Карточка №1
Задание 1.Выберите правильный ответ.
- 1) микротрубочек
2) множества хлоропластов
3) множества митохондрий
4) системы разветвленных канальцев - Сходство функций хлоропластов и митохондрий состоит в том, что в них происходит
1) синтез молекул АТФ
2) синтез углеводов
3) окисление органических веществ
4) синтез липидов - В рибосомах, расположенных на гранулярных мембранах эндоплазматической сети,
происходит
1) фотосинтез
2) хемосинтез
3) синтез АТФ
4) биосинтез белка - Все органоиды и ядро клетки связаны между собой с помощью
1) оболочки
2) плазматической мембраны
3) цитоплазмы
4) вакуолей - Цитоплазма в клетке НЕ принимает участия в
1) транспорте веществ
2) размещении органоидов
3) биосинтезе ДНК
4) осуществлении связи между органоидами - Комплекс Гольджи НЕ участвует в
1) образовании лизосом
2) образовании АТФ
3) накоплении секретов
4) транспорте веществ - В клетках животных полисахариды синтезируются в
1) рибосомах
2) лизосомах
3) эндоплазматической сети
4) ядре - Какую функцию выполняет в клетке клеточный центр
1) принимает участие в клеточном делении
2) является хранителем наследственной информации
3) отвечает за биосинтез белка
4) является центром матричного синтеза рибосомной РНК - Укажите органоид, в котором происходит избирательный транспорт веществ
1) хлоропласт
2) митохондрия
3) комплекс Гольджи
4) плазматическая мембрана - Термин клетка был введён
1) М. Шлейденом 2) Р. Гуком 3) Т. Шванном 4) Р. Вирховым
Задание 2.
Рассмотрите изображенные на рисунке клетки. Определите, какими буквами обозначены прокариотическая и эукариотическая клетки. Приведите доказательства своей точки зрения.
Карточка №2
Задание 1. Выберите правильный ответ.
- Какова роль цитоплазмы в растительной клетке
1) защищает содержимое клетки от неблагоприятных условий
2) обеспечивает избирательную проницаемость веществ
3) осуществляет связь между ядром и органоидами
4) обеспечивает поступление в клетку веществ из окружающей среды - В комплексе Гольджи, в отличие от хлоропластов, происходит
1) транспорт веществ
2) окисление органических веществ до неорганических
3) накопление синтезируемых в клетке веществ
4) синтез молекул белка - Сходство функций лизосом и митохондрий состоит в том, что в них происходит
1) синтез ферментов
2) синтез органических веществ
3) восстановление углекислого газа до углеводов
4) расщепление органических веществ - Подвижность молекул белков плазматической мембраны обеспечивает
1) транспорт веществ в клетку
2) её устойчивость
3) её полную проницаемость
4) взаимосвязь клеток
- Основная функция митохондрий
1) редупликация ДНК
2) биосинтез белка
3) синтез АТФ
4) синтез углеводов - Синтез белка происходит в
1) аппарате Гольджи
2) рибосомах
3) гладкой эндоплазматической сети
4) лизосомах
7.
Образование лизосом и рост мембран эндоплазматической сети происходит благодаря деятельности
1) вакуолей
2) клеточного центра
3) комплекса Гольджи
4) пластид
8. К основным свойствам плазматической мембраны относят
1) непроницаемость
2) сократимость
3) избирательную проницаемость
4) возбудимость и проводимость
9. Какую функцию в клетке выполняет клеточный центр?
1) формирует большую и малую субъединицы рибосом
2) формирует нити веретена деления
3) синтезирует гидролитические ферменты
4) накапливает АТФ в интерфазе
10
. Ядро в клетке растений открыл
1) А. Левенгук
2) Р. Гук
3) Р. Броун
4) И. Мечников
Задание 2. Найдите ошибки в приведённом тексте, исправьте их, укажите номера предложений, в которых они сделаны, запишите эти предложения без ошибок.
1. Все живые организмы - животные, растения, грибы, бактерии, вирусы - состоят из клеток.
2. Любые клетки имеют плазматическую мембрану.
3. Снаружи от мембраны у клеток живых организмов имеется жесткая клеточная стенка.
4. Во всех клетках имеется ядро.
5. В клеточном ядре находится генетический материал клетки - молекулы ДНК.
Эндоплазматическая сеть (цитоплазматическая сеть, эндоплазматический ретикулум) . Эндоплазматическая сеть была открыта Р.Портером в 1945 г. при электронномикроскопическом анализе. Она представляет собой совокупность вакуолей, плоских мембранных мешков или трубчатых образований, создающих мембранную сеть внутри цитоплазмы. Различают два типа эндоплазматической сети - зернистую, или гранулярную, и незернистую, или агранулярную, гладкую.
