Особенности строения и основные органеллы клеток грибов

Функции растительной клетки

Растительные клетки являются основным строительным блоком жизни растений, и они выполняют все функции, необходимые для выживания. Фотосинтез, производство пищи из энергии света, углекислого газа и воды, происходит в хлоропластах клетки. Молекула энергии аденозинтрифосфат (АТФ) производится через клеточное дыхание в митохондриях.

Как все многоклеточный организмов, каждая клетка в пределах организм имеет свою уникальную роль. Некоторые растительные клетки функционируют исключительно в производстве глюкозы, в то время как другие необходимы для доставки питательных веществ и воды в различные части клетки. Прочитайте следующий раздел, чтобы узнать больше о различных типах ячеек и их функциях.

Вакуоль

Вакуоль — важнейшая составная часть растительных клеток. Она представляет собой своеобразную полость (резервуар) в массе цитоплазмы, заполненную водным раствором минеральных солей, аминокислот, органических кислот, пигментов, углеводов и отделённую от цитоплазмы вакуолярной мембраной — тонопластом.

Цитоплазма заполняет всю внутреннюю полость только у самых молодых растительных клеток. С ростом клетки существенно изменяется пространственное расположение вначале сплошной массы цитоплазмы: у неё появляются заполненные клеточным соком небольшие вакуоли, и вся масса становится ноздреватой. При дальнейшем росте клетки отдельные вакуоли сливаются, оттесняя к периферии прослойки цитоплазмы, в результате чего в сформированной клетке находится обычно одна большая вакуоль, а цитоплазма со всеми органеллами располагаются около оболочки.

Водорастворимые органические и минеральные соединения вакуолей обусловливают соответствующие осмотические свойства живых клеток. Этот раствор определённой концентрации является своеобразным осмотическим насосом для регулируемого проникновения в клетку и выделения из неё воды, ионов и молекул метаболитов.

В комплексе со слоем цитоплазмы и её мембранами, характеризующимися свойствами полупроницаемости, вакуоль образует эффективную осмотическую систему. Осмотически обусловленными являются такие показатели живых растительных клеток, как осмотический потенциал, сосущая сила и тургорное давление.

Строение вакуоли

Строение бактериальной клетки

Размеры — от 1 до 15 мкм. Основные формы: 1) кокки (шаровидные), 2) бациллы (палочковидные), 3) вибрионы (изогнутые в виде запятой), 4) спириллы и спирохеты (спирально закрученные).

Формы бактерий: 1 — кокки; 2 — бациллы; 3 — вибрионы; 4—7 — спириллы и спирохеты.

Строение бактериальной клетки: 1 — цитоплазматическая мемб­рана; 2 — клеточ­ная стенка; 3 — слизис­тая кап­сула; 4 — цито­плазма; 5 — хромо­сомная ДНК; 6 — рибосомы; 7 — мезо­сома; 8 — фото­синтети­ческие мемб­раны; 9 — вклю­чения; 10 — жгу­тики; 11 — пили.

Бактериальная клетка ограничена оболочкой.

Внутренний слой оболочки представлен цитоплазматической мембраной (1), над которой находится клеточная стенка (2); над клеточной стенкой у многих бактерий — слизистая капсула (3). Строение и функции цитоплазматической мембраны эукариотической и прокариотической клеток не отличаются.

Мембрана может образовывать складки, называемые мезосомами (7). Они могут иметь разную форму (мешковидные, трубчатые, пластинчатые и др.).

На поверхности мезосом располагаются ферменты. Клеточная стенка толстая, плотная, жесткая, состоит из муреина (главный компонент) и других органических веществ.

Муреин представляет собой правильную сеть из параллельных полисахаридных цепей, сшитых друг с другом короткими белковыми цепочками.

В зависимости от особенностей строения клеточной стенки бактерии подразделяются на грамположительные (окрашиваются по Граму) и грамотрицательные (не окрашиваются). У грамотрицательных бактерий стенка тоньше, устроена сложнее и над муреиновым слоем снаружи имеется слой липидов. Внутреннее пространство заполнено цитоплазмой (4).

