Основные положения клеточной теории. Определение клетки. Биологические мембраны, их строение, химический состав и функции. Характеристика над- и подмембранного слоя. Морфологическая характеристика и механизмы барьерной, рецепторной и транспортной функций.
пособия по гистологии. Под Ю.Г., Соловьева А.А., Гуриной
• «Основы цитологии, эмбриологии и общей гистологии». Мяделец О.Д. 2002 г. Москва.
Основы гистологии (цитологии) • Гистология. Под редакцией проф. Улумбекова Э.Г., проф. Челышева Ю.А. Москва. ГЭОТАР-МЕД. 2001 г.
• Частная гистология человека (краткий обзорный курс). СОТИС. Санкт-Петербург. 1999 г. Быков В.Л.
• «Гистология, цитология и эмбриология». Под редакцией Афанасьева Ю.И., Кузнецова С.Л., Юриной Н.А. Москва «Медицина». 2004 г.
• Лекции.
1. Основные положения клеточной теории. Вклад Пуркенье, Шванна, Вирхова и др. ученых о клетке. Определение клетки. Биологические мембраны клетки, их строение, химический состав и функции. Характеристика над- и подмембранного слоя. Морфологическая характеристика и механизмы барьерной, рецепторной и транспортной функций.
Современная клеточная теория включает такие положения;
1. Клетка является наименьшей единицей живого.
2. Клетки разных организмов имеют похожее строение.
3. Размножение клеток происходит путем деления материнской клетки (omnia
cellula e cellula — каждая клетка — из клетки).
4. Многоклеточные организмы состоят из сложных ансамблей клеток и их производных.
Значение клеточной теории состоит в следующем:
1. Она явилась фундаментом для развития многих биологических дисциплин,
прежде всего цитологии, гистологии, эмбриологии, физиологии, а также патологии.
2. Позволила понять механизмы онтогенеза — индивидуального развития
организмов.
3. Явилась основой для материалистического понимания жизни, окружающего мира.
4. Явилась основой для объяснения эволюции организмов.
Вклад ученых:
Клеточная теория была сформулирована в 1838 году немецкими учеными М.
Шлейденом и Т. Шванном, а в дальнейшем развита Вирховым.
М. Шлейден (1838) создал так называемую теорию цитогенеза, в которой впервые
связал возникновение новых клеток не с их оболочкой, а с содержимым и прежде всего с ядром.
После этого Т. Шванн (1838) показал, что в явлении цитогенеза скрывается
общий принцип развития микроскопических структур всех организмов, позволяющий
сделать заключение о принципиальном сходстве клеток всех тканей и органов. Тем самым Т. Шванн обосновал, исходя из генетического принципа, клеточную теорию.
Наконец Р. Вирхов в 1859 г. пересмотрел и развил клеточную теорию, выдвинув вместо представлений о цитогенезе положение "всякая клетка из клетки".
Особо следует отметить чешского ученого Я. Пуркине, который в определенной степени предвосхитил создание клеточной теории. Он в 1837 г. создал теорию "ядросодержащих зернышек", т.е. клеток.
Клетка — это элементарная структурная единица организма, состоящая из ядра,
цитоtrialы и ограниченная клеточной оболочкой, способная выполнять все функции,
характерные живому: обмен веществ и энергии, размножение, рост, раздражимость,
сократимость, хранение генетической информации и ее передачу.
Ультрамикроскопическое строение клетки животных организмов (схема).
БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ - это липопротеидные образования, которые ограничивают клетку снаружи и формируют некоторые органеллы, а также оболочку
ядра. В электронном микроскопе имеют трехслойную структуру (два темных слоя
разделены светлым слоем) из-за особого расположения структурных компонентов. Основными химическими компонентами клеточных мембран являются липиды (40%),
белки (50%) и углеводы (10%).
Молекулы липидов мембран состоят из двух частей: гидрофильной и гидрофобной,
т.е. полярны. С полярностью липидов мембран связана их проницаемость для
веществ. Неполярные соединения легко проникают через нее, тогда как полярные
(например, белки) могут проникать в клетку только путем эндоцитоза (см. ниже). В мембранах липиды образуют липидный бислой, в котором молекулы липидов имеют
характерное расположение; гидрофобные концы (хвостики) спрятаны внутрь бислоя, а
гидрофильные части находятся снаружи. Хвостики липидов образуют центральный светлый слой мембран. Среди липидов (липоидов) мембран выделяют фосфолипиды,
сфинголипиды, а также холестерин.
Список литературы
• Учебно-методические редакцией Васильева О.Ю. пособия по гистологии. Под Ю.Г., Соловьева А.А., Гуриной
• «Основы цитологии, эмбриологии и общей гистологии». Мяделец О.Д. 2002 г. Москва.