Гранулярная эндоплазматическая сеть представлена замкнутыми мембранами, которые образуют мешки, цистерны, трубочки. Ширина полостей цистерн варьирует. Отличительной чертой этих мембран является наличие расположенных на них рибосом. Скопления гранулярной эндоплазматической сети характерны для клеток, активно синтезирующих секреторные белки. Так, например, в клетках печени, поджелудочной железы, нервных клетках гранулярная эндоплазматическая сеть в виде плотно упакованных друг около друга мембран занимает обширные зоны. Рибосомы, связанные с мембранами эндоплазматической сети, участвуют в синтезе белков, выводимых из клетки («экспортируемые» белки) (рис.Х.5).
Белки, накапливающиеся в полостях эндоплазматической сети, транспортируются в вакуоли комплекса Гольджи, где они модифицируются и входят в состав либо лизосом, либо секреторных гранул, содержимое которых оказывается изолированным от гиалоплазмы мембраной. Внутри каналов гранулярной эндоплазматической сети происходит модификация белков, например связывание их с сахарами и конденсация синтезированных белков с образованием секреторных гранул. На рибосомах гранулярной эндоплазматической сети синтезируются белки всех клеточных мембран. Липиды, синтез которых идет в гиалоплазме, объединяются с белковыми комплексами, в результате чего наращиваются мембраны не только самой эндоплазматической сети, но и других компонентов вакуолярной системы.
Таким образом, гранулярная эндоплазматическая сеть обеспечивает не только синтез секретируемых и мембранных белков, но осуществляет их изоляцию от гиалоплазмы, модификацию и транспорт в другие участки клетки, вплоть до выведения из клетки.
Агранулярная ((гладкая) эндоплазматическая сеть также представлена мембранами, образующими мелкие вакуоли, канальцы, которые могут ветвиться, сливаться друг с другом. Диаметр вакуолей и канальцев гладкой эндоплазматической сети обычно около 50-100 нм. В отличие от гранулярной сети на мембранах гладкой сети нет рибосом. Гладкая эндоплазматическая сеть развивается на основе гранулярной. В отдельных участках гранулярной сети образуются новые липопротеидные мембранные участки, лишенные рибосом. Эти участки отщепляются от гранулярных мембран и функционируют как самостоятельная вакуолярная система.
Гладкая эндоплазматическая сеть участвует в синтезе липидов, метаболизме углеводов (способствует отложению гликогена в гиалоплазме клеток); она хорошо развита в клетках коркового вещества надпочечников, секретирующих стероидные гормоны; обеспечивает дезактивацию вредных для организма веществ за счет их окисления с помощью ряда специальных ферментов. Так, при некоторых отравлениях в клетках печени появляются обширные зоны, заполненные гладким эндоплазматическим ретикулумом.
Комплекс Гольджи . В 1898 г. Гольджи, исследуя строение нервных клеток хромсеребяным методом, выявил в цитоплазме сеть окрашиваемых структур и назвал их "внутренним сетчатым аппаратом". Подобные структуры впоследствии были обнаружены в клетках всех эукариот и получили название аппарата, или комплекса, Гольджи (рис.Х.6).
Аппарат Гольджи представлен мембранными структурами, собранными вместе в небольших зонах, каждая из которых называется диктиосомой. Таких зон в клетках может быть несколько. В состав диктиосомы входит 5-10 плоских, отграниченных мембраной полостей (цистерн), расположенных параллельно. Мембраны центральной части цистерн сближены, а на периферии имеют расширения - ампулы, ширина которых непостоянна. В зоне комплекса Гольджи находится также множество мелких пузырьков (везикул), главным образом в его периферических участках. Принято различать в зоне диктиосомы проксимальный и дистальный участки. Обычно аппарат Гольджи поляризован: его проксимальная часть обращена к ядру, а дистальная - к поверхности клетки. В клетках отдельные диктиосомы могут быть связаны друг с другом системой везикул и цистерн, так что образуется рыхлая трехмерная сеть, выявляемая при световой и электронной микроскопии.
Аппарат Гольджи участвует в сегрегации и накоплении продуктов, синтезированных в цитоплазматической сети. В его цистернах синтезируются полисахариды; они соединяются с белками, что приводит к образованию сложных комплексов - пептидогликанов. С помощью элементов аппарата Гольджи за пределы секреторной клетки выводятся готовые секреты. Кроме того, пластинчатый комплекс обеспечивает формирование клеточных лизосом. Мембраны комплекса образуются путем отщепления мелких вакуолей от гранулярного эндоплазматического ретикулума. Эти вакуоли поступают в проксимальный (приближенный к ядру) отдел аппарата Гольджи, где и сливаются с его мембранами. Внутри полостей аппарата Гольджи с помощью различных ферментов модифицируются лизосомные белки и белки секретов. Модифицирующиеся белки переходят от цистерн проксимальной части в цистерны дистальной части путем эстафетного переноса мелких вакуолей, содержащих транспортируемый белок. В дистальной части (удаленной от ядра) происходит сортировка белков благодаря специальным ферментам - белковым регуляторам, "узнающим" секреторные белки или белки, входящие в состав лизосом (гидролазы). В результате от дистальных участков диктиосом отщепляются два типа мелких вакуолей: вакуоли, содержащие гидролазы, - первичные лизосомы, и вакуоли, содержащие белки, предназначенные для выноса из клетки (секреторные белки).
