какие клетки относятся к немембранным компонентам клетки относятся
Органоиды клетки
Клеточная мембрана (оболочка)
Запомните, что в отличие от клеточной стенки, которая есть только у растительных клеток и у клеток грибов (она придает им плотную, жесткую форму) клеточная мембрана есть у всех клеток без исключения! Этот важный момент объясню еще раз 🙂 У клеток животных имеется только клеточная мембрана, а у клеток растений и грибов есть и клеточная стенка, и клеточная мембрана.
Интегральные (пронизывающие) белки образуют каналы, по которым молекулы различных веществ могут поступать в клетку или удаляться из нее. «Заякоренные» молекулы олигосахаридов на поверхности клетки образуют гликокаликс, который выполняет рецепторную функцию, участвует в избирательном транспорте веществ через мембрану.
Вирусы и бактерии не являются исключением: они взаимодействуют только с теми клетками, на которых есть подходящие к ним рецепторы. Так, вирус гриппа поражает преимущественно клетки слизистой верхних дыхательных путей. Однако, если рецепторов нет, то вирус не может проникнуть в клетку, и организм приобретает невосприимчивость к инфекции. Вспомните врожденный иммунитет: именно по причине отсутствия рецепторов человек не восприимчив ко многим болезням животных.
Итак, вернемся к клеточной мембране. Ее можно сравнить со стенами помещения, в котором, вероятно, вы находитесь. Стены дома защищают его от ветра, дождя, снега и прочих факторов внешней среды. Рискну предположить, что в вашем доме есть окна и двери, которые по мере необходимости открываются и закрываются 🙂 Так и клеточная мембрана может сообщать внутреннюю среду клетки с внешней средой: через мембрану вещества поступают в клетку и удаляются из нее.
Внутрь клетки с помощью осмоса поступает вода. Путем простой диффузии в клетку попадают O2, H2O, CO2, мочевина. Облегченная диффузия характерна для транспорта глюкозы, аминокислот.
Активный транспорт чаще происходит против градиента концентрации, в ходе него используются белки-переносчики и энергия АТФ. Ярким примером является натрий-калиевый насос, который накачивает ионы калия внутрь клетки, а ионы натрия выводит наружу. Это происходит против градиента концентрации, поэтому без затрат энергии (АТФ) не обойтись.
Фагоцитоз был открыт И.И. Мечниковым, который создал фагоцитарную теорию иммунитета. Это теория гласит, что в основе иммунной системы нашего организма лежит явление фагоцитоза: попавшие в организм бактерии уничтожаются фагоцитами (T-лимфоцитами), которые переваривают их.
В ходе эндоцитоза мембрана сильно прогибается внутрь клетки, ее края смыкаются, захватывая бактерию, пищевые частицы или жидкость внутрь клетки. Образуется везикула (пузырек), который движется к пищеварительной вакуоли или лизосоме, где происходит внутриклеточное пищеварение.
Клеточная стенка
Цитоплазма
Постоянное движение цитоплазмы поддерживает связь между органоидами клетки и обеспечивает ее целостность.
Прокариоты и эукариоты
Немембранные органоиды
Очень мелкая органелла (около 20 нм), которая была открыта после появления электронного микроскопа. Состоит из двух субъединиц: большой и малой, в состав которых входят белки и рРНК (рибосомальная РНК), синтезируемая в ядрышке.
Это органоиды движения, которые выступают над поверхностью клетки и имеют в основе пучок микротрубочек. Реснички встречаются только в клетках животных, жгутики можно обнаружить у животных, растений и бактерий.
Одномембранные органоиды
ЭПС представляет собой систему мембран, пронизывающих всю клетку и разделяющих ее на отдельные изолированные части (компартменты). Это крайне важно, так как в разных частях клетки идут реакции, которые могут помешать друг другу, что нарушит процессы жизнедеятельности.
Выделяют гладкую ЭПС и шероховатую ЭПС. Обе они выполняют функцию внутриклеточного транспорта веществ, однако между ними имеются различия. На мембранах гладкой ЭПС происходит синтез липидов, обезвреживаются вредные вещества. Шероховатая ЭПС синтезирует белок, так как имеет на мембранах многочисленные рибосомы (потому и называется шероховатой).
Модифицированные вещества упаковываются в пузырьки и могут перемещаться к мембране клетки, соединяясь с ней, они изливают свое содержимое во внешнюю среду. Можно догадаться, что комплекс Гольджи хорошо развит в клетках эндокринных желез, которые в большом количестве синтезируют и выделяют в кровь гормоны.