Основы гистологии (цитологии) • Гистология. Под редакцией проф. Улумбекова Э.Г., проф. Челышева Ю.А. Москва. ГЭОТАР-МЕД. 2001 г.
• Частная гистология человека (краткий обзорный курс). СОТИС. Санкт-Петербург. 1999 г. Быков В.Л.
• «Гистология, цитология и эмбриология». Под редакцией Афанасьева Ю.И., Кузнецова С.Л., Юриной Н.А. Москва «Медицина». 2004 г.
• Лекции.
1. Основные положения клеточной теории. Вклад Пуркенье, Шванна, Вирхова и др. ученых о клетке. Определение клетки. Биологические мембраны клетки, их строение, химический состав и функции. Характеристика над- и подмембранного слоя. Морфологическая характеристика и механизмы барьерной, рецепторной и транспортной функций.
Современная клеточная теория включает такие положения;
1. Клетка является наименьшей единицей живого.
2. Клетки разных организмов имеют похожее строение.
3. Размножение клеток происходит путем деления материнской клетки (omnia cellula e cellula — каждая клетка — из клетки).
4. Многоклеточные организмы состоят из сложных ансамблей клеток и их производных.
Значение клеточной теории состоит в следующем: 1. Она явилась фундаментом для развития многих биологических дисциплин, прежде всего цитологии, гистологии, эмбриологии, физиологии, а также патологии.
2. Позволила понять механизмы онтогенеза — индивидуального развития организмов.
3. Явилась основой для материалистического понимания жизни, окружающего мира.
4. Явилась основой для объяснения эволюции организмов.
Вклад ученых: Клеточная теория была сформулирована в 1838 году немецкими учеными М.
Шлейденом и Т. Шванном, а в дальнейшем развита Вирховым.
М. Шлейден (1838) создал так называемую теорию цитогенеза, в которой впервые связал возникновение новых клеток не с их оболочкой, а с содержимым и прежде всего с ядром.
После этого Т. Шванн (1838) показал, что в явлении цитогенеза скрывается общий принцип развития микроскопических структур всех организмов, позволяющий сделать заключение о принципиальном сходстве клеток всех тканей и органов. Тем самым Т. Шванн обосновал, исходя из генетического принципа, клеточную теорию.
Наконец Р. Вирхов в 1859 г. пересмотрел и развил клеточную теорию, выдвинув вместо представлений о цитогенезе положение "всякая клетка из клетки".
Особо следует отметить чешского ученого Я. Пуркине, который в определенной степени предвосхитил создание клеточной теории. Он в 1837 г. создал теорию "ядросодержащих зернышек", т.е. клеток.
Клетка — это элементарная структурная единица организма, состоящая из ядра, цитоtrialы и ограниченная клеточной оболочкой, способная выполнять все функции, характерные живому: обмен веществ и энергии, размножение, рост, раздражимость, сократимость, хранение генетической информации и ее передачу.
Ультрамикроскопическое строение клетки животных организмов (схема).
БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ - это липопротеидные образования, которые ограничивают клетку снаружи и формируют некоторые органеллы, а также оболочку ядра. В электронном микроскопе имеют трехслойную структуру (два темных слоя разделены светлым слоем) изза особого расположения структурных компонентов. Основными химическими компонентами клеточных мембран являются липиды (40%), белки (50%) и углеводы (10%).
Молекулы липидов мембран состоят из двух частей: гидрофильной и гидрофобной, т.е. полярны. С полярностью липидов мембран связана их проницаемость для веществ. Неполярные соединения легко проникают через нее, тогда как полярные
(например, белки) могут проникать в клетку только путем эндоцитоза (см. ниже). В мембранах липиды образуют липидный бислой, в котором молекулы липидов имеют характерное расположение; гидрофобные концы (хвостики) спрятаны внутрь бислоя, а гидрофильные части находятся снаружи. Хвостики липидов образуют центральный светлый слой мембран. Среди липидов (липоидов) мембран выделяют фосфолипиды, сфинголипиды, а также холестерин. Из мембранных фосфолипидов может высвобождаться арахидоновая кислота, являющаяся предшественником ряда биологически активных веществ и гормоноидов: простагландинов, тромбоксанов, лсйкотриенов и других, выполняющих множество функций (медиаторы воспаления, вазоактивных факт
Белки мембран разделяются на 3 основных группы: поверхностные белки расположены или снаружи, или изнутри липидного бислоя; они непрочно связаны с поверхностью мембраны и чаще находятся вне липидного бислоя, интегральные
(трансмембранные) белки проходят через всю толщину бислоя; полуинтегральные белки проникают только до половины липидного бислоя. По функции белки мембран могут быть белками-ферментами, белками-рецепторами, транспортными, а также структурными белками.
