Всичко в този свят се състои от различни частици, които съставляват една картина, и жива клеткасе състои от органели. „Единица на живота“ е покрита със защитна бариера - мембрана, която ограничава външен святот вътрешно съдържание. Структурата на клетъчните органели е цяла система, която трябва да бъде разбрана.

Еукариоти и прокариоти

съществува в природата огромно количествоСамо в човешкото тяло има повече от 200 вида клетки, но този тип клетъчна организацияИзвестни са само 2 - еукариотни и прокариотни. И двата споменати типа са възникнали чрез еволюция. Еукариотите и прокариотите имат клетъчна мембрана, но дотук приликите им свършват.

Клетките на прокариотния вид са малки по размер и не могат да се похвалят с добре развита мембрана. Основната разлика е липсата на ядро. В някои случаи присъстват плазмиди, които представляват пръстен от ДНК молекули. Органелите практически отсъстват в такива клетки - намират се само рибозоми. Прокариотите включват бактерии и археи. Monera е това, което преди се наричаше едноклетъчна бактерия, която няма ядро. Днес този термин е излязъл от употреба.

Еукариотната клетка е много по-голяма от прокариотите и съдържа структури, наречени органели. За разлика от най-простия си „роднина“, еукариотната клетка има линейна ДНК, която се намира в ядрото. Друга интересна разлика между тези два вида е, че митохондриите и пластидите, които се намират вътре в еукариотната клетка, поразително напомнят на бактериите по своята структура и дейност. Учените предполагат, че тези органели са потомци на прокариоти, с други думи, по-ранни прокариоти, влезли в симбиоза с еукариоти.

"Устройство" на еукариотна клетка

Органелите на клетката са нейните малки части, които изпълняват важни функции, например съхранение на генетична информация, синтез, разделяне и други.

Органелите включват:

• Клетъчна мембрана;
• Комплекс Голджи;
• Рибозоми;
• микрофиламенти;
• хромозоми;
• Митохондрии;
• Ендоплазмен ретикулум;
• микротубули;
• Лизозоми.

Структурата на органелите на животински, растителни и човешки клетки е еднаква, но всяка от тях има свои собствени характеристики. Животинските клетки се характеризират с микрофибрили и центриоли, докато растителните клетки се характеризират с пластиди. Таблица на структурата на клетъчните органели ще ви помогне да съберете информация заедно.

Някои учени класифицират ядрото на клетката като нейните органели. Ядрото е разположено в центъра и има овална или кръгла форма. Порестата му обвивка се състои от 2 мембрани. Черупката има две фази - интерфаза и делене.

Клетъчното ядро ​​има две функции – съхраняване на генетична информация и протеинов синтез. По този начин ядрото е не само „хранилище“, но и място, където материалът се възпроизвежда и функционира.

Таблица: структура на клетъчните органели

Клетъчни органели	Органоидна структура	Функции на органоида
	1. Органели с мембрана
Ендоплазмен ретикулум (ER).	Развита система от канали и различни кухини, които проникват в цялата цитоплазма. Единична мембранна структура.	Свързването на клетъчните мембранни структури е "повърхността", върху която протичат вътреклетъчни процеси. Веществата се транспортират през мрежовата система.
Комплекс Голджи. разположен близо до ядрото. Една клетка може да има няколко комплекса на Голджи.	Комплексът представлява система от торбички, които са подредени един върху друг.	Транспорт на липиди и протеини, които идват от EPS. Преструктуриране на тези вещества, „опаковане“ и натрупване.
Лизозоми.	Везикули с една мембрана, съдържащи ензими.	Те разграждат молекулите, като по този начин участват в храносмилането на клетките.
Митохондриите.	Формата на митохондриите може да бъде пръчковидна или овална. Имат две мембрани. Митохондриите съдържат матрица, съдържаща ДНК и РНК молекули.	Митохондриите са отговорни за синтеза на източника на енергия - АТФ.
Пластиди. Те присъстват само в растителните клетки.	Най-често пластидите са с овална форма. Имат две мембрани.	Има три вида пластиди: левкопласти, хлоропласти и хромопласти. Левкопластите натрупват органични вещества. Хлоропластите са отговорни за фотосинтезата. Хромопластите „оцветяват“ растението.
	2. Органели, които нямат мембрана
Рибозомите присъстват във всички клетки. Разположени са в цитоплазмата или са свързани с мембраната на ендоплазмения ретикулум.	Състои се от няколко молекули РНК и протеин. Магнезиевите йони поддържат структурата на рибозомите. Рибозомите изглеждат като малки тела с форма на сфера.	Извършва се синтез на полипептидни вериги.
Клетъчният център присъства в животинските клетки, с изключение на редица протозои, и се среща и в някои растения.	Клетъчният център се състои от два цилиндрични органела - центриоли.	Участва в разделянето на ахроматиновия вертер. Органелите, които изграждат клетъчния център, произвеждат флагели и реснички.
Мирофиламенти, микротубули.	Те представляват плексус от нишки, които проникват в цялата цитоплазма. Тези нишки се образуват от контрактилни протеини.	Те са част от клетъчния цитоскелет. Отговаря за движението на органелите и свиването на влакната.

Клетъчни органели - видео

Органоиди(органели)- в цитологията, постоянни специализирани структури в клетките на живите организми. Всяка органела изпълнява определени жизненоважни за клетката функции. Терминът "Органоиди" се обяснява със сравнението на тези клетъчни компоненти с органите на многоклетъчен организъм. Органоидите се противопоставят на временни включвания на клетки, които се появяват и изчезват по време на метаболитния процес.

Понякога само постоянни клетъчни структури, разположени в нейната цитоплазма, се считат за органели. Често ядрата и вътрешноядрените структури (например ядрото) не се наричат ​​органели, ресничките и жгутиците също обикновено не се класифицират като органели.

Рецептори и други малки, молекулярно ниво, структурите не се наричат ​​органели. Границата между молекулите и органелите не е много ясна. По този начин рибозомите, които обикновено се класифицират недвусмислено като органели, също могат да се считат за сложен молекулен комплекс. Елементи на цитоскелета (микротубули, дебели нишки на набраздени мускули и т.н.) обикновено не се класифицират като органели.