Секреторная функция аппарата Гольджи заключается в том, что синтезированный на рибосомах экспортируемый белок, накапливающийся внутри цистерн эндоплазматической сети, транспортируется в вакуоли аппарата, затем конденсируется, образуя секреторные белковые гранулы (как это наблюдается, например, в клетках поджелудочной железы). От ампулярных расширений цистерн аппарата Гольджи отщепляются пузырьки (везикулы), содержащие эти белки. Везикулы сливаются друг с другом, увеличиваются в размерах, образуя секреторные гранулы. Гранулы начинают двигаться к поверхности клетки, соприкасаются с плазма-леммой. Их собственные мембраны сливаются с ней, и содержимое гранул оказывается за пределами (экзоцитоз). Таким образом, комплекс Гольджи играет роль своеобразного конвейера, который обеспечивает сортировку и окончательную упаковку различных продуктов. Благодаря этому с момента образования на эндоплазматической сети до выведения из клеток секреты отделены от гиалоплазмы мембраной.
Лизосомы. Лизосомы - это разнообразные вакуоли (размером 0,2-0,4 мкм), ограниченные одиночной мембраной. Характерным признаком лизосом является наличие в них гидролитических ферментов - гидролаз (протеиназы, нуклеазы, глюкозидазы, фосфатазы, липазы), расщепляющих различные биополимеры при кислом рН. Лизосомы были описаны на электронномикроскопическом уровне в 1949 г. де Дювом.
Среди лизосом выделяют первичные лизосомы, вторичные лизосомы (фаголизосомы и аутофагосомы) и остаточные тельца.
Первичные лизосомы представляют собой мелкие мембранные пузырьки размером около 0,2-0,5 мкм, заполненные бесструктурным веществом, содержащим гидролазы, в том числе активную кислую фосфатазу. Первичные лизосомы формируются в комплексе Гольджи.
Вторичные лизосомы формируются при слиянии первичных лизосом с фагоцитарными или пиноцитозными вакуолями. Они образуют фаголизосомы (пищеварительные вакуоли) или сливаются с дефектными органеллами самой клетки, подвергающимися уничтожению, формируя аутофагосомы (рис.Х.7). При этом ферменты первичной лизосомы получают доступ к субстратам, которые они расщепляют. Вещества, попавшие в состав вторичной лизосомы, расщепляются гидролазами до мономеров, которые транспортируются через мембрану лизосомы в гиалоплазму, где они включаются в различные обменные процессы. В аутофагосомах обнаруживаются фрагменты или даже целые цитоплазматические структуры, например митохондрии, элементы цитоплазматической сети, рибосомы, гранулы гликогена и др., что свидетельствует об их участии в удалении отслуживших органоидов. Значительно возрастает число аутофагосом при различных повреждениях клеток.
Таким образом, важнейшей функцией лизосом является их участие в процессах внутриклеточного расщепления различных веществ (процесс внутриклеточного «пищеварения»). Однако лизосомы могут работать и внеклеточно, обеспечивая разрушение погибших или отслуживших клеток. Примером этому является работа нейтрофилов (гранулоцитов крови) в очагах воспаления, которые выбрасывают лизосомы из цитоплазмы. Этим обеспечивается лизис мертвых клеток, фрагменты которых впоследствии фагоцитируются макрофагами соединительной ткани и утилизируются лизосомами внутриклеточно.
Митохондрии . Основная функция митохондрий связана с окислением органических соединений и использованием освобождающейся при распаде этих соединений энергии для синтеза молекул АТФ, т.е. митохондрии являются органоидами клеточного дыхания.
Термин «митохондрия» был введен Бенда в 1897 г. для обозначения зернистых и нитчатых структур в цитоплазме разных клеток. Митохондрии можно увидеть под световым микроскопом. Количество митохондрий в клетке сильно варьирует - от единичных элементов до сотен. В живых клетках митохондрии могут перемещаться, сливаться друг с другом, делиться. В среднем толщина их около 0,5 мкм, а длина - от 1 до 10 мкм. Во многих случаях отдельные митохондрии имеют гигантские размеры и представляют собой разветвленную сеть - митохондриальный ретикулум. Так, например, в скелетных мышцах митохондриальный ретикулум представлен множеством разветвленных и гигантских митохондриальных тяжей.
Обычно митохондрии находятся в тех участках цитоплазмы, где возникает повышенная потребность в АТФ. Так, в сердечной мышце митохондрии находятся вблизи миофибрилл, в сперматозоидах они образуют футляр вокруг оси жгутика.
Митохондрии ограничены двумя мембранами толщиной около 7 нм (рис.Х.8). Наружная митохондриальная мембрана отделяет их от гиалоплазмы. Обычно это замкнутый мембранный мешок с ровными контурами. Внешнюю мембрану от внутренней отделяет межмембранное пространство шириной около 10-20 нм. Внутренняя митохондриальная мембрана ограничивает внутреннее содержимое митохондрии, ее матрикс. Характерной чертой внутренних мембран митохондрий является их способность образовывать многочисленные впячивания внутрь митохондрий. Такие впячивания, имеющие вид плоских гребней, называются кристами. Матрикс митохондрий имеет тонкозернистое строение. В нем выявляются тонкие нити (толщиной около 2-3 нм) и гранулы (размером около 15-20 нм). Нити матрикса митохондрий представляют собой молекулы ДНК, а мелкие гранулы - митохондриальные рибосомы.