В комплексе Гольджи появляются первичные лизосомы, которые содержат ферменты в неактивном состоянии.
В ходе апоптоза ферменты лизосомы изливаются внутрь клетки, ее содержимое переваривается. Предполагают, что нарушение апоптоза в раковых клетках ведет к бесконтрольному росту опухоли.
Пероксисомы (микротельца) содержат окислительно-восстановительные ферменты, которые разлагают H2O2 (пероксид водорода) на воду и кислород. Если бы пероксид водорода оставался неразрушенными, это приводило бы к серьезным повреждениям клетки.
Трудно переоценить значение вакуолей в жизнедеятельности растительной клетки. Вакуоли создают осмотическое давление, придают клетке форму.
Примечательно, что по размеру вакуолей можно судить о возрасте клетки: молодые клетки имеют вакуоли небольшого размера, а в старых клетках вакуоли могут настолько увеличиваться, что оттесняют ядро и остальные органоиды на периферию.
Двумембранные органоиды
Оболочка ядра состоит из двух мембран и пронизана большим количеством ядерных пор, через которые происходит сообщение между кариоплазмой и цитоплазмой. Главными функциями ядра является хранение, защита и передача наследственного материала дочерним клеткам.
Замечу, что хромосомы видны только в момент деления клетки. Хромосомы представляют собой сильно спирализованные молекулы ДНК, связанные с белками.
Хромосомы отличаются друг от друга по строению, форме, размерам. Совокупность всех признаков (форма, число, размер) хромосом называется кариотип. Кариотип может быть представлен по-разному: существует кариотип вида, особи, клетки.
В связи с этим, митохондрия считается полуавтономным органоидом. Вероятнее всего, изначально митохондрии были самостоятельными организмами, однако со временем вступили в симбиоз с эукариотами и стали частью клетки.
Так же, как и митохондрии, пластиды относятся к полуавтономным органоидам: в них имеется кольцевидная ДНК (находится в нуклеоиде), рибосомы.
Пластиды, которые содержат пигменты каратиноиды в различных сочетаниях. Сочетание пигментов обуславливает красную, оранжевую или желтую окраску. Находятся в плодах, листьях, лепестках цветков.
Хромопласты могут развиваться из хлоропластов: во время созревания плодов хлоропласты теряют хлорофилл и крахмал, в них активируется биосинтез каротиноидов.
Не содержат пигментов, образуются в запасающих частях растения (клубни, корневища). В лейкопластах накапливается крахмал, липиды (жиры), пептиды (белки). На свету лейкопласты могут превращаться в хлоропласты и запускать процесс фотосинтеза.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Немембранные органоиды клетки
В числе клеточных органоидов (органелл) — специальных постоянных структур, выполняющих важнейшие функции, — есть немембранные органоиды, то есть не имеющие в своем строении мембран. Рассмотрим их подробно.
Опорно-двигательная система клетки
Сложный цитоскелет является опорно-двигательной системой клетки. Его составляют микрофиламенты, реснички и жгутики с базальными тельцами, клеточный центр, включающий микротрубочки и центриоли. Цитоскелет задает форму клетки, ее движение, деление и внутриклеточные перемещения.
1. Микрофиламенты, представляющие собой нити диаметром до 6 нм, состоят из актина и реже миозина. В присутствии АТФ они соединяются в длинные цепочки, могут изменять длину относительно друг друга, обеспечивая движение. Расположены микрофиламенты под клеточной мембраной, нередко присоединены к ее белкам (эритроциты), обеспечивая гибкость клеток.
2. Микроворсинки являются пучками микрофиламентов из актина, объединенных выростом цитоплазмы и покрытых плазматической мембраной.
3. Микротрубочки — тонкие нити из белка тубулина. Ориентируют перемещение органоидов в клетке, влияют на клеточную геометрию.
4. Реснички и жгутики имеют внутри стержень (аксонему), состоящий из особым образом организованных пучков микротрубочек. «Система 9+2» сообщает о том, в каком количестве микротрубочки находятся внутри жгутика и реснички: 9 дуплетов по периферии, 2 одиночные в центре. Реснички присутствуют в клетках яйцеводов, в носовой полости, в эпителии бронхов — синхронными движениями они продвигают мокроту по бронхам «к выходу», а яйцеклетку в сторону матки. Жгутики длиннее ресничек более чем в 10 раз, например, у сперматозоидов они достигают 100 мкм.