В много отношения наборът от органели, изброени в ръководствата за обучение, се определя от традицията.

Клетъчни органели (имащи мембранна структура)

Име	животинска клетка	растителна клетка
Ядро		Система за генетична детерминация и регулация на протеиновия метаболизъм
Гранулиран ендоплазмен ретикулум (ER)		Синтез на хормони, ензими, плазмени протеини, мембрани; сегрегация (отделяне) на синтезирани протеини; образуване на мембрани на вакуоларната система, плазмалема, синтез на фосфолипиди
Гладък ендоплазмен ретикулум (ER)		Метаболизъм на липиди и някои вътреклетъчни полизахариди
Ламеларен комплекс на Голджи	синтез на полизахариди	Секреция, сегрегация и натрупване на продукти, синтезирани в EPS, синтез на полизахариди
Първични лизозоми	Хидролиза на биополимери	Хидролиза на биополимери
Вторични лизозоми (виж вакуола)		Резултат от фагоцитоза, пиноцитоза, трансмембранен транспорт на вещества
Автолизозома		Автолиза на клетъчни компоненти
Пероксизоми	Окисляване на аминокиселини, образуване на пероксиди	Окисление на аминокиселини, образуване на пероксид, защитна функция
Митохондриите	Синтез на АТФ	Синтез на АТФ
Кинетопласт		Комплексна функция: движение и захранване на движението
Пластиди: хлоропласти хроматофори левкопласти хромопласти		Фотосинтеза, синтез и хидролиза на вторично нишесте (амилопласти); масла (елаиопласти); протеини (протеинопласти, протеопласти)
Вакуола	Вътреклетъчно храносмилане	Натрупване на вода и хранителни вещества

Клетъчни органели (имащи немембранна структура)

Име	животинска клетка	растителна клетка
Нуклеол		Място на образуване на рибозомна РНК
Центриоли (центрозоми)		Формиране на вретено
Рибозоми	Синтез на протеини	Синтез на протеини
Микротубули		Цитоскелет, участие в транспорта на вещества и органели
Микро нишки		Контрактилни елементи на цитоскелета, клетъчна подвижност, вътреклетъчно движение на веществата
Микрофибрили		Съкратителна функция на клетката и вътреклетъчно движение на органелите
Камшичета	Органи на движение	Органи на движение
реснички	Увеличена смукателна повърхност	Органи на движение, защита
Диктиозоми, десмозоми	Висококонтактни мембрани	Орган за междуклетъчен контакт

Еукариотни органели

(обща информация)

Органела	Основна функция	Структура	Организми	Бележки
Хлоропласт (пластиди)	фотосинтеза	двойна мембрана	растения, протиста	имат собствено ДНК; предполагат, че хлоропластите са възникнали от цианобактерии в резултат на симбиогенеза
Ендоплазмен ретикулум	транслация и сгъване на нови протеини (гранулиран ендоплазмен ретикулум), липиден синтез (агрануларен ендоплазмен ретикулум)	едномембранен	всички еукариоти	на повърхността на гранулирания ендоплазмен ретикулум има голям бройрибозоми, сгънати като торба; агрануларният ендоплазмен ретикулум се навива на тръби
Апарат на Голджи	сортиране и преобразуване на протеини	едномембранен	Всички еукариоти	асиметрични - цистерните, разположени по-близо до клетъчното ядро, съдържат най-малко зрели протеини, а везикулите, съдържащи напълно зрели протеини, пъпчат от цистерни, разположени по-далеч от ядрото
Митохондриите	енергия	двойна мембрана	повечето еукариоти	имат собствена митохондриална ДНК; предполагат, че митохондриите са възникнали в резултат на симбиогенеза
Вакуола	резерв, поддържане на хомеостаза, в растителните клетки - поддържане на формата на клетката (тургор)	единична мембрана	еукариоти, по-силно изразени при растенията
Ядро	ДНК съхранение, РНК транскрипция	двойна мембрана	всички еукариоти	съдържа основната част от генома
Рибозоми	протеинов синтез на базата на информационна РНК, използваща транспортна РНК	РНК/протеин	еукариоти, прокариоти
Везикули	съхраняват или транспортират хранителни вещества	единична мембрана	всички еукариоти
Лизозоми	малки лабилни образувания, съдържащи ензими, по-специално хидролази, участващи в процесите на смилане на фагоцитирана храна и автолиза (саморазтваряне на органели)	единична мембрана	повечето еукариоти
Центриоли (клетъчен център)	Център на цитоскелетната организация. Необходим за процеса на клетъчно делене (равномерно разпределя хромозомите)	немембранни	еукариоти
Меланозома	съхранение на пигменти	единична мембрана	животни
Миофибрили	свиване на мускулните влакна	сложно организиран сноп от протеинови нишки	животни

Предполага се, че митохондриитеИ пластиди- това са бивши симбионти на съдържащите ги клетки, някога независими прокариоти

Органелите са структури, които постоянно присъстват в цитоплазмата и са специализирани да изпълняват определени функции. Въз основа на принципа на организация се разграничават мембранни и немембранни клетъчни органели.

Мембранни клетъчни органели

1. Ендоплазмен ретикулум (ER) - система от вътрешни мембрани на цитоплазмата, образуващи големи кухини - цистерни и множество тубули; заема централно място в клетката, около ядрото. EPS съставлява до 50% от обема на цитоплазмата. ER каналите свързват всички цитоплазмени органели и се отварят в перинуклеарното пространство на ядрената обвивка. По този начин ER е вътреклетъчна кръвоносна система. Има два вида мембрани на ендоплазмения ретикулум – гладки и грапави (гранулирани). Необходимо е обаче да се разбере, че те са част от един непрекъснат ендоплазмен ретикулум. Рибозомите са разположени върху гранулирани мембрани, където се извършва протеиновият синтез. Ензимните системи, участващи в синтеза на мазнини и въглехидрати, са подредени по подреден начин върху гладки мембрани.