Основной функцией митохондрий является синтез АТФ (см. ниже с. 471), происходящий в результате процессов окисления органических субстратов и фосфорилирования АДФ. Начальные этапы этих сложных процессов совершаются в гиалоплазме. Здесь происходит первичное окисление субстратов (например, Сахаров) до пировиноградной кислоты (пирувата) с одновременным синтезом небольшого количества АТФ. Эти процессы совершаются в отсутствие кислорода (анаэробное окисление, или гликолиз). Все последующие этапы выработки энергии - аэробное окисление и синтез основной массы АТФ - осуществляются с потреблением кислорода и локализуются внутри митохондрий. При этом происходит дальнейшее окисление пирувата и других субстратов энергетического обмена с выделением СО 2 и переносом протонов на их акцепторы. Эти реакции осуществляются в матриксе митохондрий в цикле трикарбоновых кислот (см. с. 477).
| Рис.Х.8. Схема строения митохондрии |
В мембранах крист располагаются системы дальнейшего переноса электронов и сопряженного с ним окислительного фосфорилирования. При этом происходит перенос электронов от одного белка-акцептора электронов к другому, и наконец, связывание их с кислородом, вследствие чего образуется вода. Одновременно часть энергии, выделяемой при таком окислении в цепи переноса электронов, запасается в виде макроэргической связи при фосфорилировании АДФ, что приводит к образованию большого числа молекул АТФ - основного внутриклеточного энергетического депо. Именно на мембранах крист митохондрий происходит процесс окислительного фосфорилирования с помощью расположенных здесь белков цепи окисления и АТФ-синтетазы - фермента фосфорилирования АДФ (см. ниже).
В матриксе митохондриий локализуется автономная система митохондриального белкового синтеза. Она представлена молекулами ДНК, свободными от гистонов (это сближает их с ДНК бактериальных клеток). На этих молекулах синтезируются молекулы РНК разных типов: информационные (иРНК), транспортные (тРНК) и рибосомные (рРНК) (см. ниже). В матриксе митохондрий локализованы рибосомы, отличные от рибосом цитоплазмы, которые участвуют в синтезе ряда митохондриальных белков, не кодируемых ядром (см. ниже). Малые размеры молекул митохондриальных ДНК не могут определить синтез всех белков митохондрий. Подавляющее большинство белков митохондрий находится под генетическим контролем клеточного ядра и синтезируются в цитоплазме. Митохондриальная ДНК кодирует лишь часть митохондриальных белков, которые локализованы в мембранах и ответственны за правильную интеграцию в митохондриальных мембранах отдельных функциональных белковых комплексов.
Размеры и число митохондрий в клетках может увеличиваться. Число митохондрий увеличивается путем деления перетяжкой или фрагментацией исходных крупных митохондрий на более мелкие, которые в свою очередь могут расти и снова делиться.
Эндоплазматическая сеть - совокупность мембранных каналов и полостей, пронизывающих всю клетку. На гранулярной ЭПС идет синтез белка (гранулы - это рибосомы), на гладкой - синтез липидов и углеводов. Внутри каналов ЭПС синтезированные вещества накапливаются и транспортируются по клетке.
Аппарат Гольджи - стопка плоских мембранных полостей, окруженных пузырьками. По каналам ЭПС вещества поступают в АГ, там накапливаются и химически модифицируются. Затем готовые вещества заключаются в пузырьки и отправляются по месту назначения.
Лизосомы - пузырьки, заполненные пищеварительными ферментами. Образуются в аппарате Гольджи. После слияния лизосомы с фагоцитозным пузырьком образуется пищеварительная вакуоль. Кроме пищи, лизосомы могут переваривать ненужные части клетки или целые клетки.
Рибосомы - самые маленькие органоиды клетки, состоят из двух субъединиц, по химическому составу - из рРНК и белков, образуются в ядрышке. Функция - синтез белка.
Клеточный центр состоит из двух центриолей, которые образуют веретено деления во время деления клетки. Во время интерфазы центриоли являются центром организации микротрубочек, образующих цитоскелет.