Функции биологических мембран: 1. Разграничительная — отделяют клетку от внеклеточной среды, ядро от цитоплазмы, содержимое органелл от их микросреды и т.д.
2. Барьерно-защитная: защищают внутреннюю среду клетки от действия вредных внешних факторов.
3. Рецепторная.
4. Транспортная: транспорт веществ в клетку — эндоцитоз, и из клетки — эtrialтоз.
5. Участие в межклеточных взаимодействиях: формирование межклеточных контактов, дистантные взаимодействия между клетками.
В его состав входят сократительные структуры — актиновые филаменты, а также опорный аппарат — кератиновые филаменты, микротрубочки. Подмембранный слой тесно связан с цитоскелетом с одной стороны, и рецепторами гликокаликса — с другой.
Функции подмембранного слоя: поддержание формы клетки, создание ее упругости, изменения клеточной поверхности, за счет чего клетка участвует в эндо- и экзоцитозе, фагоцитозе, движении, секреции. С другой стороны, подмембранный слой связывает клеtrialю поверхность с компонентами цитоплазмы, поддерживает их упорядоченное расположение.
Функции плазмолеммы. Эта мембрана выполняет ряд важнейших клеточных функций, ведущими из которых являются функция разграничения цитоплазмы с внешней средой, функции рецепции и транспорта различных веществ как внутрь клетки, так и из нее.
Рецепторные функции связаны с локализацией на плазмолемме специальных структур, участвующих в специфическом «узнавании» химических и физических факторов. Клеточная поверхность обладает большим набором компонентов — рецепторов, определяющих возможность специфических реакций с различными агентами. Рецепторами на поверхности клетки могут служить гликопротеиды и гликолипиды мембран. Считается, что такие чувствительные к отдельным веществам участки могут быть разбросаны по всей поверхности клетки или собраны в небольшие зоны. Существуют рецепторы к биологически активным веществам — гормонам, медиаторам, к специфическим антигенам разных клеток или к определенным белкам и др.
С плазмолеммой связана локализация специфических рецепторов, отвечающих за такие важные процессы, как взаимное распознавание клеток, развитие иммунитета, рецепторов, реагирующих на физические факторы. Так, в плазмолемме светочувствительных клеток животных расположена специальная система фоторецепторных белков (родопсин), с помощью которых световой сигнал превращается в химический, что в свою очередь приводит к генерации электрического импульса.
Выполняя транспортную функцию, плазмолемма обеспечивает пассивный перенос ряда веществ, например воды, ряда ионов и некоторых низкомолекулярных соединений. Другие вещества проникают через мембрану путем активного переноса против градиента концентрации с затратой энергии за счет расщепления АТФ. Так транспортируются многие органические молекулы (сахара, аминокислоты и др.). Эти процессы могут быть сопряжены с транспортом ионов, в них участвуют белки-переносчики. Крупные молекулы биополимеров практически не проникают сквозь плазмолемму. В ряде случаев макромолекулы и даже их агрегаты, а часто и крупные частицы попадают внутрь клетки в результате процесса эндоцитоза. Эндоцитоз формально разделяют на фагоцитоз (захват и поглощение клеткой крупных частиц, например бактерий или фрагментов других клеток) и пиноцитоз (захват отдельных молекул и макромолекулярных соединений).
2. Основные положения клеточной теории. Определение клетки. Плазмолемма: строение, химический состав, функции. Структурно-функциональная характеристика различных видов межклеточных соединений.
Современная клеточная теория включает такие положения;
1. Клетка является наименьшей единицей живого.
2. Клетки разных организмов имеют похожее строение.
3. Размножение клеток происходит путем деления материнской клетки
(omnia cellula e cellula — каждая клетка — из клетки).
4. Многоклеточные организмы состоят из сложных ансамблей клеток и их производных.
Значение клеточной теории состоит в следующем: 1. Она явилась фундаментом для развития многих биологических дисциплин, прежде всего цитологии, гистологии, эмбриологии, физиологии, а также патологии.
2. Позволила понять механизмы онтогенеза — индивидуального развития организмов.
3. Явилась основой для материалистического понимания жизни, окружающего мира.
4. Явилась основой для объяснения эволюции организмов.
Клетка — это элементарная структурная единица организма, состоящая из ядра, цитоплазмы и ограниченная клеточной оболочкой, способная выполнять все функции, характерные живому: обмен веществ и энергии, размножение, рост, раздражимость, сократимость, хранение генетической информации и ее передачу.
Плазмолемма, или внешняя клеточная мембрана, среди различных клеточных мембран занимает особое место. Это поверхностная периферическая структура, не только ограничивающая клетку снаружи, но и обеспечивающая ее непосредственную связь с внеклеточной средой, а следовательно, и со всеми веществами и стимулами, воздействующими на клетку.
