История развития учения о клетке Цитология - наука, изучающая строение, функции и эволюцию клеток Клетки - мельчайшие структуры всех живых организмов, способные к самовоспроизведению. • Г. Галилей в 1609-1610 гг. первый микроскоп • Р. Гук в 1665 г. ввел в науку термин «клетка» • В 1671-1682 гг., М. Мальпиги и Н. Грю термин «ткань» • В период с 1676 по 1719 г. А. Левенгук открыл красные кровяные тельца, некоторых простейших, мужские половые клетки. 1 Клеточная теория 1839 г. Шлейден и Шванн независимо друг от друга сформулировали клеточную теорию. Ее положения: • Клетка есть биологическая элементарная единица строения организма • Клеткообразование есть универсальный принцип размножения. • Жизнь организма может и должна быть сведена к сумме жизней составляющих его клеток. 1858 г. Рудольф Вирхов применил клеточную теорию в медицине, дополнив её следующими важными положениями: • Всякая клетка происходит из другой клетки. • Клетка является единицей патологии. 2 Методы изучения клетки • Микроскопия • Дифференциальное центрифугирование • Рентгеноструктурный анализ • Методы цито- и гистохимии • Кино и фотосъемки 3 4 5 Особенности строения прокариот Капсула (слизистая пектиновая оболочка) Клеточная стенка (содержит муреин, а не целлюлозу) Фотосинтетическая мембрана (впячивание ЦПМ внутрь клетки, функциональный аналог хлоропласта) Нуклеоид Цитоплазматическая мембрана (ЦПМ) (кольцевая ДНК, мембраной от цитоплазмы не отделен) Цитоплазма Жгутик Рибосомы (размер - (70 S, а не 80 S) Плазмиды (содержат дополнительный генетический материал) Фимбрии (пили) (нить белка флагеллина, движется за счет вращения внутреннего кольца, а не сокращения самой нити) Мезосомы (впячивание ЦПМ внутрь клетки, функциональный аналог митохондрий) (прикрепление к субстрату и поглощение питательных веществ) 6 Формы клеток Различные формы клеток в связи с выполняемыми функциями 1- клетка эпителия кишечника; 2- бактерии (кокки, кишечная палочка, спириллы, со жгутиками на концах тела); 3- диатомовая водоросль; 4мышечная клетка; 5-нервная клетка; 6-одноклеточная водоросль ацетабулярия; 7-клетка печени; 8- инфузория; 9-эритроциты человека; 10-клетки эпидермиса лука; 11-жгутиконосец. 7 КЛЕТКА ОБОЛОЧКА ПРОТОПЛАЗМА (клеточная стенка+цитоплазматическая (внутреннее содержимое клетки) мембрана у растений или цитоплазматическая мембрана у животных ЦИТОЗОЛЬ (растворимая часть цитоплазмы) ЦИТОПЛАЗМА КАРИОПЛАЗМА (все остальное содержимое клетки) (субстанция ядра) ОРГАНОИДЫ ЗАПАСНЫЕ ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА (структурно и функционально обособленные части цитоплазмы) (органические и неорганические) МЕМБРАННЫЕ НЕМЕМБРАННЫЕ Лизосомы, аппарат Гольджи, эндоплазматический ретикулум, митохондрии, пластиды Клеточный центр, микротрубочки, микрофиламенты, реснички, жгутики 8 Сходства и отличия растительной и животной клеток 9 10 Функции мембран • ограничивают содержимое клетки от окружающей среды • Транспорт • Рецепторная • Связь клеток между собой • Фагоцитоз, пиноцитоз • Ферментативная • Электрическая 11 Транспорт веществ через плазматическую мембрану АКТИВНЫЙ ТРАНСПОРТ ПЕРМЕАЗА ПАССИВНЫЙ ТРАНСПОРТ (ДИФФУЗИЯ) Связывание растворенного вещества ПРОНИКНОВЕНИЕ ЭНДОЦИТОЗ ФАГОЦИТОЗ ПИНОЦИТОЗ ПЕРЕНОС Инверсия переносчика ЭКЗОЦИТОЗ ОБЛЕГЧЕННАЯ ДИФФУЗИЯ ПРОСТАЯ ДИФФУЗИЯ Так же, как и активный транспорт, осуществляется с Выделение растворенного помощью белков-переносчиков - ПЕРМЕАЗ вещества 12 Функции цитоплазмы: • Состоит из гиалоплазмы и органелл • Взаимосвязь всех органоидов клетки • Среда для протекания химических процессов в клетке 13 Цитоскелет Цитоскелет: 1,2,3 - элементы цитоскелета 4 - мембрана 5 - ЭПС 6 - митохондрии • определяет форму клетки • способствует перемещению органелл из одной части 14 клетки в другую 15 16 Рибосомы • Рибосомы – белковые тельца, состоящие из двух субъединиц (малой и большой). • Субъединицы образованы белками и рибосомальной РНК. • Функция рибосом: синтез белка. Рибосома, прикрепленная к мембране эндоплазматической сети, обеспечивает процесс трансляции. В ее активном центре происходит взаимодействие антикодона т-РНК с кодоном информационной (матричной) и-РНК 17 Аппарат Гольджи Функции: • синтез полисахаридов и липидов; • образование мембранного материала для плазмалеммы клетки; • обезвоживание, накопление, упаковка и транспорт продуктов • формирование лизосом 18 Лизосомы Первичные