Клеточная теория
Прежде чем начать разбирать клетку, необходимо понимать, с чем имеешь дело. Ученые Шлейден и Шванн (а также Вирхов) создали клеточную теорию, в которой есть несколько постулатов:
- Клетка — единица всех живых организмов, способна к саморегуляции, самовоспроизведению и самообновлению
- Все клетки сходны по строению и химическому составу
- Каждая клетка образуется путём деления предшествующей клетки
- Сходство клеточного строения всех организмов указывает на единство их происхождения
- В многоклеточном организме клетки дифференцированы — различаются по выполняемым ими функциям
Следующая информация относится исключительно к эукариотической клетке. О прокариотах мы говорим в соответствующей статье.
Какое строение у эукариотической клетки?
Основными компонентами любой эукариотической клетки являются ядро, цитоплазма и мембрана. В цитоплазме находятся органоиды. Их делят на 3 типа:
— Двумембранные: митохондрии и пластиды (хлоропласты, лейкопласты, хромопласты)
— Одномембранные: аппарат (комплекс) Гольджи, эндоплазматическая сеть, вакуоли, лизосомы и пероксисомы
— Немембранные: клеточный центр (центриоли), цитоскелет и рибосомы
Ядро
Обрати внимание, что в ЕГЭ ядро не считается органоидом!
Ядро — это отдельная структура клетки.
Ядро отделено от цитоплазмы ядерной оболочкой — двойной мембраной с многочисленными порами. Через поры ядро сообщается с цитоплазмой клетки. Жидкость внутри ядра называют кариоплазмой.
Цитоплазма — содержимое клетки вокруг ядра. Грубо говоря, цитоплазма — все, кроме ядра.
В кариоплазму погружены хроматин и ядрышко. Хроматин — наследственный материал клетки, в нем находится ДНК. В процессе деления хроматин превращается в хромосомы. Ядрышко образует хромосомы. Таким образом, ядро клетки хранит генетическую информацию, контролирует клеточный цикл (деление) и обмен веществ, проще говоря — жизнедеятельность.
Митохондрии
Митохондрии — «энергетические станции клетки». Они тоже состоят из двух мембран.
На внутренней мембране митохондрий расположены грибовидные тела (АТФ-синтазы, или АТФ-синтетазы, или ферменты окислительного фосфорилирования), которые участвуют в синтезе АденозинТриФосфата (АТФ) — универсального источника энергии.
Полость внутренней мембраны заполнена содержимым - матриксом. В матриксе митохондрии расположены рибосомы и нуклеоид (кольцевая ДНК), которые позволяют быть ей полуавтономным органоидом. Образуются митохондрии путем деления надвое.
Пластиды бывают трёх видов:
— хлоропласты содержат зеленый пигмент — хлорофилл; в хлоропластах происходит фотосинтез (синтез глюкозы из углекислого газа под действием солнечных лучей и ферментов)
— хромопласты содержат желтые, оранжевые, красные пигменты (каротиноиды), которые придают окраску частям растений (например, красный цвет моркови или желтый цвет осенним листьям)
— в лейкопластах хранятся питательные вещества (крахмал)
В ЕГЭ подробно рассматривается строение хлоропласта. Внутри него находятся граны. Граны — это множество тилакоидов, сложенных в стопку.
Строма — это жидкость между гранами и внешней мембраной хлоропласта. Кстати, у тилакоидов тоже есть мембрана, которая напрямую участвует в фотосинтезе. Граны соединены между собой ламеллами.
Пластиды тоже содержат рибосомы и нуклеоид, поэтому они — полуавтономные органоиды. Стоит отметить, что наличие пластид характерно только для растений.
Хочешь узнать, как прошло поступление в этом году? Мы подготовили подборку проходных баллов (тыкай и забирай полный файл ВКонтакте)
Эндоплазматическая сеть
Эндоплазматический ретикулум = эндоплазматическая сеть — одномембранный органоид. Он бывает двух видов: гладкий (агранулярный) и шероховатый (гранулярный). Общая функция обоих — пронизывание всей цитоплазмы клетки и транспорт веществ по ней. Своеобразное метро клетки.
Шероховатый ЭПР получил своё название из-за расположенных на нём рибосом. С их помощью он синтезирует белки и впоследствии, модернизируя их, доставляет к аппарату Гольджи.
Гладкий ЭПР синтезирует жиры и углеводы, также доставляя их к комплексу Гольджи. К ещё одной функции ЭПР относят синтез пероксисом, однако они в ЕГЭ не рассматриваются.
Комплекс Гольджи
Состоит комплекс Гольджи из плоских цистерн и отходящих от них канальцев. От канальцев отпочковываются везикулы (секреторные пузырьки).
Функция аппарата Гольджи — секреторная, транспортная и накопительная. В комплексе Гольджи вещества, синтезированные на ЭПС, дозревают, накапливаются и доставляются с помощью везикул в нужные части клетки, как это показано на рисунке снизу…
Важнейшая функция аппарата Гольджи — синтез лизосом.
