраны могут входить углеводы (до 10%) – гликопротеины, гликолипиды. Углеводы располагаются на наружной поверхности мембраны. В животных клетках гликопротеины образуют надмембранный комплекс – гликокаликс.

Функции мембраны:

а) связь с внешней средой; б) рецепторная;

в) обеспечение клеточных контактов; г) транспортная;

д) структурная; е) защитная.

Основное свойство мембраны – избирательная полупроницаемость, которая обеспечивает обмен веществ между клеткой и внешней средой. Процесс прохождения веществ через клеточную мембрану называют транспортом веществ. Различают пассивный и активный транспорт. Малые молекулы и ионы проходят через мембрану путем пассивного и активного транспорта. Перенос макромолекул и крупных частиц осуществляется за счет образования окруженных мембраной пузырьков и называется эндо-иэкзоцитозом.

Пассивный транспортпроисходит без затрат энергии из области с высокой концентрацией веществ в область с низкой концентрацией, то есть по градиенту концентраций. Виды пассивного транспорта:

а)простая диффузия– это транспорт веществ непосредственно через липидный слой (О₂, СО₂);

б) диффузия через мембранные каналы– транспорт через каналообразующие белки (Na⁺, K⁺);

в) облегченная диффузия– транспорт веществ с помощью белков-переносчиков, находящихся в мембране (глюкоза, аминокислоты, нуклеотиды);

г) осмос– транспорт молекул воды.

Активный транспорт– это процесс прохождения веществ с затратами энергии (АТФ) при участии белков-переносчиков против градиентов концентрации.

а)натрий-калиевый насособеспечивает соотношение ионов Na⁺ и К⁺ в цитоплазме и во внешней среде.

б) эндоцитоз– процесс поглощения клеткой крупных частиц и макромолекул. Различают два типа эндоцитоза: фагоцитоз(захват и поглощение крупных частиц) и пиноцитоз(захват и поглощение жидкостей). Явление фагоцитоза открыто И. И. Мечниковым в 1882 г. К фагоцитозу способны простейшие, лейкоциты. Пиноцитоз наблюдается в эпителиальных клетках кишечника, в эндотелии кровеносных капилляров.

в)экзоцитоз– это процесс выведения веществ из клетки (гормоны, белки, жиры; у простейших – непереваренные остатки пищи).

2. Цитоплазма

Основная по массе часть клетки, заключенная между плазматической мембраной и ядром.

Химический состав:вода (60–90%), органические (белки, нуклеиновые кислоты и др.) и неорганические соединения (минеральные соли, продукты метаболизма). Цитоплазма имеет щелочную реакцию. Характерно постоянное движение (циклоз).

Элементы цитоплазмы:

1. Цитоплазматический матрикс (гиалоплазма, цитозоль)– основное вещество цитоплазмы. Представляет собой бесцветный коллоидный раствор с ферментативными системами.

Функции: внутриклеточные взаимодействия, растворитель, среда для протекания процессов обмена веществ и энергии, транспорт и др.

2. Клеточные органеллы (органоиды)– постоянные, обязательные структурные компоненты цитоплазмы, обладающие определенным химическим составом, строением и выполняющие специфические функции. Имеются органеллы общего и специального назначения.

а) органеллы общего назначения:эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, митохондрии, рибосомы, лизосомы, клеточный центр, пластиды.

б) органеллы специального назначения– жгутики, реснички, миофибриллы.

3. Клеточные включения– непостоянные структурные компоненты цитоплазмы различной химической природы. Они содержат вещества, которые могут накапливаться или удаляться из клетки. К ним относятся капли жира, крахмал, гликоген, эфирные масла, соли кислот и другие вещества.