5. Базальные тельца являются как бы якорями для жгутиков и ресничек, укрепляя их в цитоплазме. Внутри базального тельца, на его периферии, находится «система 9» — совокупность триплетов, в самом же центре микротрубочек нет. Как это запомнить? Базальное тельце — важный центр, который держит реснички и жгутики, поэтому в нем «большие» триплеты, а не «маленькие» дуплеты. В центре ничего нет, так как на периферии добавлено по 1 трубочке, они как бы переместились, оставив пустоту.
6. Клеточный центр (центросома) представлен центриолями и микротрубочками, отходящими от них.
7. Центриоли расположены попарно, перпендикулярно друг другу. В них наблюдается тот же принцип строения, что и в базальных тельцах, — 9 триплетов. У высших растений центриолей нет. Делятся ли центриоли? Да, они делятся перед делением клетки (две центриоле превращаются в четыре). После удвоения центриолей из микротрубочек формируется веретено деления.
1. Представляют собой шарообразные структуры диаметром около 20 нм — то есть крайне мелкие!
2. В составе имеют рибосомные белки, молекулы рРНК.
3. Конструкция рибосомы сложная, молекулы в ее составе не повторяются дважды и занимают определенные места. При этом молекул более 50.
4. Имеют две субчастицы — большую и малую. У кишечной палочки (е. coli) две субчастицы названы 50S и 30S. В клетке эукариот рибосомы имеют субчастицы 60S и 40S — они содержат больше разных белков.
5. Субчастица 30S построена из 21 рибосомного белка и одной молекулы 16S рибосомной РНК. Субчастица 50S — из 34 молекул белка и двух молекул рибосомной РНК (23S и 5S).
6. Что такое S — коэффициент седиментации (к. с.)? Это скорость осаждения частицы в центрифуге, исчисляемая в единицах Сведберга. Зависит коэффициент седиментации от молекулярной массы и пространственной конформации частицы.
7. В чем особенности рибосом митохондрий и пластид? В них рибосомы больше похожи на 70S (бактериальные), чем на 80S (имеющиеся в цитоплазме эукариот).
В основном клеточные включения — это продукты клеточного метаболизма в цитоплазме. Они могут быть в виде гранул, капель и кристаллов.
1. Жиры. В виде капель — в цитоплазме ряда простейших, например, инфузорий, в клетках растений, в семенах. Жир накапливается при болезнях, например, жировом перерождении печени. У млекопитающих жир содержится в жировых клетках.
2. Полисахариды. Часто имеют вид капель. Прежде всего, гликоген запасается у животных (мышечные волокна, печень, нейроны). Растения (клубни картофеля, зерна злаков) накапливают гранулы крахмала, в которых много слоев, каждый из них имеет кристаллы.
3. Белки. Имеют вид гранул. Встречаются реже, чем другие включения (яйцеклетки, клетки печени, простейших).
4. Пигменты — например, родопсин в сетчатке глаза, черный пигмент меланин в коже животных, гемоглобин эритроцитов.
Биология. 10 класс
Конспект урока
1. Перечень вопросов, рассматриваемых в теме;
Урок посвящен знакомству с основными вехами становления учения о клетке, о предпосылках создания клеточной теории и ее роли в развитии биологии. Так же рассмотрим особенности строения и функции цитоплазматической мембраны исходя из современных представлений. Познакомимся с органеллами общего значения, обратив особое внимание на взаимосвязь их химической структуры, строения и функций.
2. Глоссарий по теме (перечень терминов и понятий, введенных на данном уроке);
Пассивный транспорт — перенос веществ из области высокой концентрации в область низкой без затрат энергии (например, диффузия, осмос)
3. Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц);
1 Дополнительные источники:
2. Общая биология 10-11 классы: подготовка к ЕГЭ. Контрольные и самостоятельные работы/ Г. И. Лернер. – М.: Эксмо, 2007.стр 32-37
3. Биология: общая биология. 10-11 классы: учебник/ А. А. Каменский, Е. А. Криксунов, В. В. Пасечник.- М.: Дрофа, 2018. Стр.61-64
5. Е.Н. Демьянков, А.Н. Соболев «Сборник задач и упражнений. Биология 10-11», учебное пособие для общеобразовательных организаций.
4. Открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии);
5. Теоретический материал для самостоятельного изучения;
С момента обнаружения клеток, до того, как было сформулировано современное положение клеточной теории, прошло почти 400 лет. Впервые клетку исследовал в 1665 г. естествоиспытатель из Англии Роберт Гук. Заметив на тонком срезе пробки ячеистые структуры, он дал им название клеток. современное положение клеточной теории В свой примитивный микроскоп Гук еще не мог рассмотреть все особенности, но по мере совершенствования оптических приборов, появления методик окрашивания препаратов ученые все больше погружались в мир тонких цитологических структур.