Лизосомы
Лизосомы — одномембранные органоиды. Они содержат в себе гидролитические ферменты, которые катализируют внутриклеточное пищеварение. Так, лизосомы «расщепляют» вещества, попавшие в клетку. Также они способны к аутофагии — самоперевариванию части клетки. Это нужно, чтобы утилизировать поврежденные органоиды или крупные молекулы, например, белки. Также лизосомы могут полностью переварить всю клетку. Этот процесс называется автолиз. Он важен в процессах развития эмбрионов и личинок. Например, хвост у головастика укорачивается и постепенно совсем исчезает благодаря автолизу. Запрограммированная клеточная смерть — апоптоз, тоже выполняется с участием лизосом.
Вакуоли
Вакуоли — одномембранные органоиды. В зрелых клетках растений есть одна большая (центральная) вакуоль, заполненная клеточным соком. В ней находится вода и питательные вещества. В молодых клетках растений вакуоли мелкие, но по мере развития клетки они сливаются в одну центральную вакуоль.
У животных и грибов вакуоли имеются но они гораздо меньше и выполняют другие функции. Например, у амёбы сократительная вакуоль выделяет из клетки ненужные вещества и избыток воды. О вакуолях животных мы поговорим в зоологии.
Рибосомы — это важнейшие немембранные органоиды клетки. Они обеспечивают процесс трансляции — синтеза белка.
Рибосомы состоят из рРНК (рибосомальной РНК) и белков. рРНК и белки образуют 2 субъединицы, как на рисунке. Рибосомы расположены в цитоплазме клетки, на шероховатом ЭПС, внутри митохондрий и пластид.
Рибосомы отличаются по размерам: большие рибосомы (80S) содержатся в цитоплазме и ЭПС, а маленькие (70S) — в митохондриях, пластидах и бактериях.
Немного о том, что такое 70S и 80S…
S — коэффициент седиментации. Чем больше S, тем больше плотность и масса изучаемого объекта. Этот коэффициент можно определить методом центрифугирования: раствор с объектами помещается в центрифугу. Изучаемые объекты под действием центробежной силы распределяются по раствору в зависимости от плотности и массы. Так, более легкие (рибосомы, например) объекты останутся на поверхности, в то время как тяжелые (ядро, митохондрии) будут у самого дна.
Клеточный центр
Клеточный центр — немембранный органоид. Состоит из 2 центриолей. Каждая центриоль состоит из 9-ти триплетов микротрубочек. Триплеты соединены друг с другом перемычками, образованными особыми белками.
Суммарно в центриоли 27 микротрубочек. Функция клеточного центра: образование веретена деления во время митоза и мейоза. Важно: клеточного центра нет у высших растений.
Цитоскелет
Цитоскелет — белковая структура, пронизывающая всю клетку и составляющая её «каркас». Цитоскелет участвует в образовании ресничек, ворсинок, жгутиков. Функциями цитоскелета являются поддержание положения и передвижение органоидов в клетке, участие в движении клеток, изменение формы клетки.
Плазматическая мембрана
Плазматическая мембрана (плазмалемма)— это мембрана, которая окружает цитоплазму. Она состоит из нескольких веществ…
Бифосфолипидный слой, или билипидный слой. Каждый фосфолипид состоит из гидрофильной головки и гидрофобного хвоста. Гидрофильные головки обращены наружу, к воде, а гидрофобные хвосты прячутся от воды внутрь билипидного слоя. Примыкая друг к другу гидрофобными хвостами, фосфолипиды образуют плотную структуру. Такая структура обладает «избирательной проницаемостью». Это значит, что она пропускает только определенные вещества (например, большой белок через нее пройти не сможет, а вот углекислый газ — легко). В бифосфолипидный слой в клетках животных встроен холестерин для поддержания формы и упругости.
Белки. Они бывают интегральными (пронизывают билипидный слой насквозь) и периферическими (лежат на поверхности). Эти белки обеспечивают транспорт через мембрану тех веществ, которые не могут пройти через билипидный слой. Также белки участвуют в восприятии сигналов, поступающих в клетку из внешней среды.
Гликокаликс. Это углеводный слой, который выполняет рецепторную функцию. Важно: Он есть только у животной клетки.
Клеточная стенка
У клеток некоторых царств над плазмалеммой есть клеточная стенка, состоящая из углеводов: у растений — целлюлоза, у грибов — хитин, у бактерий — муреин. Функция клеточных стенок — поддержание формы клеток и защита.
Поздравляю с успешным освоением новой темы!
Хочешь узнать, как прошло поступление в этом году? Мы подготовили подборку проходных баллов (тыкай и забирай полный файл Вконтакте)
Получить тест в ВКонтакте →
Примерное время выполнения: 30 минут.
Полноценный тест с автоматической проверкой. Мы используем сервис «РЕШУ ЕГЭ» как самый удобный в коммуникации между учителем и учеником. На сервисе возможна авторизация через ВК.