Химический состав плазмолеммы. Основу плазмолеммы составляет липопротеиновый комплекс. Она имеет толщину около 10 нм и, таким образом, является самой толстой из клеточных мембран. Снаружи от плазмолеммы располагается надмембранный слой — гликокаликс. Толщина этого слоя около 3—4 нм, он обнаружен практически у всех животных клеток, но степень его выраженности различна. Гликокаликс представляет собой ассоциированный с плазмолеммой гликопротеиновый комплекс, в состав которого входят различные углеводы. Углеводы образуют длинные, ветвящиеся цепочки полисахаридов, связанные с белками и липидами, входящими в состав плазмолеммы. При использовании специальных методов выявления полисахаридов (краситель рутениевый красный) видно, что они образуют как бы чехол поверх плазматической мембраны.
Ультрамикроскопическое строение клетки животных организмов (схема).
В гликокаликсе могут располагаться белки, не связанные непосредственно с билипидным слоем. Как правило, это белки-ферменты, участвующие во внеклеточном расщеплении различных веществ, таких как углеводы, белки, жиры и др.
Функции плазмолеммы.
Эта мембрана выполняет ряд важнейших клеточных функций, ведущими из которых являются функция разграничения цитоплазмы с внешней средой, функции рецепции и транспорта различных веществ как внутрь клетки, так и из нее.
Рецепторные функции связаны с локализацией на плазмолемме специальных структур, участвующих в специфическом "узнавании" химических и физических факторов. Клеточная поверхность обладает большим набором компонентов — рецепторов, определяющих возможность специфических реакций с различными агентами. Рецепторами на поверхности клетки могут служить гликопротеиды и гликолипиды мембран. Существуют рецепторы к биологически активным веществам — гормонам, медиаторам, к специфическим антигенам разных клеток или к определенным белкам и др.
Выполняя транспортную функцию, плазмолемма обеспечивает пассивный перенос ряда веществ, например воды, ряда ионов и некоторых низкомолекулярных соединений. Другие вещества проникают через мембрану путем активного переноса против градиента концентрации с затратой энергии за счет расщепления АТФ. Так транспортируются многие органические молекулы (сахара, аминокислоты и др.). Эти процессы могут быть сопряжены с транспортом ионов, в них участвуют белки-переносчики. Крупные молекулы биополимеров практически не проникают сквозь плазмолемму. В ряде случаев макромолекулы и даже их агрегаты, а часто и крупные частицы попадают внутрь клетки в результате процесса эндоцитоза. Эндоцитоз формально разделяют на фагоцитоз (захват и поглощение клеткой крупных частиц, например бактерий или фрагментов других клеток) и пиноцитоз (захват отдельных молекул и макромолекулярных соединений).
Межклеточные соединения
1. Простые 2. Сложные
• запирающие (изолирующие)
• сцепляющие (заякоривающие)
• коммуникационные (объединяющие)
1. Простые сближение плазмолемм соседних клеток на расстояние 15—20 нм. При этом происходит взаимодействие слоев гликокаликса соседних клеток. Гликопротеиды соседних клеток при образовании простого контакта "узнают" клетки одного типа. Наличие этих белков-рецепторов (кадгерины, интегрины и др.) характерно для определенных тканей. Они реагируют только с соответствующими им клетками, Например, Е-кадгерины участвуют в образовании контактов только между эпителиальными клетками, обеспечивая их соединение практически по всей поверхности контактирующих клеток.
Простое межклеточное соединение (схема). а — простое соединение двух эпителиальных клеток; б — связывание интегральными гликопротеидами (интегринами и кадгеринами) плазматических мембран соседних клеток.
2. Сложные: • запирающие (изолирующие) относится плотный контакт (запирающая зона). В этом соединении принимают участие специальные интегральные белки, расположенные на поверхности соседних клеток, образующие подобие ячеистой сети. Эта ячеистая сеть окружает в виде пояска весь периметр клетки, соединяясь с такой же сетью на поверхности соседних клеток. Эта область непроницаема для макромолекул и ионов и, следовательно, запирает, отграничивает межклеточные щели (и вместе с ними собственно внутреннюю среду организма) от внешней среды. Этот тип соединений характерен для клеток однослойных эпителиев и эндотелия.
Плотное соединение. а — расположение плотного соединения (вставочная пластинка) на клетках кишечного эпителия; б — трехмерная схема участка плотного соединения; 1 — микроворсинки.
• сцепляющие (заякоривающие) соединениям относятся адгезивный (сцепляющий) поясок и десмосомы. Общим для этой группы соединений является то, что к участкам плазматических мембран со стороны цитоплазмы подходят фибриллярные элементы цитоскелета, которые как бы заякориваются на их поверхности.