Как появилась клеточная теория Знаковое открытие, повлиявшее на дальнейший курс исследований и на современное положение клеточной теории, сделано в 30-х годах XIX века. Шотландец Р. Броун, изучая лист растения при помощи светового микроскопа, обнаружил в растительных клетках сходные округлые уплотнения, которые впоследствии назвал ядрами. С этого момента появился важный признак для сопоставления между собой структурных единиц различных организмов, что стало основой выводов о единстве происхождения живого. Не зря даже современное положение клеточной теории содержит ссылку на данный вывод. первоначальные и современные положения клеточной теории
Вопрос о происхождении клеток был поставлен в 1838 году немецким ботаником Матиасом Шлейденом. Массово исследуя растительный материал, он отметил, что во всех живых растительных тканях присутствие ядер обязательно. Его соотечественник зоолог Теодор Шванн сделал такие же выводы относительно тканей животных. Изучив работы Шлейдена и сопоставив множество растительных и животных клеток, он сделал заключение: несмотря на многообразие, все они имеют общий признак – оформленное ядро. Клеточная теория Шванна и Шлейдена Собрав воедино имеющиеся факты о клетке, Т. Шванн и М. Шлейден выдвинули главный постулат клеточной теории. Он состоял в том, что все организмы (растения и животные) состоят из клеток, близких по строению.
В 1858 году было внесено еще одно дополнение в клеточную теорию. Рудольф Вирхов доказал, что организм растет за счет увеличения количества клеток путем деления исходных материнских. Нам это кажется очевидным, но для тех времен его открытие было весьма продвинутым и современным.
На тот момент современное положение клеточной теории Шванна в учебниках формулируется следующим образом: Все ткани живых организмов имеют клеточное строение. Клетки животных и растений образуются одним и тем же способом (делением клетки) и имеют сходное строение. Организм состоит из групп клеток, каждая из них способна к самостоятельной жизнедеятельности.
Став одним из важнейших открытий XIX века, клеточная теория заложила основу представления о единстве происхождения и общности эволюционного развития живых организмов. Дальнейшее развитие цитологических знаний Совершенствование исследовательских методов и оборудования позволило ученым значительно углубить знания о строении и жизнедеятельности клеток: доказана связь структуры и функции как отдельных органелл, так и клеток в целом (специализация цитоструктур); каждая клетка в отдельности демонстрирует все свойства, присущие живым организмам (растет, размножается, обменивается веществом и энергией с окружающей средой, подвижна в той или иной степени, адаптируется к изменениям и др.); органеллы не могут по отдельности демонстрировать подобные свойства; у животных, грибов, растений обнаруживаются одинаковые по строению и функциям органеллы; все клетки в организме взаимосвязаны и работают слаженно, выполняя комплексные задачи. Благодаря новым открытиям, положения теории Шванна и Шлейдена были уточнены и дополнены. Современный научный мир пользуется расширенными постулатами основополагающей теории в биологии. 5 положений современной клеточной теории В литературе можно встретить различное количество постулатов современной клеточной теории, наиболее полный вариант содержит пять пунктов:
1. Клетка является наименьшей (элементарной) живой системой, основой строения, размножения, развития и жизнедеятельности организмов. Неклеточные структуры не могут называться живыми.
2. Клетки появляются исключительно путем деления уже существующих.
3. Химический состав и строение структурных единиц всех живых организмов сходны.
4. Многоклеточный организм развивается и растет за счет деления одной/нескольких первоначальных клеток.
5. Сходное клеточное строение организмов, населяющих Землю, свидетельствует о едином источнике их происхождения. современное положение клеточной теории
Первоначальные и современные положения клеточной теории во многом перекликаются. Углубленные и расширенные постулаты отражают современный уровень знаний по вопросу строения, жизни и взаимодействия клеток.
Все клетки живых организмов состоят из плазматической мембраны, ядра и цитоплазмы. В последней находятся органоиды и включения. Мембранные и немембранные органоиды
Органоиды – это постоянные образования в клетке, каждое из которых выполняет определенные функции. Включения – это временные структуры, которые в основном состоят из гликогена у животных и крахмала у растений. Они выполняют запасающую функцию. Включения могут находиться как в цитоплазме, так и в матриксе отдельных органоидов, таких как хлоропласты.