2. Апаратът на Голджи е система от цистерни, тубули и везикули, образувани от гладки мембрани. Тази структура е разположена по периферията на клетката по отношение на EPS. На мембраните на апарата на Голджи, ензимните системи, участващи в образуването на по-сложни органични съединенияот протеини, мазнини и въглехидрати, синтезирани в EPS. Тук се извършва сглобяването на мембраната и образуването на лизозома. Мембраните на апарата на Голджи осигуряват натрупването, концентрацията и опаковането на отделяните от клетката секрети.

3. Лизозомите са мембранни органели, съдържащи до 40 протеолитични ензима, способни да разграждат органични молекули. Лизозомите участват в процесите на вътреклетъчно храносмилане и апоптоза (програмирана клетъчна смърт).

4. Митохондриите са енергийните станции на клетката. Двумембранни органели с гладка външна и вътрешна мембрана, образуващи кристи - хребети. На вътрешната повърхност на вътрешната мембрана ензимните системи, участващи в синтеза на АТФ, са подредени по подреден начин. Митохондриите съдържат кръгова ДНК молекула, подобна по структура на хромозомата на прокариотите. Има много малки рибозоми, върху които се извършва протеинов синтез, частично независим от ядрото. Въпреки това, гените, затворени в кръгова ДНК молекула, не са достатъчни, за да осигурят всички аспекти на живота на митохондриите и те са полуавтономни структури на цитоплазмата. Увеличаването на техния брой се дължи на разделянето, което се предшества от удвояването на кръговата ДНК молекула.

5. Пластидите са органели, характерни за растителните клетки. Има левкопласти - безцветни пластиди, хромопласти, които имат червено-оранжев цвят и хлоропласти. - зелени пластиди. Всички те имат единен структурен план и се образуват от две мембрани: външната (гладка) и вътрешната, образуващи прегради - стромални тилакоиди. Върху тилакоидите на стромата има грана, състояща се от сплескани мембранни везикули - тилакоиди на грана, подредени една върху друга като монетни колони. Тилакоидите на зърната съдържат хлорофил. Светлата фаза на фотосинтезата протича тук - в граната, а реакциите на тъмната фаза - в стромата. Пластидите имат пръстеновидна ДНК молекула, подобна по структура на хромозомата на прокариотите, и много малки рибозоми, върху които се извършва протеинов синтез, частично независим от ядрото. Пластидите могат да преминават от един тип в друг (хлоропласти в хромопласти и левкопласти); те са полуавтономни органели на клетката. Увеличаването на броя на пластидите се дължи на тяхното разделяне на две и пъпкуване, което се предшества от редупликация на кръговата ДНК молекула.

Немембранни клетъчни органели

1. Рибозомите са кръгли образувания от две субединици, състоящи се от 50% РНК и 50% протеини. В ядрото се образуват субединици, в нуклеола, а в цитоплазмата в присъствието на Ca 2+ йони се обединяват в интегрални структури. В цитоплазмата рибозомите са разположени върху мембраните на ендоплазмения ретикулум (гранулиран ER) или свободно. В активния център на рибозомите протича процесът на транслация (селекция на тРНК антикодони към иРНК кодони). Рибозомите, движейки се по молекулата на иРНК от единия до другия край, последователно правят кодоните на иРНК достъпни за контакт с антикодоните на тРНК.

2. Центриолите (клетъчен център) са цилиндрични тела, чиято стена е 9 триади от белтъчни микротубули. В клетъчния център центриолите са разположени под прав ъгъл една спрямо друга. Те са способни да се самовъзпроизвеждат според принципа на самосглобяването. Самосглобяването е образуването на структури, подобни на съществуващите, с помощта на ензими. Центриолите участват в образуването на вретеновидни нишки. Те осигуряват процеса на хромозомна сегрегация по време на клетъчното делене.

3. Камшичетата и ресничките са органели на движението; те имат един план на структурата - външната част на флагела е обърната средаи е покрита от част от цитоплазмената мембрана. Те представляват цилиндър: стената му е изградена от 9 двойки протеинови микротубули, а в центъра има две аксиални микротубули. В основата на камшичето, разположено в ектоплазмата - цитоплазмата, разположена непосредствено под клетъчната мембрана, към всяка двойка микротубули се добавя още една къса микротубула. В резултат на това се образува базално тяло, състоящо се от девет триади микротубули.

4. Цитоскелетът е представен от система от протеинови влакна и микротубули. Осигурява поддържане и промяна на формата на клетъчното тяло и образуването на псевдоподии. Отговаря за амебоидното движение, образува вътрешната рамка на клетката и осигурява движението на клетъчните структури в цитоплазмата.

Основни групи органели. Органелите са постоянни вътреклетъчни структури, които имат специфична структура и изпълняват съответни функции. Органелите се разделят на две групи: мембранни и немембранни. Мембранните органели се предлагат в две разновидности: двумембранни и едномембранни. Компонентите на двойната мембрана са пластиди, митохондрии и клетъчно ядро. Едномембранните органели включват органелите на вакуоларната система - ендоплазмения ретикулум, комплекса на Голджи, лизозоми, вакуоли на растителни и гъбични клетки, пулсиращи вакуоли и др. Немембранните органели включват рибозоми и клетъчен център, които постоянно присъстват в клетката. Експресията на цитоскелетните елементи (постоянен компонент на клетката) може да се промени значително по време на клетъчния цикъл - от пълното изчезване на един компонент (например цитоплазмени тръби по време на клетъчното делене) до появата на нови структури (вретена на делене).

Общо свойство на мембранните органели е, че всички те са изградени от липопротеинови филми (биологични мембрани), които се затварят сами по себе си, така че се образуват затворени кухини или отделения. Вътрешното съдържание на тези отделения винаги е различно от хиалоплазмата.

Двойни мембранни органели. Органелите с двойна мембрана включват пластиди и митохондрии. Пластидите са характерни органели на клетки на автотрофни еукариотни организми. Техният цвят, форма и размер са много разнообразни. Има хлоропласти, хромопласти и левкопласти.