Тесты
1. Единый аппарат биосинтеза белка
А) эндоплазматическая сеть и рибосомы
Б) митохондрии и клеточный центр
В) хлоропласты и комплекс Гольджи
Г) лизосомы и плазматическая мембрана
2. В рибосомах, расположенных на гранулярных мембранах эндоплазматической сети, происходит
А) фотосинтез
Б) хемосинтез
В) синтез АТФ
Г) биосинтез белка
3. В процессе митоза клеточный центр отвечает за
А) образование веретена деления
Б) спирализацию хромосом
В) биосинтез белков
Г) перемещение цитоплазмы
4. В рибосомах животной клетки протекает процесс
А) биосинтеза белка
Б) синтеза углеводов
В) фотосинтеза
Г) синтеза АТФ
5. Какую функцию выполняет в клетке клеточный центр
А) принимает участие в клеточном делении
Б) является хранителем наследственной информации
В) отвечает за биосинтез белка
Г) является центром матричного синтеза рибосомной РНК
6. В рибосомах, в отличие от комплекса Гольджи, происходит
А) окисление углеводов
Б) синтез молекул белка
В) синтез липидов и углеводов
Г) окисление нуклеиновых кислот
7. Какую функцию в клетке выполняет клеточный центр?
А) формирует большую и малую субъединицы рибосом
Б) формирует нити веретена деления
В) синтезирует гидролитические ферменты
Г) накапливает АТФ в интерфазе
8. Центриоль, как органоид клетки, представляет собой
А) первичную перетяжку хромосомы
Б) структурную единицу аппарата Гольджи
В) структурную единицу клеточного центра
Г) малую субъединицу рибосомы
9. Система плоских цистерн с отходящими от них трубочками, заканчивающимися пузырьками, - это
А) ядро
Б) митохондрия
В) клеточный центр
Г) комплекс Гольджи
10. В комплексе Гольджи, в отличие от хлоропластов, происходит
А) транспорт веществ
Б) окисление органических веществ до неорганических
В) накопление синтезируемых в клетке веществ
Г) синтез молекул белка
11. Сходство функций лизосом и митохондрий состоит в том, что в них происходит
А) синтез ферментов
Б) синтез органических веществ
В) восстановление углекислого газа до углеводов
Г) расщепление органических веществ
12. Органические вещества в клетке перемещаются к органоидам по
А) системе вакуолей
Б) лизосомам
В) эндоплазматической сети
Г) митохондриям
13. Сходство эндоплазматической сети и комплекса Гольджи состоит в том, что в их полостях и канальцах
А) происходит синтез молекул белка
Б) накапливаются синтезированные клеткой вещества
В) окисляются синтезированные клеткой вещества
Г) осуществляется подготовительная стадия энергетического обмена
14. Лизосомы в клетке образуются в
А) эндоплазматической сети
Б) митохондриях
В) клеточном центре
Г) комплексе Гольджи
15. Комплекс Гольджи НЕ участвует в
А) образовании лизосом
Б) образовании АТФ
В) накоплении секретов
Г) транспорте веществ
16. Ферменты лизосом образуются в
А) комплексе Гольджи
Б) эндоплазматической сети
В) пластидах
Г) митохондриях
17. В клетках животных полисахариды синтезируются в
А) рибосомах
Б) лизосомах
В) эндоплазматической сети
Г) ядре
18. Макромолекулы органических веществ в клетке расщепляются до мономеров в
А) эндоплазматической сети
Б) лизосомах
В) хлоропластах
Г) митохондриях
19. Мембранная система канальцев, пронизывающая всю клетку
А) хлоропласты
Б) лизосомы
В) митохондрии
Г) эндоплазматическая сеть
20. Комплекс Гольджи в клетке можно распознать по наличию в нем
А) полостей и цистерн с пузырьками на концах
Б) разветвленной системы канальцев
В) крист на внутренней мембране
Г) двух мембран, окружающих множество гран
21. Какую функцию выполняют в клетке лизосомы
А) расщепляют биополимеры до мономеров
Б) окисляют глюкозу до углекислого газа и воды
В) осуществляют синтез органических веществ
Г) осуществляют синтез полисахаридов из глюкозы
22. Эндоплазматическую сеть можно узнать в клетке по
А) системе связанных между собой полостей с пузырьками на концах
Б) множеству расположенных в ней гран
В) системе связанных между собой разветвленных канальцев
Г) многочисленным кристам на внутренней мембране
23. Перемещение веществ в клетке осуществляется при участии
А) эндоплазматической сети
Б) лизосом
В) митохондрий
Г) хлоропластов
24. Вещества, синтезируемые в клетке, накапливаются и затем выводятся
А) ядром
Б) митохондриями
В) рибосомами
Г) комплексом Гольджи
25. Какие органоиды участвуют в упаковке и выносе синтезированных в клетке веществ?
А) вакуоли
Б) аппарат Гольджи
В) лизосомы
Г) эндоплазматическая сеть
26) В каком органоиде происходит накопление, упаковка и вынос из клетки пищеварительных ферментов?
А) в клеточном центре
Б) в рибосоме
В) в эндоплазматической сети
Г) в комплексе Гольджи
27. В каком органоиде накапливаются синтезируемые в клетке белки, жиры и углеводы?
А) лизосоме
Б) комплексе Гольджи
В) рибосоме
Г) митохондрии
28. Лизосома представляет собой
А) систему связанных между собой канальцев и полостей
Б) органоид, отграниченный от цитоплазмы одной мембраной
В) две центриоли, расположенные в уплотненной цитоплазме
Г) две связанные между собой субъединицы
К органеллам данной группы относятся , рибосомы, комплекс Гольджи, лизосомы, пероксисомы. Они осуществляют синтез органических соединений, их транспорт в процессе химической доработки из одного участка канальцевой сети в другой, накопление, перемещение, упаковку и экзоцитоз готовых продуктов синтеза.