Адгезивный (сцепляющий) поясок — парное образование в виде ленты, опоясывающей апикальную часть клетки однослойных эпителиев. Здесь клетки связаны друг с другом интегральными гликопротеидами, к которым со стороны цитоплазмы и той и другой клетки примыкает слой примембранных белков, включающих характерный белок винкулин. К этому слою подходит и связывается с ним пучок актиновых микрофиламентов. Кооперативное сокращение актиновых микрофиламентов во многих соседствующих клетках может привести к изменению рельефа всего эпителиального пласта.
Адгезивный (сцепляющий) поясок. а — расположение его в клетке; б — вид на срезе; в — схема молекулярной организации; 1 — плазмолемма; 2 — слой белков сцепления; 3 — актиновые микрофиламенты; 4 — линкерные гликопротеиды.
К сцепляющим соединениям может быть отнесен так называемый фокальный контакт, характерный для фибробластов. В этом случае клетка соединяется не с соседней клеткой, а с элементами внеклеточного субстрата.
В образовании фокального контакта также принимают участие актиновые микрофиламенты. К заякоривающим межклеточным соединениям относятся и десмосомы. Это тоже парные структуры, представляющие собой небольшую площадку или пятно диаметром около 0,5 мкм. Со стороны цитоплазмы к плазматической, мембране прилежит слой белков, в состав которого входят десмоплакины. В этом слое заякориваются пучки цитоплазматических промежуточных филаментов. С внешней стороны плазмолеммы соседних клеток в области десмосом соединяются с помощью трансмембранных доменов белков — десмоглеинов. Каждая клетка эпидермиса кожи может иметь до нескольких сотен десмосом.
Функциональная роль десмосом заключается главным образом в механической связи между клетками. Десмосомы связывают друг с другом клетки в различных эпителиях, в сердечных и гладких мышцах. Полудесмосомы связывают эпителиальные
Десмосома. а — расположение в клетке; б — схема ультраструктуры; 1 — плазмолемма; 2 — десмоглеиновый слой; 3 — слой десмоплакина; 4 — промежуточные филаменты; Д — десмосома; ПД — полудесмосома.
• коммуникационные (объединяющие) соединения в клетках животных представлены так называемыми щелевыми контактами и синапсами.
Щелевое соединение, или нексус, представляет собой область протяженностью 0,5—3 мкм, где плазмолеммы разделены промежутком в 2—3 нм. Со стороны цитоплазмы никаких специальных примембранных структур в данной области не обнаруживается, но в структуре плазмолемм соседних клеток друг против друга располагаются специальные белковые комплексы (коннексоны), которые образуют как бы каналы из одной клетки в другую. Этот тип соединения встречается во всех группах тканей.
Функциональная роль щелевого соединения заключается в переносе ионов и мелких молекул от клетки к клетке. Так, в сердечной мышце возбуждение, в основе которого лежит процесс изменения ионной проницаемости, передается от клетки к клетке через нексус.
Синоптические соединения, или синапсы. Этот тип соединений характерен для нервной ткани и встречается в специализированных участках контакта как между двумя нейронами, так и между нейроном и каким-либо иным элементом, входящим в состав рецептора или эффектора (например, нервно-мышечные, нервно-эпителиальные синапсы).
Синапсы — участки контактов двух клеток, специализированных для односторонней передачи возбуждения или торможения от одного элемента к другому.
3. Основные положения клеточной теории. Определение клетки. Плазмолемма: строение, химический состав, функции. Специальные структуры на свободной поверхности клеток, их строение и значение.
Современная клеточная теория включает такие положения;
1. Клетка является наименьшей единицей живого.
2. Клетки разных организмов имеют похожее строение.
3. Размножение клеток происходит путем деления материнской клетки
(omnia cellula e cellula — каждая клетка — из клетки).
4. Многоклеточные организмы состоят из сложных ансамблей клеток и их производных.
Значение клеточной теории состоит в следующем: 1. Она явилась фундаментом для развития многих биологических дисциплин, прежде всего цитологии, гистологии, эмбриологии, физиологии, а также патологии.
2. Позволила понять механизмы онтогенеза — индивидуального развития организмов.
3. Явилась основой для материалистического понимания жизни, окружающего мира.
4. Явилась основой для объяснения эволюции организмов.
Клетка — это элементарная структурная единица организма, состоящая из ядра, цитоплазмы и ограниченная клеточной оболочкой, способная выполнять все функции, характерные живому: обмен веществ и энергии, размножение, рост, раздражимость, сократимость, хранение генетической информации и ее передачу.
Ультрамикроскопическое строение клетки животных организмов (схема).
Плазмолемма, или внешняя клеточная мембрана, среди различных клеточных мембран занимает особое место. Это поверхностная периферическая структура, не только ограничивающая клетку снаружи, но и обеспечивающая ее непосредственную связь с внеклеточной средой, а следовательно, и со всеми веществами и стимулами, воздействующими на клетку.