мелкие мембранные пузырьки, формирующиеся в комплексе Гольджи Вторичные 1. Фаголизосомы пищеварительные вакуоли 2. Аутофагосомы - удаляют отслужившие органоиды Остаточные тельца – телолизосомы Функции: • Переваривание веществ, захваченных клеткой • Переваривание старых органоидов • Переваривание клетки (рассасывание хвоста у головастика) 19 Митохондрии Две мембраны: • наружная – гладкая • на внутренней – перегородки кристы (от лат.crista гребень). Их количество зависит от функции клетки Основная функция митохондрий – синтез АТФ 20 Гипотезы увеличения числа митохондрий в клетке: • Митохондрии образуются из предшественников (промитохондрий) • Митохондрии формируются из других мембранных органоидов клетки • Увеличение числа митохондрий в клетке происходит в результате деления самих митохондрий 21 Пластиды Двумембранные органоиды, обеспечивающие автотрофный тип питания растительной клетки ХЛОРОПЛАСТЫ ХРОМОПЛАСТЫ ЛЕЙКОПЛАСТЫ Пигменты: хлорофилл и каротиноиды Пигменты: каротиноиды (каротин, ксантофилл) Функции: Функции: - Запасающая сигнальная - Фотосинтез предохранение - Синтез АТФ хлорофилла от ПРОТЕИНОПЛАСТЫ ЛИПИДОПЛАСТЫ выцветания путем поглощения его Содержат белки АМИЛОПЛАСТЫ Содержат лишней энергии Содержат крахмал липиды Функции: 22 23 Пластиды • В строме находятся ферменты темновой фазы фотосинтеза и осуществляется запасание энергии света в форме химических связей углеводов. • Тилакоиды содержат ферменты электроннотраснпортной цепи и АТФ-синтетазу. Синтез АТФ происходит в результате перемещения электронов, освобожденных под действием 24 фотонов света, по мембране тилакоида Вакуоль тонопласт клеточный сок (минеральные соли, сахара, органические кислоты, О2, СО2, пигменты, некоторые продукты метаболизма) Функции: поддержание тургорного давления содержание пигментов (антоцианов), определяющих окраску цветков содержание гидролитических ферментов накопление отходов жизнедеятельности клетки (напр., алкалоиды, млечный сок) содержание запасных питательных веществ (сахароза, минеральные соли, инулин) 25 Клеточный центр Центриоли – полые цилиндры, состоящие из девяти триплетов микротрубочек Функции: центросфера область цитоплазмы, в которой располагается клеточный центр материнская центриоль синтезирует дочернюю центриоль при образовании новых клеток -синтез и сборка микротрубочек; - образование веретена деления; - образование базальных телец жгутиков и ресничек. 26 Микротрубочки тубулиновые субъединицы Функции: ассоциированны е белки - формирование цитоскелета перемещаемые частицы - внутриклеточный транспорт; (опорная); - перемещение органелл; - формирование веретена деления; - входят в состав базальных телец, центриолей, ресничек и жгутиков,. 9х3+0 9х2+2 27 Микрофиламенты тропомиозин глобулы актина тропонины Функции: - формирование цитоскелета (опорная); - внутриклеточный транспорт; - перемещение органелл; - сократительная; - принимают участие в эндо- и экзоцитозе. 28 Органоиды движения (9 х 2) + 2 Строение жгутиков и ресничек: 1-поперечны срез, 2-объемная схема. 29 Органоиды движения 30 Клеточная стенка срединная пластинка (скрепляет стенки соседних клеток) слои вторичной оболочки: внешний клеточная стенка пора средний внутренний клеточная стенка плазмодесменные канальцы Видоизменения клеточной стенки: ∙лигнификация (одревеснение); ∙суберинизация (опробковение); ∙кутинизация; ∙ослизнение; ∙минерализация. Первичная клеточная стенка отлагается во время деления клеток, в результате утолщения она может превратиться во вторичную клеточную стенку. Состав: целлюлозные микрофибриллы, погруженные в матрикс (пектин + гемицеллюлоза). 31 Функции клеточной стенки • придает механическую прочность • регуляция роста и формы клеток • по апопласту (связанные друг с другом клеточные стенки) передвигаются вода и минеральные вещества; • объединение с помощью плазмодесм всех протопластов клеток в симпласт; • увеличение площади клеточной стенки → увеличение площади плазматической мембраны → повышение эффективности активного транспорта 32 Клеточные включения Включениями называют непостоянные структуры цитоплазмы, которые в отличие от органоидов то возникают, то исчезают в процесс е жизнедеятельности клетки. Клеточные включения 1-капли жира в цитоплазме инфузориитуфельки; 2-крахмальные зерна картофеля; 3-белковые включения в зерновке пшеницы; 4-кристаллы оксалата кальция в клетках черенка листа бегонии 33