Эндоплазматическая сеть и рибосомы . Эндоплазматическая сеть представлена канальцами и цистернами, которые анастомозируют и формируют в гиалоплазме трехмерную сеть. В состав сети входят гранулярные (содержащие на внешних поверхностях мембран рибосомы) и агранулярные (без рибосом) участки.
Рибосомы синтезируют все разнообразие клеточных белков. На светооптическом уровне рибосомы неразличимы, об их количестве в клетке можно судить по интенсивности окраски цитоплазмы общегистологическими (базофилия) или специальными гистохимическими реактивами и флюорохромами, маркирующими РНК. На субмикроскопическом уровне рибосомы выглядят как осмиофильные черные точки (диаметром около 20-25 нм), а их рабочие комплексы - полисомы - как группы, или розетки, осмиофильных точек.
Компоненты рибосом создаются в разных участках клетки: рибосомальные РНК синтезируются в ядрышке; рибосомальные белки - в цитоплазме. Последние поступают в ядро, где комплексируются с молекулами РНК и объединяются в рибосомальные субъединицы. Затем субъединицы РНК транспортируются из ядра через поры и находятся в цитоплазме либо в диссоциированном (неактивном), либо ассоциированном друг с другом (активном) состоянии. Работающие органеллы состоят из двух ассоциированных (малой и большой) субъединиц, которые удерживаются в обратимо связанном состоянии с помощью катионов магния. Большую субъединицу рибосом образуют разные молекулы РНК, имеющие сложную вторичную и третичную структуру, в комплексе с рибосомальными протеинами. Большая субъединица значительно крупнее малой и имеет форму полушара. Малая субъединица выглядит в виде маленькой шапочки. При ассоциации субъединиц в рибосому происходит закономерное взаимодействие их поверхностей.
Между субъединицами работающей рибосомы имеет место строгое "разделение труда" - малая субъединица ответственна за связывание информационной РНК, большая - ведает образованием полипептидной цепи. В клетке нефункционирующие рибосомы находятся в диссоциированном состоянии, в связи с чем получают возможность постоянно обмениваться субъединицами и постоянно обновляться. В рабочем режиме рибосомы (от 3 до 20-30 в группе) образуют стабильный комплекс - полисому, в котором они связаны нитью информационной РНК.
О степени развития в клетке можно судить по базофилии цитоплазмы, обусловленной присутствием большого количества рибосом; агранулярные участки эндоплазматической сети на светооптическом уровне не обнаруживаются. В большинстве клеток преобладает гранулярная сеть, и оба вида сети имеют диффузную организацию - их элементы располагаются в гиалоплазме свободно, без какой-либо упорядоченности. Синтез белка в гранулярной сети происходит на рибосомах и полисомах, а ее каналы и цистерны являются вместилищем и транспортными магистралями для перемещения белка в коплекс Гольджи для доработки.
Ширина и количество канальцев и цистерн сети в клетках варьируют в зависимости от их функционального состояния - при повышении функциональных нагрузок на клетку канальцы и цистерны сети становятся множественными и значительно расширяются. Канальцы эндоплазматической сети непосредственно связаны с перинуклеарным пространством клетки.
Значение гранулярной эндоплазматической сети состоит в синтезе мембранных белков и белков, предназначенных "на экспорт" и необходимых другим клеткам, либо используемых во внеклеточных физиологических реакциях. Этот вид сети присутствует во всех клетках организма человека (кроме зрелых спермиев), однако наиболее развит в тех клетках, которые специализированы на синтезе больших количеств белковых молекул. Таких видов клеток в организме человека сравнительно немного. Примером являются плазмоциты, синтезирующие антитела (или иммуноглобулины); клетки поджелудочной железы, вырабатывающие комплекс белковых пищеварительных ферментов (панкреатический сок); гепатоциты, синтезирующие широкий спектр белков плазмы крови, свертывающей и противосвертывающей систем, а также некоторые другие клетки. В этих клетках канальцы сети располагаются упорядоченно (в некоторых случаях - строго параллельно) в виде так называемой эргастоплазмы.
В малодифференцированных и неспециализированных клетках гранулярная эндоплазматическая сеть , как правило, слабо развита, в структуре клеток преобладают свободные поли- и рибосомы, обеспечивающие синтез белков, необходимых клетке для роста и дифференцировки.
Агранулярная эндоплазматическая сеть имеет вид коротких канальцев и пузырьков (везикул), которые диффузно располагаются по всей гиалоштзме.В большинстве клеток элементы агранулярной сети, как правило, немногочисленны. В клетках, вырабатывающих стероидные гормоны (клетки надпочечников, половых желез), агранулярная сеть хорошо развита и ее многочисленные пузырьки занимают большие площади, либо образуют муфты вокруг липидных включений - предшественников стероидных гормонов. В мембранах сети находятся ферменты стероидогенеза.