Генетический материал представлен кольцевыми молекулами ДНК. Эти ДНК можно условно разделить на «хромосомные» и плазмидные.

«Хромосомная» ДНК (5) — одна, прикреплена к мембране, содержит несколько тысяч генов, в отличие от хромосомных ДНК эукариот она не линейная, не связана с белками. Зона, в которой расположена эта ДНК, называется нуклеоидом. Плазмиды — внехромосомные генетические элементы. Представляют собой небольшие кольцевые ДНК, не связаны с белками, не прикреплены к мембране, содержат небольшое число генов.

Количество плазмид может быть различным.

Типы органелл

Органеллы можно классифицировать несколькими способами. Простейшая классификация основана на их происхождении: присутствуют ли они у прокариот или эукариот. В то время как многие важные биохимические пути между этими двумя клеточными линиями имеют общую родословную, сложный план клеток разделяет большинство эукариотических клеток. Происхождение этого специфического вида сложности не очень известно. Эукариоты способны проводить тонко регулируемые цепочки биохимических реакций, прежде всего благодаря своей способности иметь субклеточную специализацию. Кроме того, присутствие органелл, которые могут генерировать АТФ, также обеспечивает энергию для управления этими метаболическими реакциями и поддержания более крупной клетки. С другой стороны, прокариотический генетический материал расположен в полуорганизованных областях, называемых нуклеоидами, которые обычно рассматриваются как часть цитоплазмы, которая содержит большую часть генетического материала клетки. Магнитосомы являются еще одним видом прокариотической органеллы, практически уникальным в связи с липидный бислой, Эти структуры образованы актиноподобными цитоскелетными структурами, которые участвуют в формировании и расположении органеллы в клетке.

Однако эта упрощенная классификация иногда сталкивается с трудностями, особенно с такими структурами, как митохондрии или хлоропласты, которые считаются древними эндосимбионтами. Однако, как правило, прокариотические органеллы часто проще с меньшей сложностью с точки зрения химического состава и структуры мембраны.

Даже в эукариотических клетках наличие и природа мембраны вокруг субклеточного компартмента является распространенным методом классификации. В то время как основные отсеки, такие как лизосомы и эндоплазматическая сеть связаны липидным бислоем, многие важные, но меньшие органеллы свободно взаимодействуют с цитоплазматической средой. Эти органеллы не заполнены жидкостью, а представляют собой сплошную массу белков, РНК или обоих. Рибосомы и сплайсосомы являются общими примерами для органелл, которые не связаны с мембраной. Некоторые люди также классифицируют клеточные стенки растений и бактерий, так как они созданы в основном из целлюлозы. Тем не менее, он расположен за пределами клеточная мембрана и, следовательно, нельзя по-настоящему считать внутриклеточную структуру.

Наконец, некоторые органеллы могут размножаться независимо от клеточный цикл потому что они содержат свой собственный генетический материал. Здесь пластиды и митохондрии имеют особое значение. Однако, хотя они размножаются, даже когда клетка находится в фазе G0, им необходимо импортировать большую часть механизма дупликации из цитоплазмы, тем самым делая их тесно связанными с потребностями клетки. Митохондрии и хлоропласты содержат уникальный генетический материал, независимый от остальной части ядра, и во многих случаях их количество в клетке может изменяться. Например, мускул волокна, которые сталкиваются с увеличением их потребности в АТФ, часто реагируют, увеличивая количество митохондрий в клетке. Растения и другие автотрофы могут демонстрировать аналогичные адаптации с хлоропластами.

Функции органоидов

А теперь коротко опишем основные функции органоидов животной клетки. Итак:

• Плазматическая мембрана – тонкая пленка вокруг клетки состоящая из липидов и белков. Очень важный органоид, который обеспечивает транспортировку в клетку воды, минеральных и органических веществ, удаляет вредные продукты жизнедеятельности и защищает клетку.
• Цитоплазма – внутренняя полужидкая среда клетки. Обеспечивает связь между ядром и органоидами.
• Эндоплазматическая сеть – она же сеть каналов в цитоплазме. Принимает активное участие в синтезе белков, углеводов и липидов, занимается транспортировкой полезных веществ.
• Митохондрии – органоиды, в которых окисляются органические вещества и синтезируются молекулы АТФ с участием ферментов. По сути митохондрии это органоид клетки, синтезирующий энергию.
• Пластиды (хлоропласты, лейкопласты, хромопласты) – как мы упоминали выше, встречаются исключительно у растительных клеток, в целом их наличие является главной особенностью растительного организма. Играют очень важную функцию, например, хлоропласты, содержащие зеленый пигмент хлорофилл, у растения отвечают за явление фотосинтеза.
• Комплекс Гольджи – система полостей, отграниченных от цитоплазмы мембраной. Осуществляют синтез жиров и углеводов на мембране.
• Лизосомы — тельца, отделенные от цитоплазмы мембраной. Имеющиеся в них особые ферменты ускоряют реакцию расщепления сложных молекул. Также лизосома является органоидом, обеспечивающим сборку белка в клетках.
• Вакуоли — полости в цитоплазме, заполненные клеточным соком, место накопления запасных питательных веществ; они регулируют содержание воды в клетке.

В целом все органоиды являются важными, ведь они регулируют жизнедеятельность клетки.

Лизосомы

Первым выявил лизосомы и стал их изучать бельгийский биохимик Кристиан де Дюв в 1955 году. Это органеллы, похожие на небольшие мешочки, диаметром от 0,2 до 2,0 мкм. Заполнены они кислым содержимым, состоящим из гидролитических ферментов. На сегодня классифицировано 60 видов этих ферментов.

Мембрана лизосом достаточно прочная, чтобы не допустить попадание внутреннего содержимого в клетку.

В эукариотических клетках животных организмов могут находиться сотни лизосом. А вот в растительных клетках их нет. Еще одно интересное исключение среди лизосом – это эритроциты.

Основная задача лизосом – это внутриклеточное расщепление биологических полимеров, т.е. белков, углеводов и липидов.

Лизосомы по своей функции делятся на 2 группы:

• гетеролизосомы, они переваривают вещества, которые захватывает клетка путем фагоцитоза или пиноцитоза – поглощение твердых частиц или жидкостей;
• аутолизосомы разрушают свои внутриклеточные структуры.

Клетка животных

Клетка — целостная и сложная биологическая система, мельчайшая единица строения многоклеточных организмов. Части клетки обеспечивают её нормальную жизнедеятельность, а при размножении — передачу наследственных признаков от родителей детям. В отличие от растительных клеток в клетках животных нет пластид, отсутствует клеточная оболочка.

Тела всех живых организмов состоят из клеток. Есть организмы, тела которых состоят только из одной клетки, — это бактерии, одноклеточные водоросли и грибы, простейшие. Тела большинства животных состоят из множества клеток.

Размер и форма клеток зависят от того, какую работу (функцию) они выполняют в организме.

Снаружи животная клетка покрыта эластичной клеточной мембраной. Она отделяет содержимое клетки от наружной среды и способна пропускать внутрь клетки одни вещества, а из клетки — другие, обеспечивая обмен веществ. В растительной клетке снаружи от мембраны расположена плотная оболочка, содержащая целлюлозу. В отличие от растительных клеток клетки животных такой оболочки не имеют.

Основное содержимое клетки, заполняющее весь её объём, — вязкая зернистая цитоплазма. Она постоянно движется, в ней протекают все жизненные процессы клетки. В цитоплазме периодически образуются пузырьки, наполненные жидкостью, — вакуоли. Они играют важную роль в пищеварении: здесь накапливаются питательные вещества; через вакуоли удаляются вредные продукты жизнедеятельности, и в результате поддерживается относительно постоянный состав цитоплазмы. Между клеткой и окружающей средой осуществляется обмен веществ.

Центральное место в цитоплазме занимает плотное округлое тельце — ядро. В нём находятся хромосомы, состоящие из длинных молекул органического вещества. Они регулируют процессы, протекающие в клетке, обеспечивают передачу наследственных признаков дочерним клеткам при размножении.

Помимо ядра в цитоплазме расположены другие органоиды (органеллы) — компоненты клетки, выполняющие определённые функции, — «клеточные органы».