ХлоропластиТе имат зелен цвят поради наличието на основния пигмент - хлорофил. Хлоропластите съдържат и спомагателни пигменти - каротеноиди ( оранжев цвят). По форма хлоропластите са овални тела с форма на леща с размери (5-10) x (2-4) микрона. Една листна клетка може да съдържа 15-20 или повече хлоропласти, а някои водорасли имат само 1-2 гигантски хлоропласта (хроматофори) с различна форма.

Хлоропластите са ограничени от две мембрани – външна и вътрешна (фиг. 1.8).

ориз. 1.8. Структурна схема на хлоропласта: I —външна мембрана; 2 — рибозоми; 3 — пластоглобули; 4 - зърна; 5 —тилакоиди; 6 — матрица; 7 —ДНК; 8 — вътрешна мембрана; 9 —междумембранно пространство.

Външната мембрана ограничава течната вътрешна хомогенна среда на хлоропласта - стромата (матрица). Стромата съдържа протеини, липиди, ДНК (кръгова молекула), РНК, рибозоми и вещества за съхранение (липиди, нишесте и протеинови зърна), както и ензими, участващи във фиксирането на въглероден диоксид.

Вътрешната мембрана на хлоропласта образува инвагинации в стромата - тилакоиди или ламели,които имат формата на сплескани торбички (цистерни). Няколко такива тилакоиди, разположени един върху друг, образуват грана, в който случай те се наричат ​​тил грана акоиди.Именно в тилакоидните мембрани са локализирани светлочувствителни пигменти, както и носители на електрони и протони, които участват в абсорбцията и трансформацията на светлинната енергия.

Хлоропластите в клетката осъществяват процеса на фотосинтеза.

Левкопласти- малки безцветни пластиди с различни форми. Те са сферични, елипсовидни, дъмбеловидни, чашовидни и др. В сравнение с хлоропластите тяхната вътрешна мембранна система е слабо развита.

Левкопластите се намират главно в клетки на органи, скрити от слънчева светлина(корени, коренища, грудки, семена). Те извършват вторичен синтез и натрупване на резервни хранителни вещества - нишесте, по-рядко мазнини и протеини.

Хромопластисе различават от другите пластиди по своята уникална форма (дисковидна, назъбена, с форма на полумесец, триъгълна, рум-

bic и т.н.) и цвят (оранжево, жълто, червено). Хромопластите нямат хлорофил и следователно не са способни на фотосинтеза. Вътрешната им мембранна структура е слабо изразена.

Хромопласти присъстват в клетките на венчелистчетата на много растения (лютиче, невен, нарциси, глухарчета и др.), зрели плодове (домати, офика, момина сълза, шипки) и кореноплодни зеленчуци (моркови, цвекло), като както и листата през есента. Яркият цвят на тези органи се дължи на различни пигменти, принадлежащи към групата на каргиноидите, които са концентрирани в хромопластите.

Всички видове пластиди са генетично свързани помежду си и някои видове могат да се трансформират в други:

По този начин целият процес на взаимно преобразуване на пластидите може да бъде представен като поредица от промени, протичащи в една посока - от пропластиди към хромопласти.

Митохондриите са неразделни компоненти на всички еукариотни клетки. Те са гранулирани или нишковидни структури с дебелина 0,5 µm и дължина до 7-10 µm.

Митохондриите са ограничени от две мембрани – външна и вътрешна (фиг. 1.9). Между външната и вътрешната мембрана има т.нар перимитохондриално пространство,което е мястото на натрупване на водородни йони Н + Външна митохондриална мембранаго отделя от хиалоплазмата. Вътрешна мембранаобразува множество инвагинации в митохондриите – т.нар Христос.Ензимите са разположени върху мембраната на криста или вътре в нея, включително носители на електрони и водородни йони Н +, които участват в дишането на кислород. Външната мембрана е силно пропусклива и много съединения преминават лесно през нея. Вътрешната мембрана е по-малко пропусклива. Вътрешното съдържание на митохондриите е ограничено от него (матрица)съставът му е близък до този на цитоплазмата. Матрицата съдържа различни протеини, Vвключително ензими, ДНК (кръгова молекула), всички видове РНК, аминокиселини, рибозоми, редица витамини. ДНК осигурява известна генетична автономия на митохондриите, въпреки че като цяло тяхната работа се координира от ядрена ДНК.

ориз. 1.9. Схема на структурата на митохондриите: а - надлъжен разрез; 6 — триизмерна структурна диаграма; 1 — външна мембрана; 2— матрица; 3 —междумембранно пространство; 4 — гранула; 5 —ДНК; 6 — вътрешна мембрана; 7 — рибозоми.

Кислородният етап на клетъчното дишане се среща в митохондриите.

Едномембранни органели.В клетката се синтезира огромно количество различни вещества. Някои от тях се изразходват за собствени нужди (синтез на АТФ, изграждане на органели, натрупване на хранителни вещества), други се извеждат от клетката и се използват за изграждане на мембрана (растителни и гъбични клетки), гликокаликс (животински клетки). Клетъчните секрети включват също ензими, хормони, колаген, кератин и др. Натрупването на тези вещества и тяхното движение от една част на клетката в друга или извеждането извън нейните граници се извършва в система от затворени цитоплазмени мембрани - ендоплазмен ретикулум или ендоплазмен ретикулум и комплекса на Голджи, съставляващи транспортната система на клетките.

Ендоплазмен ретикулум е открит с помощта на електронен микроскоп през 1945 г. Това е система от разклонени канали, цистерни (вакуоли) и везикули, които създават вид рехава мрежа в цитоплазмата (фиг. 1.10). Стените на каналите и кухините се образуват от елементарни мембрани.

В клетката има два вида ендоплазмен ретикулум: гранулиран (груб)И агранулиран (гладък).Гранулираният ендоплазмен ретикулум е гъсто осеян с рибозоми, които извършват биосинтеза на протеини. Синтезираните протеини преминават през мембраната в каналите и кухините на ендоплазмения ретикулум, изолират се от цитоплазмата, натрупват се там, узряват и се придвижват към други части на клетката или към комплекса на Голджи в специални мембранни везикули, които се отделят от цистерните на ендоплазмения ретикулум.