Помимо стероидогенеза , она участвует в синтезе и метаболизме липидов, полисахаров, триглицеридов, процессе детоксикации продуктов метаболизма лекарственных препаратов и эндогенных клеточных ядов. В канальцах агранулярной сети депонируются большие запасы катионов кальция.
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ
Вопрос 1. Какими основными чертами строения характеризуется эукариотическая клетка?
Основной чертой эукариотической клетки является то, что ее генетический материал окружен оболочкой, состоящей из двух мембран, т. е. наличием ядра. Эукариотической клетке присущи внутренние мембраны и цитоскелет, образованный системой микротрубочек и белковых волокон.
Вопрос 2. Какие структуры клетки называют включениями? Приведите примеры.
Включениями называют непостоянные структуры цитоплазмы, которые, в отличие от органоидов, то возникают, то исчезают в процессе жизнедеятельности клетки. Чаще всего они выполняют роль резерва питательных веществ или являются продуктами жизнедеятельности структур клетки. Плотные включения называют гранулами (зерна крахмала или гликогена). Бывают и жидкие включения (капли жира).
Вопрос 3. Что лежит в основе структурной организации клетки?
Клетке присущ мембранный принцип строения. Это означает, что клетка состоит в основном из мембран, имеющих сходное строение, представленное бимолекулярным слоем фосфолипидов, в который на разную глубину с обеих сторон погружены разнообразные белковые молекулы.
Вопрос 4. Как устроены мембраны клетки?
Биологическая мембрана представляет собой бимолекулярный слой фосфолипидов, в который на разную глубину с наружной и внутренней стороны погружены разнообразные белковые молекулы. Толщина такой мембраны около 7,5 им. Некоторые молекулы белка пронизывают мембрану насквозь, образуя каналы - поры мембраны. Все клеточные мембраны имеют единый план строения и отличаются друг от друга только по составу входящих в них белков – ферментов, рецепторов и др.
Вопрос 5. Какие функции выполняет наружная цитоплазматическая мембрана?
Наружная цитоплазматическая мембрана выполняет ряд функций:
1. Барьерная. Наружная цитоплазматическая мембрана отделяет содержимое клетки от окружающей среды.
2. Транспортная. Через клеточную мембрану идет активный и пассивный перенос веществ н клетку и из нее.
З. Структурная. Наружная клеточная мембрана в многоклеточном организме обеспечивает контакт между лежащими рядом клетками. Является неотъемлемой и организующей частью всех клеток.
4. Рецепторная. На наружной поверхности мембраны расположены рецепторы гликопротеидной природы.
Вопрос 6. Какими путями осуществляется обмен веществ между клеткой и окружающей средой? Что такое пиноцитоз? Что такое фагоцитоз?
Перенос веществ через полупроницаемую клеточную мембрану может осуществляться как за счет пассивного, так и за счет активного транспорта. Пассивный транспорт представляет собой простую диффузию, проходящую по градиенту концентрации; идет без затрат энергии. Таким образом, в клетку могут попадать вещества с очень незначительной молекулярной массой. Это молекулы воды, отдельные катионы и анионы. Активный транспорт идет с затратой энергии и происходит посредством проникновения молекул и ионов через белковые поры клеточной мембраны. Например, катионы Na и К. Помимо этих путей крупные частицы могут поглощаться клеткой путем фаго- и пиноцитоза. В клеточной мембране образуется выпячивание, края которого смыкаются, захватывая жидкость в случае линоцитоза, или твердую частицу при фагоцитозе. Оба этих процесса также идут с затратами энергии.
Вопрос 7. Перечислите органоиды клетки и укажите их функции.
Перечислите органоиды клетки и укажите их функции.
Органоиды - постоянно присутствующие в цитоплазме, специализированные для выполнения определенных функций структуры. По принципу организации выделяют мембранные и немембранные органоиды клетки.
Мембранные органоиды клетки
1. Эндоплазматическая сеть (ЭПСС система внутренних мембран цитоплазмы, образующих крупные полости - цистерны и многочисленные канальцы; занимает центральное положение в клетке, вокруг ядра. ЭПС составляет до 50% объема цитоплазмы. Каналы ЭПС связывают все органоиды цитоплазмы и открываются в перинуклеарное пространство ядерной оболочки. Таким образом, ЭПС представляет собой внутриклеточную циркуляционную систему.
Различают два видя мембран эндоплазматической сети - гладкую и шероховатую (гранулярную). Однако необходимо понимать, что они являются частью одной непрерывной эндоплазматической сети. На гранулярных мембранах расположены рибосомы, здесь идет синтез белка. На гладких мембранах упорядоченно расположены ферментные системы, участвующие в синтезе жиров и углеводов.
2. Аппарат Гольджи представляет собой систему цистерн, канальцев и пузырьков, образованных гладкими мембранами. Эта структура расположена на периферии клетки по отношению к ЭПС. На мембранах аппарата Гольджи упорядоченно расположены ферментные системы, участвующие и образовании более сложных органических соединений из белков, жиров и углеводов, синтезированных в ЭПС. Здесь происходит сборка мембран, образование лизосом. Мембраны аппарата Гольджи обеспечивают накопление, концентрацию и упаковку секрета, выделяемого из клетки.