Митохондрии отвечают за преобразование и запасание энергии, которая затем расходуется на жизненные процессы клетки. На рибосомах образуются белки, в аппарате Гольджи — жиры и углеводы. Кроме того, внутри аппарата Гольджи белки, жиры и углеводы накапливаются. Сюда они поступают по трубочкам эндоплазматической сети — этот органоид охватывает сетью разветвлённых канальцев всё пространство клетки и отвечает за транспортировку образованных в клетке веществ. В аппарате Гольджи вещества «упаковываются» в виде комочков и капелек, а потом уходят в цитоплазму и используются по назначению. Лизосомы участвуют в разрушении ненужных белков, жиров и углеводов.

В клетках животных отсутствуют пластиды, характерные для растительных клеток

Отсутствие хлоропластов — важное отличие животных клеток. Именно в них у растений происходит синтез органических веществ из неорганических. Животные, в отличие от растений, питаются готовыми органическими веществами

Животные, в отличие от растений, питаются готовыми органическими веществами.

Клетка животных содержит органоид, которого нет в растительных клетках. Он называется клеточным центром. Основу клеточного центра составляют два цилиндрических тельца. Они играют важную роль в делении клеток животных, обеспечивая равномерное распределение наследственного материала материнской клетки в образовавшихся клетках.

В цитоплазме клеток всех живых организмов можно обнаружить многочисленные мелкие и крупные зёрна, капельки белков, жиров и углеводов. Эти вещества образуются в разных частях клетки, транспортируются, распределяются и используются в процессе обмена веществ.

Это конспект по теме «Клетка животных». Выберите дальнейшие действия:

• Перейти к следующему конспекту: Ткани, органы и системы органов
• Вернуться к списку конспектов по Биологии.
• Проверить знания по Биологии.

Строение и функции клеточного ядра

Ядро – обязательная часть эукариотической клетки. Главная функция ядра – хранение генетического материала в форме ДНК и передача ее дочерним клеткам при клеточном делении. Кроме того, ядро управляет белковыми синтезами, контролирует все процессы жизнедеятельности клетки.

( в растительной клетке ядро описал Р.Броун в 1831г., в животной – Т.Шванн в 1838г.)

Большинство клеток имеет одно ядро, обычно округлой формы, реже неправильной формы.

Размеры ядра колеблются от 1мкм (у некоторых простейших) до 1мм (в яйцеклетках рыб, земноводных).

Встречаются двуядерные клетки (клетки печени, инфузорий) и многоядерные (в клетках поперечно – полосатых мышечных волокон, а так же в клетках ряда видов грибов и водорослей).

Некоторые клетки (эритроциты) – безъядерные, это редкое явление, носит вторичный характер.

В состав ядра входят:

1)ядерная оболочка;

2)кариоплазма;

3)ядрышко;

4)хроматин или хромосомы.

Хроматин находится в неделящемся ядре, хромосомы – в митотическом ядре.

Оболочка ядра состоит из двух мембран (наружной и внутренней). Наружная ядерная мембрана соединяется с мембранными каналами ЭПС. На ней располагаются рибосомы.

В мембранах ядра имеются поры (3000-4000). Через ядерные поры происходит обмен различными веществами между ядром и цитоплазмой.

Кариоплазма (нуклеоплазма) представляет собой желеобразный раствор, который заполняет пространство между структурами ядра (хроматином и ядрышками).

Она содержит ионы, нуклеотиды, ферменты.

Ядрышко, обычно шаровидной формы (одно или несколько), не окружено мембраной, содержит фибриллярные белковые нити и РНК.

Ядрышки – не постоянные образования, они исчезают в начале деления клетки и восстанавливаются после его окончания. Ядрышки имеются только в неделящихся клетках.

В ядрышках происходит формирование рибосом, синтез ядерных белков. Сами же ядрышки образуются на участках вторичных перетяжек хромосом (ядрышковых организаторах). У человека ядрышковые организаторы находятся на 13,14,15,21 и 22 хромосомах.