Химический состав плазмолеммы. Основу плазмолеммы составляет липопротеиповый комплекс. Она имеет толщину около 10 нм и, таким образом, является самой толстой из клеточных мембран.
Снаружи от плазмолеммы располагается надмембранный слой — гликокаликс. Толщина этого слоя около 3—4 нм, он обнаружен практически у всех животных клеток, но степень его выраженности различна. Гликокаликс представляет собой ассоциированный с плазмолеммой гликопротеиновый комплекс, в состав которого входят различные углеводы. Углеводы образуют длинные, ветвящиеся цепочки полисахаридов, связанные с белками и липидами, входящими в состав плазмолеммы. При использовании специальных методов выявления полисахаридов (краситель рутениевый красный) видно, что они образуют как бы чехол поверх плазматической мембраны.
В гликокаликсе могут располагаться белки, не связанные непосредственно с билипидным слоем. Как правило, это белки-ферменты, участвующие во внеклеточном расщеплении различных веществ, таких как углеводы, белки, жиры и др.
Функции плазмолеммы.
Эта мембрана выполняет ряд важнейших клеточных функций, ведущими из которых являются функция разграничения цитоплазмы с внешней средой, функции рецепции и транспорта различных веществ как внутрь клетки, так и из нее.
Рецепторные функции связаны с локализацией на плазмолемме специальных структур, участвующих в специфическом "узнавании" химических и физических факторов. Клеточная поверхность обладает большим набором компонентов — рецепторов, определяющих возможность специфических реакций с различными агентами. Рецепторами на поверхности клетки могут служить гликопротеиды и гликолипиды мембран. Существуют рецепторы к биологически активным веществам — гормонам, медиаторам, к специфическим антигенам разных клеток или к определенным белкам и др.
Выполняя транспортную функцию, плазмолемма обеспечивает пассивный перенос ряда веществ, например воды, ряда ионов и некоторых низкомолекулярных соединений. Другие вещества проникают через мембрану путем активного переноса против градиента концентрации с затратой энергии за счет расщепления АТФ. Так транспортируются многие органические молекулы (сахара, аминокислоты и др.). Эти процессы могут быть сопряжены с транспортом ионов, в них участвуют белки-переносчики. Крупные молекулы биополимеров практически не проникают сквозь плазмолемму. В ряде случаев макромолекулы и даже их агрегаты, а часто и крупные частицы попадают внутрь клетки в результате процесса эндоцитоза. Эндоцитоз формально разделяют на фагоцитоз (захват и поглощение клеткой крупных частиц, например бактерий или фрагментов других клеток) и пиноцитоз (захват отдельных молекул и макромолекулярных соединений).
Специальные структуры на свободной поверхности клеток, их строение и значение.
Реснички и жгутики: Это специальные оргtrialы движения, встречающиеся в некоторых клетках различных организмов. В световом микроскопе эти структуры выглядят как тонкие выросты клетки. В основании ресничек и жгутика в цитоплазме видны хорошо красящиеся мелкие гранулы — базальные тельца. Длина ресничек 5— 10 мкм, а длина жгутиков может достигать 150 мкм.
Ресничка представляет собой тонкий цилиндрический вырост цитоплазмы с постоянным диаметром 300 нм. Этот вырост от основания до самой его верхушки покрыт плазматической мембраной. Внутри выроста расположена аксонема («осевая нить») — сложная структура, состоящая в основном из микротрубочек. Проксимальная часть реснички (базальное тело) погружена в цитоплазму. Диаметры аксонемы и базального тельца одинаковы (около 200 нм).
Базальное тельце по своей структуре очень сходно с центриолью. Оно также состоит из 9 триплетов микротрубочек. Часто в основании реснички лежит пара базальных телец, располагающихся под прямым углом друг к другу, подобно диплосоме — центриоли. Аксонема в своем составе имеет в отличие от базального тельца или центриоли 9 дублетов микротрубочек, образующих стенку цилиндра аксонемы и связанных друг с другом с помощью белковых выростов — «ручек». Кроме периферических дублетов микротрубочек, в центре аксонемы располагается пара центральных микротрубочек. В целом систему микротрубочек реснички описывают как (9х2) 2 в отличие от (9х3) 0 системы центриолей и базальных телец. Базальное тельце и аксонема структурно связаны друг с другом и составляют единое целое: две микротрубочки триплетов базального тельца являются микротрубочками дублетов аксонемы.
Свободные клетки, имеющие реснички и жгутики, обладают способностью двигаться, а неподвижные клетки движением ресничек могут перемещать жидкость и корпускулярные частицы. При движении ресничек и жгутиков длина их не уменьшается, поэтому неправильно называть это движение сокращением. Траектория движения ресничек очень разнообразна. В различных клетках это движение может быть маятникообразным, крючкообразным или волнообразным.