Классификация органоидов В зависимости от строения, они делятся на две большие группы. В цитологии выделяют мембранные и немембранные органоиды. Первые можно разделить на две подгруппы: одномембранные и двумембранные.
К одномембранным органоидам относятся эндоплазматическая сеть (ретикулум), аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли, везикулы, меланосомы.немембранные органоиды функции
К двумембранным органоидам причисляются митохондрии и пластиды (хлоропласты, хромопласты, лейкопласты). Они имеют самое сложное строение, и не только за счет наличия двух мембран. В их составе также могут присутствовать включения и даже целые органоиды и ДНК. Например, в матриксе митохондрий можно наблюдать рибосомы и митохондриальную ДНК (мтДНК).
К немембранным органоидам относятся рибосомы, клеточный центр (центриоль), микротрубочки и микрофиламенты. Немембранные органоиды: функции
1. Рибосомы нужны для того, чтобы синтезировать белок. Они отвечают за процесс трансляции, то есть расшифровке информации, которая находится на иРНК, и формировании полипептидной цепочки из отдельных аминокислот.
2. Клеточный центр участвует в образовании веретена деления. Оно образуется как в процессе мейоза, так и митоза.
3. микротрубочки, формируют цитоскелет. Он выполняет структурную и транспортную функции. По поверхности микротрубочек могут перемещаться как отдельные вещества, так и целые органоиды, например, митохондрии. Процесс транспортировки происходит с помощью специальных белков, которые называются моторными. Центром организации микротрубочек является центриоль.
4. Микрофиламенты могут участвовать в процессе изменения формы клетки, а также нужны для передвижения некоторых одноклеточных организмов, таких как амебы. Кроме того, из них могут образовываться разнообразные структуры, функции которых до конца не изучены.
Структура Как понятно из названия, органоиды немембранного строения не имеют мембран. Они состоят из белков. Некоторые из них содержат также нуклеиновые кислоты. Структура рибосом Эти немембранные органоиды находятся на стенках эндоплазматического ретикулума. Рибосома обладает шаровидной формой, ее диаметр составляет 100-200 ангстрем. Эти немембранные органоиды состоят из двух частей (субъединиц) – малой и большой. Когда рибосома не функционирует, они находятся раздельно. Для того, чтобы они объединились, обязательно присутствие ионов магния или кальция в цитоплазме.органоиды немембранного строения Иногда при синтезе больших молекул белка рибосомы могут объединяться в группы, которые называются полирибосомами или полисомами. Количество рибосом в них может колебаться от 4-5 до 70-80 в зависимости от размера молекулы белка, которая синтезируется ими.
Рибосомы состоят из белков и рРНК (рибосомной рибонуклеиновой кислоты), а также молекул воды и ионов металлов (магния или кальция). Строение клеточного центра У эукариот эти немембранные органоиды состоят из двух частей, называемых центросомами, и центросферы – более светлой области цитоплазмы, которая окружает центриоли. В отличии от случая с рибосомами, части этого органоида обычно объединены. Совокупность двух центросом называется диплосомой. Каждая центросома состоит из микротрубочек, которые закручены в форме цилиндра.немембранные органоиды Структура микрофиламентов и микротрубочек Первые состоят из актина и других сократительных белков, таких как миозин, тропомиозин и др. Микротрубочки представляют длинные цилиндры, пустые внутри, которые растут от центриоли к краям клетки. Их диаметр – 25 нм, а длина может быть от нескольких нанометров до нескольких миллиметров в зависимости от размеров и функций клетки. Эти немембранные органоиды состоят в первую очередь из белка тубулина. Микротрубочки являются нестабильными органоидами, которые постоянно изменяются. У них наблюдается плюс-конец и минус-конец. Первый постоянно присоединяет к себе молекулы тубулина, а от второго они постоянно отщепляются. Формирование немембранных органоидов За образование рибосом отвечает ядрышко. В нем происходит формирование рибосомной РНК, структура которой кодируется рибосомной ДНК, находящейся на специальных участках хромосом. Белки, из которых состоят эти органоиды, синтезируются в цитоплазме. После этого они транспортируются в ядрышко, где и объединяются с рибосомной РНК, образуя малую и большую субъединицы. Затем уже готовые органоиды перемещаются в цитоплазму, а затем на стенки гранулярного эндоплазматического ретикулума
6. Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля (не менее 2 заданий).
Информация о тестовом вопросе:
Какие ученые являются создателями клеточной теории?
Информация об ответах
Тип вариантов ответов: Текстовые, Графические, Комбинированные.