Ядро клетки по своему строению относится к группе двухмембранных органоидов

Однако ядро настолько важно для жизнедеятельности эукариотической клетки, что обычно его рассматривают отдельно. Ядро клетки содержит хроматин (деспирализованные хромосомы), который отвечает за хранение и передачу наследственной информации

В строении ядра клетки выделяют следующие ключевые структуры:

• ядерная оболочка, состоящая из внешней и внутренней мембраны,
• ядерный матрикс — всё, что заключено внутри клеточного ядра,
• кариоплазма (ядерный сок) — жидкое содержимое, подобное по составу гиалоплазме,
• ядрышко,
• хроматин.

Кроме перечисленного в ядре содержатся различные вещества, субъединицы рибосом, РНК.

Строение наружной мембраны ядра клетки сходно с эндоплазматической сетью.

Часто внешняя мембрана просто переходит в ЭПС (последняя от нее как бы ответвляется, является ее выростом).

С внешней стороны на ядре располагаются рибосомы.

Внутренняя мембрана более прочная за счет выстилающей ее ламины.

Кроме опорной функции к этой ядерной выстилке прикрепляется хроматин.

Пространство между двумя ядерными мембранами называется перинуклеарным.

Мембрана ядра клетки пронизана множеством пор, соединяющих цитоплазму с кариоплазмой. Однако по своему строению поры ядра клетки не просто отверстия в мембране. В них содержатся белковые структуры (поровый комплекс белков), отвечающий за избирательную транспортировку веществ и структур. Пассивно через пору могут проходить только малые молекулы (сахара, ионы).

Хроматин следует считать главным компонентом ядра. В нем заключена наследственная информация, которая передается при каждом делении клетки, а также реализуется в процессе жизнедеятельности самой клетки.

Хроматин ядра клетки состоит их хроматиновых нитей. Каждая хроматиновая нить соответствует одной хромосоме, которая образуется из нее путем спирализации.

Чем сильнее раскручена хромосома (превращена в хроматиновую нить), тем больше она задействована в процессах синтеза на ней.

Одна и та же хромосома может быть в одних участках спирализована, а в других деспирализована.

Каждая хроматиновая нить ядра клетки по строению является комплексом ДНК и различных белков, которые в том числе выполняют функцию скручивания и раскручивания хроматина.

Ядра клеток могут содержать одно и более ядрышек. Ядрышки состоят из рибонуклеопротеидов, из которых в дальнейшем образуются субъединицы рибосом.

Здесь происходит синтез рРНК (рибосомальной РНК).

Микротрубочки

Микротрубочки — мембранные, надмолекулярные структуры, состоящие из белковых глобул, расположенных спиральными или прямолинейными рядами. Микротрубочки выполняют преимущественно механическую (двигательную) функцию, обеспечивая подвижность и сокращаемость органоидов клетки. Располагаясь в цитоплазме, они придают клетке определённую форму и обеспечивают стабильность пространственного расположения органоидов. Микротрубочки способствуют перемещению органоидов в места, которые определяются физиологическими потребностями клетки. Значительное количество этих структур расположено в плазмалемме, вблизи клеточной оболочки, где они участвуют в формировании и ориентации целлюлозных микрофибрилл оболочек растительных клеток.

Строение микротрубочки

Эукариотические органеллы

Эукариотические клетки представляют собой клетки с ядром. Ядро – важная органелла, окруженная двойной мембраной, называемая ядерной оболочкой, отделяющая содержимое ядра от остальной части клетки. Эукариотические клетки также содержат клеточную мембрану (плазматическая мембрана), цитоплазму, цитоскелет и различные клеточные органеллы. Примерами эукариотических организмов являются животные, растения, грибы и протисты. Клетки животных и растений содержат много одинаковых или отличающихся органелл. Есть также некоторые органеллы, обнаруженные в растительных клетках, но не встречающиеся в клетках животных и наоборот. Примеры основных органелл, содержащихся в клетках растений и животных включают:

• Ядро – связанная с мембраной структура, которая содержит наследственную (ДНК) информацию, а также контролирует рост и размножение клетки. Это обычно самая важная органелла в клетке.
• Митохондрии, как производители энергии, преобразуют энергию в формы, которые может использовать клетка. Они также участвуют в других процессах, таких как клеточное дыхание, деление, рост и гибель клеток.
• Эндоплазматический ретикулум – обширная сеть трубочек и карманов, синтезирующая мембраны, секреторные белки, углеводы, липиды и гормоны.
• Аппарат (комплекс) Гольджи – структура, которая отвечает за производство, хранение и доставку определенных клеточных веществ, особенно из эндоплазматического ретикулума.
• Рибосомы – органеллы, состоящие из РНК и белков и отвечают за биосинтез белка. Рибосомы расположены в цитозоле или связаны с эндоплазматическим ретикулумом.
• Лизосомы – эти мембранные мешочки ферментов перерабатывают органический материал клетки путем переваривания клеточных макромолекул, таких как нуклеиновые кислоты, полисахариды, жиры и белки.
• Пероксисомы, как и лизосомы связаны мембраной и содержат ферменты. Они способствуют детоксикации спирта, образует желчную кислоту и разрушает жиры.
• Вакуоль – заполненные жидкостью замкнутые структуры, чаще всего встречаются в растительных клетках и грибах. Они отвечают за широкий спектр важных функций, включая хранение питательных веществ, детоксикацию и вывод отходов.
• Хлоропласты – пластиды, содержащиеся в клетках растений, но отсутствующие в животных клетках. Хлоропласты поглощают энергию солнечного света для процесса фотосинтеза.
• Клеточная стенка – жесткая внешняя стенка расположенная рядом с плазматической мембраной в большинстве растительных клеток, обеспечивающая поддержку и защиту клетки.
• Центриоли – цилиндрические структуры встречаются в клетках животных и помогают организовать сборку микротрубочек во время деления клеток.
• Реснички и жгутики – волосковидные образования с наружной стороны некоторых клеток, которые осуществляют клеточною локомоцию. Они состоят из специализированных групп микротрубочек, называемых базальными телами.

Функция цитоскелета

Как описано выше, цитоскелет имеет несколько функций. Во-первых, это дает форму клетки

Это особенно важно в клетках без клеточных стенок, таких как клетки животных, которые не получают свою форму из толстого внешнего слоя. Это также может дать движение клетки

Микрофиламенты и микротрубочки могут разбирать, повторно собирать и сжиматься, позволяя клеткам ползать и мигрировать, а микротрубочки помогают формировать такие структуры, как реснички и жгутики, которые обеспечивают движение клеток.

Цитоскелет организует клетку и удерживает на месте ее органеллы, но также способствует перемещению органелл по всей клетке. Например, во время эндоцитоз когда клетка поглощает молекулу, микрофиламенты вытягивают везикул содержащий поглощенные частицы в клетку. Точно так же цитоскелет помогает перемещать хромосомы во время деления клетки.

Одной аналогией для цитоскелета является каркас здания. Подобно каркасу здания, цитоскелет является «каркасом» клетки, сохраняя структуры на месте, обеспечивая опору и придавая клетке определенную форму.

• органелл – Специализированная структура внутри клетки, которая выполняет определенную функцию.
• цитоплазма – все содержимое клетки, кроме ядра.
• Шпиндельный аппарат – Структура, образованная в основном микротрубочками, которая разделяет хромосомы во время деления клеток.
• Белки – Молекулы, состоящие из аминокислоты которые имеют много разных ролей в организме, в том числе формирование цитоскелета.

Клеточная теория

С момента открытия интерес вокруг живых клеток и их строения не утихал. Так, в середине XIX века Маттиас Шлейден и Теодор Шванн сформулировали несколько утверждений о единстве строения и развития жизни.

Так появилась клеточная теория, одно из важнейших биологических обобщений. Теория утверждает следующее:

I. Все организмы состоят из клеток. Таким образом, клетка – основная структурная и функциональная единица.

II. Клетки всех живых организмов сходны по своему химическому составу, строению и функциям.

III. Каждая новая клетка образуется только в результате деления другой (материнской) клетки.

IV. В многоклеточных организмах клетки специализируются по функциям и образуют ткани.

V. Клетки многоклеточного организма содержат одинаковую генетическую информацию.