ОРГАНЕЛЛЫ КЛЕТКИ

Органелла	Строение		Функции
1	2		3
Одномембранные органеллы
Эндоплазматическая сеть (ЭПС):	Система мембран, образующих трубочки, канальцы, цистерны, пронизывающая цитоплазму и контактирующая с мембранами клетки	-соединяет все клеточные мембранные структуры в единую систему; -пространственно разделяет клетку на отсеки с разными ферментными системами; -транспорт веществ; -строительная (образование лизосом);
1	2	3
а) гладкая (агранулярная)	Рибосом нет	Биосинтез липидов и углеводов
б) шероховатая (гранулярная)	Мембраны покрыты рибосомами	Биосинтез белка
Комплекс Гольджи (аппарат Гольджи)	Система уплощенных мембранных цистерн и пузырьков (вакуолей). Располагается около ядра	-накопление и транспорт продуктов секреции; -синтез углеводов и липидов; -строительная (образование лизосом, плазматической мембраны)
Лизосомы	Пузырьки, ограниченные мембраной и заполненные ферментами	-внутриклеточное расщепление и переваривание веществ, -защитная; -поглощение собственных органелл
Вакуоли	Полости, заполненные водными растворами. В растительных клетках центральная крупная вакуоль занимает 95% объема клетки, оттесняя ядро и органеллы к клеточной оболочке. Ограничивающая мембрана называется тонопластом,а заполняющая жидкость – клеточным соком. В животной клетке – мелкие пищеварительные и выделительные вакуоли для осморегуляции	-накопление и хранение воды; -регуляция водно-солевого обмена; -поддержание тургорного давления; -накопление запасных водорастворимых веществ; -откладывание пигментов, определяющих окраску цветов и плодов; -содержат гидролитические ферменты (как лизосомы)
1	2	3
Двумембранные органеллы
Митохондрии	Ограничены двумя мембранами: наружная – гладкая (1); внутренняя (2) – образует складки – кристы (3), на которых располагаются ферменты, участвующие в синтезе АТФ. Внутреннее пространство заполнено матриксом (4). В нем содержатся кольцевые ДНК, РНК, рибосомы, ферменты цикла Кребса	-синтез АТФ; -кислородное расщепление органических веществ (клеточное дыхание); -синтез белков митохондрий
Пластиды (у растительных клеток):	Ограничены двумя мембранами: наружная – гладкая, внутренняя – образует тилакоиды, собранные в стопки – граны.	Фотосинтез: световая фаза происходит на мембранах тилакоидов, темновая – в строме хлоропласта
а) хлоропласты	В мембранах тилакоидов находится зеленый пигмент – хлорофилл. Внутреннее содержимое – строма – содержит кольцевые ДНК, РНК, рибосомы, ферменты цикла Кальвина, зерна крахмала	Пигмент хлорофилл окрашивает листья, молодые стебли, плоды в зеленый цвет
б) хромопласты	Содержат пигменты – каротиноиды, придающие желтую, красную и оранжевую окраску	Окрашивание цветов, плодов, листьев
в) лейкопласты	Бесцветные – пигменты отсутствуют либо находятся в неактивной форме	Запас питательных веществ (крахмала – клубни картофеля)
1	2	3
Немембранные органелы
Рибосомы	Очень малы и многочисленны, состоят из двух субъединиц: большой(1) и малой(2). Субъединицы образуются в ядрышке.	Синтез белка (трансляция)
Клеточный центр (центросома)	Состоит из двух центриолей, расположенных перпендикулярно друг к другу, и центросферы.	-сборка микротрубочек; -участие в образовании веретена деления; -обеспечение расхождения хромосом к полюсам клетки во время деления
Микротрубочки(1)	Цилиндр (1), стенка которого образована протофиламентами(2) – из спирально упакованных субъединиц белка тубулина (3)	-участие в образовании клеточного центра, жгутиков, ресничек; -формирование цитоскелета клетки
Микрофиламенты	Тонкие нити из белка актина, пронизывающие цитоплазму.	Структурный организатор цитоплазмы; участвуют в движении клетки и перемещении цитоплазмы
Органеллы специального назначения
Реснички	Многочисленные выросты цитоплазмы на поверхности клетки	Передвижение: инфузории, эпителий дыхательных путей
Жгутики	Единичные выросты цитоплазмы	Эвглена, сперматозоиды
Миофибриллы	Состоят из актиновых и миозиновых микрофиламентов	Сокращение мышечных волокон

3. Ядро

Обязательный компонент эукариотических клеток (исключение – эритроциты млекопитающих, ситовидные трубки покрытосеменных и другие, утратившие ядра на ранних стадиях развития). Как правило, имеется одно ядро, но встречаются двуядерные и многоядерные клетки: инфузории, клетки костного мозга, печени, поперечно-полосатых мышц. Форма ядра округлая или овальная.

Общая схема строения ядра:

1. Ядерная оболочка (кариолемма)– представлена двумя мембранами, между которыми имеется узкая щель (перинуклеарное пространство). В некоторых местах мембраны сливаются друг с другом, образуя поры, через которые происходит обмен веществ между ядром и цитоплазмой.

2. Ядерный сок (кариоплазма или нуклеоплазма)– внутреннее содержимоеядра, в котором располагаются хроматин, ядрышки (одно или несколько), белки, свободные нуклеотиды, соли, ионы и т. д.

3. Ядрышки– непостоянные образования ядра округлой формы (1-10), исчезающие в конце профазы и восстанавливающиеся после окончания деления в телофазе. Образуются ядрышки на определенных участках хромосом, несущих информацию о структуре р-РНК. Такие участки называются ядрышковым организатороми содержат многочисленные копии генов, кодирующих р-РНК. Из р-РНК и белков (поступающих из цитоплазмы) формируются субъединицы рибосом, которые затем поступают в цитоплазму, где и завершается сборка рибосом.

Хроматиновые структуры:

Хроматинихромосомы– две формы существования одного материала: в ядрах неделящихся клеток – хроматин, в делящихся митозом или мейозом – хромосомы.

Химический состав: ДНК; гистоновые и негистоновые белки; и-РНК, т-РНК, минеральные компоненты.

1) Хроматин:

В зависимости от функционального состояния хроматина различают гетерохроматин и эухроматин. Гетерохроматин– генетически неактивные участки хроматина (конденсированные (спирализованные) участки хроматина). Эухроматин– генетически активные участки хроматина (деконденсированные (деспирализованные, раскрученные) участки хроматина).

2) Хромосомы(от греч. chroma – цвет, краска, и soma – тело) – представляют собой конденсированный хроматин во время митоза или мейоза. Основу хромосомы составляет двухцепочечная молекула ДНК, которая подвергается укладке, приобретая определенную трехмерную структуру, или конформацию.

Хромосомы изучаются в метафазе митоза. Метафазная хромосома состоит из двух хроматид. Имеется первичная перетяжка,или центромера,которая делит хромосому на плечи. Концы хромосом называются теломерами.

Функции ядра:

1)хранение наследственной информации и передача ее дочерним клеткам в процессе деления;

2) регуляция и контроль процессов жизнедеятельности клетки;

3) участие в синтезе белка (транскрипция);

4) место образования субъединиц рибосом.