Основной белок ресничек — тубулин — неспособен к сокращению, укорочению. Движение ресничек осуществляется за счет активности белка динеина, локализованного в «ручках» дублетов микротрубочек. Незначительные смещения дублетов микротрубочек друг относительно друга вызывают изгиб всей реснички, а если такое локальное смещение будет происходить вдоль жгутика, то возникает волнообразное его движение. Дефекты ресничек могут приводить к различным видам патологии, например к наследственному рецидивирующему бронхиту и хроническому синуситу, возникающим в результате нарушений функции ресничного эпителия.
Дефекты жгутиков встречаются при различных формах наследственного мужского бесплодия.
4. Основные положения клеточной теории. Определение клетки. Органеллы цитоплазмы: понятие и классификация. Структурно-функциональная характеристика органелл, участвующих в биосинтезе веществ в клетках.
Современная клеточная теория включает такие положения;
1. Клетка является наименьшей единицей живого.
2. Клетки разных организмов имеют похожее строение.
3. Размножение клеток происходит путем деления материнской клетки (omnia cellula e cellula — каждая клетка — из клетки).
4. Многоклеточные организмы состоят из сложных ансамблей клеток и их производных.
Значение клеточной теории состоит в следующем: 1. Она явилась фундаментом для развития многих биологических дисциплин, прежде всего цитологии, гистологии, эмбриологии, физиологии, а также патологии.
2. Позволила понять механизмы онтогенеза — индивидуального развития организмов.
3. Явилась основой для материtrialического понимания жизни, окружающего мира.
4. Явилась основой для объяснения эволюции организмов.
Клетка — это элементарная структурная единица организма, состоящая из ядра, цитоплазмы и ограниченная клеточной оболочкой, способная выполнять все функции, характерные живому: обмен веществ и энергии, размножение, рост, раздражимость, сократимость, хранение генетической информации и ее передачу.
ЦИТОПЛАЗМА Отграниченная от внешней среды плазматической мембраной, цитоплазма представляет собой внутреннюю полужидкую среду клеток. В цитоплазму эукариотических клеток располагаются ядро и различные органоиды. Ядро располагается в центральной части цитоплазмы. В ней сосредоточены и разнообразные включения - продукты клеточной деятельности, вакуоли, а также мельчайшие трубочки и нити, образующие скелет клетки. В составе основного вещества цитоплазмы преобладают белки. В цитоплазме протекают основные процессы обмена веществ, она объединяет в одно целое ядро и все органоиды, обеспечивает их взаимодействие, деятельность клетки как единой целостной живой системы.
Рис. 2-8. Органеллы и включения.
Ультрамикроскопическое строение клетки животных организмов (схема).
Цитозоль содержит органеллы, цитоскелет, включения. Органелла (органоид) — специализированный для выполнения конкретной функции и метаболически активный элемент цитоплазмы (рис. 2-8). К органеллам относят свободные рибосомы, гранулярную эндоплазматическую сеть (шероховатый эндоплазматический ретикулум), гладкую эндоплазматическую сеть (гладкий эндоплазматический ретикулум), митохондрии, комплекс Гольджи, центриоли, окаймленные пузырьки, лизосомы, пероксисомы.
Структурно-функциональная характеристика органелл, участвующих в биосинтезе веществ в клетках.
Эндоплазматическая сеть. Вся внутренняя зона цитоплазмы заполнена многочисленными мелкими каналами и полостями, стенки которых представляют собой мембраны, сходные по своей структуре с плазматической мембраной. Эти каналы ветвятся, соединяются друг с другом и образуют сеть, получившую название эндоплазматической сети.
Эндоплазматическая сеть неоднородна по своему строению. Известны два ее типа - гранулярная и гладкая. На мембранах каналов и полостей гранулярной сети располагается множество мелких округлых телец - рибосом, которые придают мембранам шероховатый вид. Мембраны гладкой эндоплазматической сети не несут рибосом на своей поверхности.
Эндоплазматическая сеть выполняет много разнообразных функций. Основная функция гранулярной эндоплазматической сети - участие в синтезе белка, который осуществляется в рибосомах.
На мембранах гладкой эндоплазматической сети происходит синтез липидов и углеводов. Все эти продукты синтеза накапливаются н каналах и полостях, а затем транспортируются к различным органоидам клетки, где потребляются или накапливаются в цитоплазме в качестве клеточных включений. Эндоплазматическая сеть связывает между собой основные органоиды клетки.
Рибосомы. Рибосомы обнаружены в клетках всех организмов. Это микроскопические тельца округлой формы диаметром 15-20 нм. Каждая рибосома состоит из двух неодинаковых по размерам частиц, малой и большой.