3. Лизосомы – мембранные органоиды, содержащие до 40 протеолитических ферментов, способных расщеплять органические молекулы. Лизосомы участвуют в процессах внутриклеточного пищеварения и апоптоза (запрограммированной гибели клетки).
4. Митохондрии - энергетические станции клетки. Двухмембранные органоиды, имеющие гладкую наружную и внутреннюю мембрану, образующую кристы - гребни. На внутренней поверхности внутренней мембраны упорядоченно расположены ферментные системы, участвующие в синтезе АТФ. В митохондриях находится кольцевая молекула ДНК, сходная по строению с хромосомой прокариот. Имеется много мелких рибосом, на которых идет частично независимый от ядра синтез белков. Однако генов, заключенных в кольцевидной молекуле ДНК, недостаточно для обеспечения всех аспектов жизнедеятельности митохондрий, и они являются полуавтономными структурами цитоплазмы. Увеличение их числя происходит за счет деления, чему предшествует удвоение кольцевой молекулы ДНК.
5. Пластиды - органоиды, характерные для растительных клеток.
Существуют лейкопласты - бесцветные пластиды, хромопласты, имеющие красно-оранжевую окраску, и хлоропласты - зеленые пластиды. Все они обладают единым планом строения и образованы двумя мембранами: наружной (гладкой) и внутренней, образующей перегородки тилакоиды стромы. На тилакоидах стромы расположены граны, состоящие из уплощенных мембранных пузырьков - тилакоидов граны, уложенных один на другой по типу монетных столбиков. Внутри тилакоидов граны находится хлорофилл. Световая фаза фотосинтеза проходит именно здесь - в гранах, а реакции темновой фазы - в строме. В пластидах имеется кольцевидная молекула ДНК, сходная по строению с хромосомой прокариот, и много мелких рибосом, на которых идет частично независимый от ядра синтез белков. Пластиды могут переходить из одного вида в другой (хлоропласты в хромопласты и лейкопласты), они являются полуавтономными органоидами клетки. Увеличение числа пластид идет за счет их деления надвое и почкования, которым предшествует ре. дупликация кольцевой молекулы ДНК.
Немембранные органоиды клетки
1. Рибосомы - округлые образования из двух субъединиц, состоящие на 50% и из РНК и 50% из белков. Субъединицы образуются в ядре, в ядрышке, а в цитоплазме в присутствии ионов Са2+ объединяются в целостные структуры. В цитоплазме рибосомы расположены на мембранах эндоплазматической сети (гранулярная ЭПС) или свободно. В активном центре рибосом происходит процесс трансляции (подбор антикодонов тРНК к кодонам нРНК). Рибосомы, перемещаясь по молекуле иРНК с одного конца на другой, последовательно делают доступными кодоны иРНК для контакта с антикодонами тРНК.
2. Центриоли (клеточный центр) представляют собой цилиндрические тельца, стенкой которых являются 9 триад белковых микротрубочек. В клеточном центре центриоли расположены под прямым углом друг к другу. Они способны к самовоспроизведению по принципу самосборки. Самосборка - образование при помощи ферментов структур, подобных существующим. Центриоли принимают участие в образовании нитей веретена деления. Обеспечивают процесс расхождения хромосом во время деления клеток.
З. Жгутики и реснички - органоиды движения; они имеют единый план Строения - наружная часть жгутика обращена в окружающую среду и покрыта участком цитоплазматической мембраны. Они представляют собой цилиндр: его стенкой являются 9 пар белковых микротрубочек, и в центре расположены две осевые микротрубочки. В основании жгутика, расположенного в эктоплазме – цитоплазме, лежащей непосредственно под клеточной мембраной, к каждой паре микротрубочек добавляется еще одна короткая микротрубочка. В результате образуется базальное тельце, состоящее из девяти триад микротрубочек.
4. Цитоскелет представлен системой белковых волокон и микротрубочек. Обеспечивает поддержание и изменение формы тела клетки, образование псевдоподий. Отвечает за амебоидное движение, образует внутренний каркас клетки, обеспечивает передвижение клеточных структур по цитоплазме.
Вопрос 8. В чём различие между гладкими и шероховатыми мембранами эндоплазматической сети?
Эндоплазматическая сеть представляет собой внутриклеточную циркуляционную систему. Различают два вида мембран эндоплазматической сети - гладкую и шероховатую (гранулярную). Однако необходимо понимать, что все они являются частью одной непрерывной эндоплазматической сети. На шероховатых мембранах расположены рибосомы здесь идет синтез белка. На гладких мембранах упорядоченно расположены ферментные системы, участвующие в синтезе жиров и углеводов
Вопрос 9. Какие органоиды клетки содержат ДНК и способны к самовоспроизведению?
Полуавтономными органоидами клетки, содержащими ДНК и способными к самовоспроизведению, являются митохондрии и пластиды.
Загрузка...