ориз. 1.10.Схема на структурата на грапав (1) и гладък (2) ендоплазмен ретикулум.

Функции на ендоплазмения ретикулумследното:

1. В мембраните на гранулирания ендоплазмен ретикулум се натрупват и изолират протеини, които след синтеза си могат да бъдат вредни за клетката. Например, синтезът на хидролитични ензими и свободното им освобождаване в цитоплазмата би довело до самосмилане на клетката и нейната смърт. Това обаче не се случва, тъй като такива протеини са надеждно изолирани в кухините на ендоплазмения ретикулум.
2. Рибозомите на гранулирания ендоплазмен ретикулум също синтезират интегрални и периферни протеини на клетъчните мембрани и някои от протеините на цитоплазмата.
3. Цистерните на грапавия ендоплазмен ретикулум са свързани с ядрената обвивка, като някои от тях са пряко продължение на последната. Смята се, че след клетъчното делене мембраните на нови ядра се образуват от цистерните на ендоплазмения ретикулум.
4. Процесите на синтез на липиди и някои въглехидрати (например гликоген) протичат върху мембраните на гладкия ендоплазмен ретикулум.

Комплекс Голджи (апарат)открит през 1898 г. от италианския учен К. Голджи. Представлява система от плоски дисковидни затворени резервоари, които са разположени един над друг под формата на стек и оформят диктиозома.Мембранните тръби и везикулите се простират от резервоарите във всички посоки (фиг. 1.11). Броят на диктиозомите в клетките варира от една до няколко десетки в зависимост от вида на клетката и фазата на тяхното развитие.

Фиг. 1.11. Схема на структурата на апарата на Голджи: 1 — мехурчета; 2 — резервоари.

Веществата, синтезирани в ендоплазмения ретикулум, се доставят до комплекса на Голджи. Везикулите се отделят от цистерните на ендоплазмения ретикулум, които се свързват с цистерните на комплекса на Голджи, където тези вещества се модифицират и узряват.

Везикулите от комплекса на Голджи участват в образуването на цитоплазмената мембрана и стените на растителните клетки след делене, както и в образуването на вакуоли и първични лизозоми.

Зрелите диктиозомни цистерни освобождават везикули или вакуоли на Голджи, пълни със секрет. Съдържанието на такива везикули или се използва от самата клетка, или се отстранява извън нейните граници. В последния случай везикулите на Голджи се приближават до плазмената мембрана, свързват се с нея и изливат съдържанието си навън, а мембраната им се включва в плазмената мембрана и така настъпва нейното обновяване.

Цистерните на комплекса Голджи активно извличат монозахариди от цитоплазмата и синтезират от тях по-сложни олиго- и полизахариди. В резултат на това в растенията се образуват пектинови вещества, хемицелулоза и целулоза, които се използват за изграждане на клетъчната стена и слузта на кореновата шапка. При животните гликопротеините и гликолипидите на гликокаликса се синтезират по подобен начин, произвеждат се панкреатични секрети, слюнчена амилаза, пептидни хормони на хипофизата и колаген.

Комплексът на Голджи участва в образуването на лизозоми, млечни протеини в млечните жлези, жлъчка в черния дроб, вещества на лещите, зъбен емайл и g.p.

Комплексът на Голджи и ендоплазменият ретикулум са тясно свързани; съвместната им дейност осигурява синтеза и трансформацията на веществата в клетката, тяхното изолиране, натрупване и транспорт.

Лизозоми- това са мембранни везикули с размер до 2 микрона. Лизозомите съдържат хидролитични ензими, които могат да усвояват протеини, липиди, въглехидрати и нуклеинови киселини. Лизозомите се образуват от везикули, които се отделят от комплекса на Голджи, а хидролитичните ензими първо се синтезират върху грапавия плазмен ретикулум.

Сливайки се с ендоцитни везикули, се образуват лизозоми храносмилателна вакуола (вторична лизозома),където органичните вещества се разграждат на съставните им мономери. Последните навлизат в цитоплазмата на клетката през мембраната на храносмилателната вакуола. Точно така например става неутрализирането на бактериите в кръвните клетки - неутрофили.

Вторичните лизозоми, в които процесът на храносмилане е завършен, практически не съдържат ензими. Те съдържат само несмлени остатъци, т.е. нехидролизируем материал, който или се екскретира извън клетката, или се натрупва в цитоплазмата.

Разграждането на чужд материал, получен чрез ендоцитоза от лизозоми, се нарича хетерофагия.Лизозомите също участват в разрушаването на клетъчни материали, като например резервни хранителни вещества, както и макромолекули и цели органели, които са загубили своята функционална активност. (автофагия).При патологични промени в клетката или нейното стареене, мембраните на лизозомите могат да бъдат унищожени: ензимите навлизат в цитоплазмата и настъпва самосмилане на клетката - автолиза.Понякога с помощта на лизозоми се разрушават цели клетъчни комплекси и органи. Например, когато попова лъжица се превръща в жаба, лизозомите, разположени в клетките на опашката, я усвояват: опашката изчезва и образуваните по време на този процес вещества се абсорбират и използват от други клетки на тялото.

Вакуоли- големи мембранни везикули или кухини в цитоплазмата, изпълнени с клетъчен сок. Вакуолите се образуват в растителни и гъбични клетки от везикулоподобни разширения на ендоплазмения ретикулум или от везикули на комплекса на Голджи. В меристемните клетки на растенията първо се появяват множество малки вакуоли. Увеличавайки се, те се сливат в централна вакуолакойто заема до 70-90% от обема на клетката и може да бъде проникнат от нишки на цитоплазмата (фиг. 1.12).

ориз. 1.12. Вакуола в растителна клетка: 1 — вакуола; 2 — цитопазматични връзки; 3 — сърцевина; 4 — хлоропласти.