В одной клетке содержится много тысяч рибосом, они располагаются либо на мембранах гранулярной эндоплазматической сети, либо свободно лежат в цитоплазме. В состав рибосом входят белки и РНК. Функция рибосом - это синтез белка. Синтез белка - сложный процесс, который осуществляется не одной рибосомой, а целой группой, включающей до нескольких десятков объединенных рибосом. Такую группу рибосом называют полисомой. Синтезированные белки сначала накапливаются в каналах и полостях эндоплазматической сети, а затем транспортируются к органоидам и участкам клетки, где они потребляютя. Эндоплазматическая сеть и рибосомы, расположенные на ее мембранах, представляют собой единый аппарат биосинтеза и транспортировки белков.
Митохондрии. В цитоплазме большинства клеток животных и растений содержатся мелкие тельца (0,2-7 мкм) - митохондрии (греч. «митос» - нить, «хондрион» - зерно, гранула).
Митохондрии хорошо видны в световой микрtrial, с помощью которого можно рассмотреть их форму, расположение, сосчитать количtrial. Внутреннее строение митохондрий изучено с помощью электронного микроскопа. Оболочка митохондрии состоит из двух мембран - наружной и внутренней. trialная мембрана гладкая, она не образует никаких складок и выростов. Внуtrialяя мембрана, напротив, образует многочисленные складки, которые направлены в полость митохондрии. Складки внутренней мембраны называют кристами (лат. «криста» - гребень, вырост) Число крист неодинаково в митохондриях разных клеток. Их может быть от нескольких десятков до нескольких сотен, причем особенно много крист в митохондриях активно функционирующих клеток, например мышечных.
Митохондрии называют «силовыми станциями» клеток» так как их основная функция - синтез аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Эта кислота синтезируется в митохондриях клеток всех организмов и представляет собой универсальный источник энергии, необходимый для осуществления процессов жизнедеятельности клетки и целого организма.
Новые митохондрии образуются делением уже существующих в клетке митохондрий.
Аппарат Гольджи. Во многих клетках животных, например в нервных, он имеет форму сложной сети, расположенной вокруг ядра. В клетках растений и простейших аппарат Гольджи представлен отдельными тельцами серповидной или палочковидной формы. Строение этого органоида сходно в клетках растительных и животных организмов, несмотря на разнообразие его формы.
В состав аппарата Гольджи входят: полости, ограниченные мембранами и расположенные группами (по 5-10); крупные и мелкие пузырьки, расположенные на концах полостей . Все эти элементы составляют единый комплекс.
Аппарат Гольджи выполняет много важных функций. По каналам эндоплазматической сети к нему транспортируются продукты синтетической деятельности клетки - белки, углеводы и жиры. Все эти вещества сначала накапливаются, а затем в виде крупных и мелких пузырьков поступают в цитоплазму и либо используются в самой клетке в процессе ее жизнедеятельности, либо выводятся из нее и используются в организме. Например, в клетках поджелудочной железы млекопитающих синтезируются пищеварительные ферменты, которые накапливаются в полостях органоида. Затем образуются пузырьки, наполненные ферментами. Они выводятся из клеток в проток поджелудочной железы, откуда перетекают в полость кишечника. Еще одна важная функция этого органоида заключается в том, что на его мембранах происходит синтез жиров и углеводов (полисахаридов), которые используются в клетке и которые входят в состав мембран. Благодаря деятельности аппарата Гольджи происходят обновление и рост плазматической мембраны.
5. Основные положения клеточной теории. Определение клетки. Органеллы цитоплазмы: понятие и классификация. Структурно-функциональная характеристика органелл, участвующих во внутриклеточном пищеварении, защитных и обезвреживающих реакциях.
Современная клеточная теория включает такие положения;
1. Клетка является наименьшей единицей живого.
2. Клетки разных организмов имеют похожее строение.
3. Размножение клеток происходит путем деления материнской клетки
(omnia cellula e cellula — каждая клетка — из клетки).
4. Многоклеточные организмы состоят из сложных ансамблей клеток и их производных.
Значение клеточной теории состоит в следующем: 1. Она явилась фундаментом для развития многих биологических дисциплин, прежде всего цитологии, гистологии, эмбриологии, физиологии, а также патологии.
2. Позволила понять механизмы онтогенеза — индивидуального развития организмов.
3. Явилась основой для материалистического понимания жизни, окружающего мира.
4. Явилась основой для объяснения эволюции организмов.
Клетка — это элементарная структурная единица организма, состоящая из ядра, цитоплазмы и ограниченная клеточной оболочкой, способная выполнять все функции, характерные живому: обмен веществ и энергии, размножение, рост, раздражимость, сократимость, хранение генетической информации и е
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