Съдържанието на вакуолите - клетъчен сок.То представлява воден разтворразлични неорганични и органични вещества. Повечето от тях са продукти на метаболизма на протопластите, които могат да се появяват и изчезват през различни периоди от живота на клетката. Химичен състави концентрацията на клетъчния сок са много променливи и зависят от растителния вид, органа, тъканта и състоянието на клетката. Клетъчният сок съдържа соли, захари (предимно захароза, глюкоза, фруктоза), органични киселини (ябълчена, лимонена, оксалова, оцетна и др.), аминокиселини и протеини. Тези вещества са междинни метаболитни продукти, временно отстранени от метаболизма на клетката във вакуолата. Те са резервниклетъчни вещества.

В допълнение към резервните вещества, които могат да бъдат повторно използвани в метаболизма, клетъчният сок съдържа феноли, танини (танини), алкалоиди и антоцианини, които се екскретират от метаболизма във вакуолата и по този начин се изолират от цитоплазмата.

Танините са особено често срещани в клетъчния сок (както и в цитоплазмата и мембраните) на клетките в листата, кората, дървесината, неузрелите плодове и обвивките на семената. Алкалоидите присъстват например в семената на кафето (кофеин), плодовете на мака (морфин) и обикновената бена (атропин), стъблата и листата на лупината (лупинин) и др. Смята се, че танините с техния стипчив вкус, алкалоидите и токсичните полифеноли изпълняват защитна функция: техният отровен (обикновено горчив) вкус и неприятна миризма отблъскват тревопасните животни, което им пречи да бъдат изядени.

Вакуолите също често натрупват крайни продукти от клетъчната дейност. (отпадъци).Такова вещество за растителните клетки е калциевият оксалат, който се отлага във вакуоли под формата на кристали с различни форми.

Клетъчният сок на много растения съдържа пигменти,придавайки на клетъчния сок различни цветове. Пигментите определят цвета на венчетата на цветята, плодовете, пъпките и листата, както и корените на някои растения (например цвекло).

Клетъчният сок на някои растения съдържа физиологично активни вещества — фитохормони (регулатори на растежа), фитонциди, ензими.В последния случай вакуолите действат като лизозоми. След клетъчната смърт вакуолната мембрана губи селективна пропускливост и отделените от нея ензими предизвикват автолиза на клетката.

Функции на вакуолитеследното:

1. Играят вакуоли главна роляпри усвояването на вода от растителните клетки. Водата чрез осмоза през нейната мембрана навлиза във вакуолата, чийто клетъчен сок е по-концентриран от цитоплазмата и оказва натиск върху цитоплазмата и следователно върху клетъчната мембрана. В резултат на това в клетката се развива тургорно налягане, което определя относителната твърдост на растителните клетки и причинява удължаване на клетките по време на техния растеж.
2. В тъканите за съхранение на растенията, вместо една централна, често има няколко вакуоли, в които се натрупват резервни хранителни вещества (мазнини, протеини). Контрактилни (пулсиращи) вакуолислужат за осмотична регулация, предимно в сладководни протозои, тъй като водата от околния хипотоничен разтвор непрекъснато навлиза в техните клетки чрез осмоза (концентрацията на вещества в речна или езерна вода е много по-ниска от концентрацията на вещества в протозойни клетки). Контрактилните вакуоли абсорбират излишната вода и след това я изхвърлят чрез контракции.

Немембранни органели. Клетъчен център.Клетките на повечето животни, както и на някои гъби, водорасли, мъхове и папрати имат центриоли. Те обикновено се намират в центъра на клетката, което определя името им (фиг. 1.13).

Центриолите са кухи цилиндри с дължина не повече от 0,5 µm. Те са разположени по двойки перпендикулярно един на друг (фиг. 1.14). Всяка центриола е изградена от девет триплета микротубули.

Основната функция на центриолите е да организират микротубулите на вретеното на клетъчното делене.

Центриолите са идентични по структура базални тела,които винаги се намират в основата на камшичетата и ресничките. По всяка вероятност базалните тела се образуват от удвояване на центриолите. Базалните тела, подобно на центриолите, са центрове за организиране на микротубули, които изграждат флагели и реснички.

Камшичета и реснички- органели на движението в клетките на много видове живи същества. Те са подвижни цитоплазмени процеси, които служат или за движение на целия организъм (много бактерии, протозои, ресничести червеи) или репродуктивни клетки (сперма, зооспори), или за транспортиране на частици и течности (например реснички на ресничести клетки на лигавицата на носните кухини и трахеята, яйцепроводите и др.).

Камшичетата на еукариотните клетки съдържат 20 микротубула по цялата им дължина: 9 периферни дублета и 2 централни единични. В основата на флагела в цитоплазмата има базално тяло.

Флагелите са с дължина около 100 µm или повече. Наричат ​​се къси флагели (10-20 микрона), от които има много на една клетка мигли.

Плъзгането на микротубулите, които са част от камшичетата или ресничките, ги кара да бият, което осигурява движението на клетката или напредването на частиците.

Рибозоми- Това са най-малките сферични гранули с диаметър 15-35 nm, които са мястото на синтеза на протеини от аминокиселини. Те се намират в клетките на всички организми, включително прокариотните. За разлика от други органели на цитоплазмата (пластиди, митохондрии, клетъчен център и др.), Рибозомите са представени в клетка в огромен брой: за клетъчен цикълот тях се образуват около 10 милиона.

Рибозомите съдържат много молекули от различни протеини и няколко rRNA молекули. Пълната работеща рибозома се състои от две неравни субединици (фиг. 1.15). Малката субединица е пръчковидна с няколко издатини. Голямата подединица изглежда като полусфера с три изпъкнали издатини. Когато се комбинира в рибозома, малката субединица лежи в единия край на една от издатините на голямата субединица. Малката субединица съдържа една РНК молекула, а голямата субединица съдържа три.

ориз. 1.15, Схема на структурата на рибозома: 1 — малка субединица; 2 — иРНК; 3 — TRIC; 4 — амино киселина; 5 — голяма субединица; b — мембрана на ендоплазмения ретикулум; 7 — синтезирана полипептидна верига.

В цитоплазмата десетки хиляди рибозоми са разположени свободно (поединично или в групи) или прикрепени към нишките на микротрабекуларната система, външната повърхност на ядрената мембрана и ендоплазмения ретикулум. Те се намират също в митохондриите и хлоропластите.

По време на протеиновия синтез рибозомата защитава синтезирания протеин от разрушителното действие на клетъчните ензими. Механизмът на защитния ефект е, че част от новосинтезирания протеин се намира в каналообразната структура на голямата субединица.

Източник : N.A. Лемеза Л.В. Камлюк Н.Д. Лисов "Наръчник по биология за постъпващите в университети"

Тип урок: комбиниран.

Методи: словесно, визуално, практично, проблемно-търсене.

Цели на урока

Образователни: задълбочете знанията на учениците за структурата на еукариотните клетки, научете ги да ги прилагат в практическите занятия.

Развитие: подобряване на уменията на учениците за работа дидактически материал; развиват мисленето на учениците, като предлагат задачи за сравняване на прокариотни и еукариотни клетки, растителни клетки и животински клетки, идентифициране на подобни и отличителни характеристики.

Оборудване: постер “Структура на цитоплазмената мембрана”; карти със задачи; раздаване (строеж на прокариотна клетка, типична растителна клетка, структура на животинска клетка).

Междупредметни връзки: ботаника, зоология, анатомия и физиология на човека.

План на урока

I. Организационен момент

Проверка на готовността за урока.
Проверка на списъка на учениците.
Съобщаване на темата и целите на урока.

II. Учене на нов материал

Разделяне на организмите на про- и еукариоти

Клетките са изключително разнообразни по форма: едни са кръгли, други приличат на звезди с много лъчи, трети са удължени и т.н. Клетките също са различни по размер - от най-малките, трудно различими в светлинен микроскоп, до идеално видими с невъоръжено око (например яйцата на риби и жаби).

Всяко неоплодено яйце, включително гигантските фосилизирани яйца на динозаври, които се съхраняват в палеонтологични музеи, също някога е било живи клетки. Все пак, ако говорим за основните елементи вътрешна структура, всички клетки са подобни една на друга.

Прокариоти (от лат. професионалист- преди, по-рано, вместо и гръцки. карион– ядро) са организми, чиито клетки нямат мембранно ядро, т.е. всички бактерии, включително архебактерии и цианобактерии. Общ бройИма около 6000 вида прокариоти. Цялата генетична информация на прокариотната клетка (генофор) се съдържа в една кръгова ДНК молекула. Митохондриите и хлоропластите отсъстват, а функциите на дишане или фотосинтеза, които осигуряват енергията на клетката, се изпълняват от плазмената мембрана (фиг. 1). Прокариотите се размножават без изразен полов процес чрез разделяне на две. Прокариотите са способни да извършват редица специфични физиологични процеси: те фиксират молекулярен азот, извършват млечнокисела ферментация, разлагат дървесината и окисляват сярата и желязото.

След уводен разговор учениците преговарят за устройството на прокариотната клетка, като съпоставят основните особености на строежа с видовете еукариотни клетки (фиг. 1).

Еукариоти - това са висши организми, които имат ясно очертано ядро, което е отделено от цитоплазмата с мембрана (кариомембрана). Еукариотите включват всички висши животни и растения, както и едноклетъчни и многоклетъчни водорасли, гъби и протозои. Ядрената ДНК при еукариотите се съдържа в хромозомите. Еукариотите имат клетъчни органели, ограничени от мембрани.

Разлики между еукариоти и прокариоти

– Еукариотите имат истинско ядро: генетичният апарат на еукариотната клетка е защитен от мембрана, подобна на мембраната на самата клетка.
– Органелите, включени в цитоплазмата, са заобиколени от мембрана.

Устройство на растителни и животински клетки

Клетката на всеки организъм е система. Състои се от три взаимосвързани части: обвивка, ядро ​​и цитоплазма.

В изучаването на ботаниката, зоологията и човешката анатомия вече сте се запознали със структурата на различни видове клетки. Нека прегледаме накратко този материал.

Задача 1.Въз основа на Фигура 2 определете на кои организми и видове тъкани отговарят клетките, номерирани от 1 до 12. Какво определя формата им?

Устройство и функции на органелите на растителни и животински клетки

Използвайки фигури 3 и 4 и използвайки биологичното енциклопедичен речники учебник учениците попълват таблица, сравняваща животински и растителни клетки.

Таблица. Устройство и функции на органелите на растителни и животински клетки

Клетъчни органели	Структура на органелите	функция	Наличие на органели в клетките
			растения	животни
Хлоропласт	Това е вид пластид	Оцветява растенията в зелено и позволява извършването на фотосинтеза.
Левкопласт	Черупката се състои от две елементарни мембрани; вътрешен, растящ в стромата, образува няколко тилакоиди	Синтезира и натрупва нишесте, масла, протеини
Хромопласт	Пластиди с жълт, оранжев и червен цвят, цветът се дължи на пигменти - каротеноиди	Червен, жълт цвят на есенни листа, сочни плодове и др.
	Заема до 90% от обема на зряла клетка, изпълнена с клетъчен сок	Поддържане на тургора, натрупване на резервни вещества и метаболитни продукти, регулиране на осмотичното налягане и др.
Микротубули	Състои се от протеина тубулин, разположен близо до плазмената мембрана	Те участват в отлагането на целулоза върху клетъчните стени и движението на различни органели в цитоплазмата. По време на клетъчното делене микротубулите формират основата на структурата на вретеното
Плазмена мембрана (PMM)	Състои се от липиден двоен слой, проникнат от протеини, потопени на различна дълбочина	Бариера, транспорт на вещества, комуникация между клетките
Гладък EPR	Система от плоски и разклонени тръби	Осъществява синтеза и освобождаването на липиди
Груб EPR	Получава името си заради множеството рибозоми, разположени на повърхността му.	Синтез на протеини, натрупване и трансформация за освобождаване от клетката навън
	Заобиколен от двойна ядрена мембрана с пори. Образува се външната ядрена мембрана непрекъсната структурас EPR мембрана. Съдържа едно или повече нуклеоли	Превозвач наследствена информация, център за регулиране на клетъчната активност
Клетъчна стена	Състои се от дълги целулозни молекули, подредени в снопове, наречени микрофибрили	Външна рамка, защитна обвивка
Плазмодесми	Малки цитоплазмени канали, които проникват през клетъчните стени	Обединете протопласти на съседни клетки
Митохондриите		Синтез на АТФ (съхранение на енергия)
Апарат на Голджи	Състои се от купчина плоски торбички, наречени цистерни или диктиозоми	Синтез на полизахариди, образуване на СРМ и лизозоми
Лизозоми		Вътреклетъчно храносмилане
Рибозоми	Състои се от две неравни субединици - големи и малки, на които те могат да се разделят	Място на биосинтеза на протеини
Цитоплазма	Състои се от вода с голям брой разтворени вещества, съдържащи глюкоза, протеини и йони	В него се помещават други клетъчни органели и се извършват всички процеси на клетъчния метаболизъм.
Микрофиламенти	Влакна, направени от протеина актин, обикновено подредени на снопове близо до повърхността на клетките	Участват в клетъчната подвижност и промяна на формата
Центриоли	Може да е част от митотичния апарат на клетката. Диплоидната клетка съдържа две двойки центриоли	Участват в процеса на делене на клетките при животните; в зооспорите на водорасли, мъхове и протозои образуват базални тела на реснички
микровили	Изпъкналости на плазмената мембрана	Те увеличават външната повърхност на клетката; микровилите заедно образуват границата на клетката

Изводи

1. Клетъчната стена, пластидите и централната вакуола са уникални за растителните клетки.
2. Лизозоми, центриоли, микровили присъстват главно само в клетките на животинските организми.
3. Всички останали органели са характерни както за растителните, така и за животинските клетки.

Структура на клетъчната мембрана

Клетъчната мембрана е разположена от външната страна на клетката, като я отделя от външната или вътрешната среда на тялото. Основата му е плазмалемата (клетъчна мембрана) и въглехидратно-протеиновият компонент.

Функции на клетъчната мембрана:

– поддържа формата на клетката и придава механична здравина на клетката и тялото като цяло;
– предпазва клетката от механични повреди и навлизане на вредни съединения в нея;
– извършва разпознаване на молекулярни сигнали;
– регулира метаболизма между клетката и околната среда;
– осъществява междуклетъчно взаимодействие в многоклетъчен организъм.

Функция на клетъчната стена:

– представлява външната рамка – задържане;
– осигурява транспорта на вещества (през клетъчната стена преминават вода, соли и молекули на много органични вещества).

Външният слой на животинските клетки, за разлика от клетъчните стени на растенията, е много тънък и еластичен. Не се вижда под светлинен микроскоп и се състои от различни полизахариди и протеини. Повърхностният слой на животинските клетки се нарича гликокаликс, изпълнява функцията на пряка връзка на животинските клетки с външната среда, с всички заобикалящи го вещества, но не играе поддържаща роля.

Под гликокаликса на животинската клетка и клетъчната стена на растителната клетка има плазмена мембрана, граничеща директно с цитоплазмата. Плазмената мембрана се състои от протеини и липиди. Те са подредени по подреден начин поради различни химични взаимодействияедин с друг. Липидните молекули в плазмената мембрана са подредени в два реда и образуват непрекъснат липиден двоен слой. Протеиновите молекули не образуват непрекъснат слой, те се намират в липидния слой, потапяйки се в него на различна дълбочина. Молекулите на протеините и липидите са подвижни.

Функции на плазмената мембрана:

– образува бариера, отделяща вътрешното съдържание на клетката от външната среда;
– осигурява транспорт на вещества;
– осигурява комуникацията между клетките в тъканите на многоклетъчните организми.

Навлизане на вещества в клетката

Повърхността на клетката не е непрекъсната. В цитоплазмената мембрана има множество малки дупчици - пори, през които със или без помощта на специални протеини йони и малки молекули могат да проникнат в клетката. В допълнение, някои йони и малки молекули могат да влязат в клетката директно през мембраната. Навлизането на най-важните йони и молекули в клетката не е пасивна дифузия, а активен транспорт, изискващ разход на енергия. Транспортът на вещества е селективен. Селективната пропускливост на клетъчната мембрана се нарича полупропускливост.

от фагоцитозаГолеми молекули от органични вещества, като протеини, полизахариди, хранителни частици и бактерии навлизат в клетката. Фагоцитозата протича с участието на плазмената мембрана. На мястото, където повърхността на клетката влиза в контакт с частица от някакъв вид плътна материя, мембраната се огъва, образува вдлъбнатина и заобикаля частицата, която в „мембранната капсула“ е потопена вътре в клетката. Образува се храносмилателна вакуола и органичните вещества, влизащи в клетката, се усвояват в нея.

Амебите, ресничките и левкоцитите на животните и хората се хранят чрез фагоцитоза. Левкоцитите абсорбират бактерии, както и различни прахови частици, случайно попаднал в тялото, като по този начин го предпазва от болестотворни бактерии. Клетъчната стена на растенията, бактериите и синьо-зелените водорасли предотвратява фагоцитозата и поради това този път на навлизане на вещества в клетката не се реализира в тях.

Капки течност, съдържащи различни вещества в разтворено и суспендирано състояние, също проникват в клетката през плазмената мембрана. Това явление се нарича пиноцитоза. Процесът на абсорбция на течности е подобен на фагоцитозата. Капка течност се потапя в цитоплазмата в „мембранен пакет“. Органична материя, които влизат в клетката заедно с водата, започват да се усвояват под въздействието на съдържащите се в цитоплазмата ензими. Пиноцитозата е широко разпространена в природата и се осъществява от клетките на всички животни.

III. Затвърдяване на научения материал

На кои две големи групи се делят всички организми въз основа на структурата на тяхното ядро?
Кои органели са характерни само за растителните клетки?
Кои органели са уникални за животинските клетки?
Как се различава структурата на клетъчната мембрана на растенията и животните?
Кои са двата начина, по които веществата влизат в клетката?
Какво е значението на фагоцитозата за животните?