Строение клетки

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЦИТОЛОГИЯ

КЛЕТКА - это ограниченная активной мембраной, упорядоченная, структурированная система биополимеров, образующих ядро и цитоплазму, участвующих в единой совокупности метаболических и энергетических процессов, осуществляющих поддержание и воспроизведение всей системы в целом.

Кроме клеток, в организме находятся их производные, не имеющие клеточного строения: симпласт, синцитий, межклеточное вещество.

Содержимое клетки отделено от внешней среды или соседних клеток плазматической мембранной (плазмолеммой или цитолеммой). Все эукариотические клетки состоят из двух основных компонентов - ядра и цитоплазмы. В ядре различают ядерную оболочку, хроматин (хромосомы), нуклеоплазму, ядрышки и ядерный белковый остов. Цитоплазма неоднородна по составу и включает в себя гиалоплазму (матрикс) и органеллы, выполняющие определенные функции. Органеллы по строению делятся на мембранные и немембранные (классификация дана ниже).

ЦИТОЛЕММА

Плазмолемма или клеточная оболочка состоит из 40% липидов, 60% белков и 5-10% углеводов и состоит из элементарной биологической мембраны, образующей основу плазмолеммы, надмембранной компонента (гликокаликса) и подмембранного компонента, в который входят микротрубочки, микрофиламенты и микрофибриллы. Биологическая мембрана представлена липидами, образующими билипидный слой, в который погружаются молекулы белка. Молекулы липидов имеют гидрофобные (не несущие заряда) хвосты и гидрофильные (заряженные) головки. Причем, хвосты направлены внутрь билипидного слоя, а головки смотрят наружу. Белковые молекулы могут полностью пронизывать билипидный слой - это интегральные белки, или частично погружаться в него - полуинтегральные.

На поверхности мембраны располагается гликокаликс, в состав которого входят белки-ферменты и углеводы. Последние формируют углеводные цепочки, соединяющиеся или с молекулами липидов (гликолипиды), или с молекулами белков (гликопротеиды) и выполняющие рецепторную функцию. Под билипидным слоем (кортикальный слой цитоплазмы) располагается подмембранный компонент. Микротрубочки, микрофиламенты и микрофибриллы, входящие в его состав, выполняют формообразующую функцию (функцию цитоскелета), а также обеспечивают взаимодействие между собой структур цитоплазмы и, при необходимости, участвуют в передвижении клетки, образуя псевдоподии (ложноножки).

Функции цитолеммы: рецепторная, транспортная, защитная, разграничительная и др.

МЕЖКЛЕТОЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ (КОНТАКТЫ)

Плазмолемма участвует в образовании специальных структур - межклеточных контактов или соединений, обеспечивающих межклеточные взаимодействия. Различают несколько видов таких структур: простые и сложные.

Простое межклеточное соединение - сближение плазмолемм соседних клеток на расстояние 15-20 нм, при котором происходит взаимодействие слоев гликокаликса соседних клеток.

Сложные межклеточные контакты подразделяются на запирающие (изолирующие), сцепляющие (заякоривающие) и коммуникационные (объединяющие).

К запирающим относится плотный контакт (запирающая зона). В этом соединении принимают участие специальные интегральные белки, расположенные на поверхности соседних клеток, образующие ячеистую сетку, которая в виде пояска окружает весь периметр клетки, соединяясь с такой же сетью на поверхности соседних клеток. Эта область непроницаема для макромолекул и ионов. Она запирает (отграничивает) межклеточные щели от внешней среды. Например, в однослойных эпителиях.

К сцепляющим соединениям относятся адгезивный поясок, десмосомы и фокальные контакты. Общим для них является то, что к участкам плазматических мембран со стороны цитоплазмы клеток подходят фибриллярные элементы цитоскелета, которые как бы заякориваются на их поверхности.

Адгезивный (сцепляющий) поясок образуется за счет связи клеток друг с другом посредством интегральных белков, к которым со стороны цитоплазмы примыкают примембранные белки (основной -винкулин). С этими белками связываются пучки актиновых микрофиламентов, при сокращении которых происходит изменение рельефа всего эпителиального пласта (встречаются в однослойных эпителиях).

Десмосомы - парные структуры, в которых со стороны цитоплазмы к мембране прилежит слой белков - десмоплакинов. В этом слое заякореваются пучки промежуточных филаментов. С внешней стороны плазмолеммы соседних клеток в области десмосом соединяются посредством трансмембранных белков десмоглеинов (пример - эпидермис).

Функция данного вида соединений - механический контакт.

Фокальный контакт - связывание клетки не с соседней клеткой, а с элементами внеклеточного субстрата. Характерно для фибробластов - клеток соединительной ткани.

Коммуникационные соединения представлены щелевыми контактами и синапсами.

Щелевое соединение (нексус) - область, где плазмолеммы разделены промежутком в 2-3 нм. Со стороны цитоплазмы никаких специальных структур не обнаруживается, но в структуре плазмолемм соседних клеток располагаются специальные белковые комплексы (коннексоны), образующие как бы каналы из одной клетки в другую. Функциональная роль данного вида контакта заключается в переносе ионов и мелких молекул от клетки к клетке. Встречается во всех группах тканей.

Синапсы - контакты, встречающиеся в специализированных участках как между нейронами, так и между нейронами и другими элементами, входящими в состав рецептора или эффектора. Эти соединения обеспечивают передачу возбуждения или торможения.

ГИАЛОПЛАЗМА

Гиалоплазма ,или клеточный матрикс, представляет собой внутреннюю среду клетки.

В электронном микроскопе имеет вид гомогенного или тонкозернистого вещества с низкой электронной плотностью. Является сложной коллоидной системой, включающей в себя различные биополимеры: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, феременты и др. Эта система способна переходить из золеобразного (жидкого) состояния в гелеобразное и обратно. В гиалоплазме при участии рибосом и полирибосом происходит синтез белков, необходимых для нужд самой клетки. Она объединяет все клеточные структуры и обеспечивает химическое взаимодействие их друг с другом. Через гиалоплазму осуществляются транспортные процессы: перенос аминокислот, жирных кислот, нуклеотидов, сахаров, а также поток ионов к плазматической мембране и от нее. Гиалоплазма - вместилище и зона перемещения молекул АТФ. Здесь же происходит отложение запасных продуктов (например,гликогена, жировых капель и др.).

ОРГАНЕЛЛЫ

Это постоянно присутствующие и обязательные для всех клеток микроструктуры, выполняющие жизненно важные функции. Классификация:

Общего назначения Специальные

Мембранные Немембранные Реснички

Жгутики

ЭПС (гр.и агр.) Рибосомы Тонофибриллы (эпидермис)

Комплекс Гольджи Полисомы Миофибриллы (в мыш.тк.)

Лизосомы Клеточный центр Нейрофибриллы (в нерв.тк.)

Митохондрии Микротрубочки Микроворсинки

Пероксисомы Микрофиламенты Базальная складчатость

Микрофибриллы

Рассмотрим строение и функции органоидов клетки.

ОРГАНЕЛЛЫ, УЧАСТВУЮЩИЕ В БИОСИНТЕЗЕ ВЕЩЕСТВ В КЛЕТКЕ

К ним относятся ЭПС, комплекс Гольджи, рибосомы, полисомы.

ЭПС подразделяется на гранулярную(зернистую) и агранулярную (незернистую). Гранулярная ЭПС представлена замкнутыми мембранами, которые образуют систему мешочков, трубочек, цистерн. Со стороны цитоплазмы они покрыты рибосомами. Гранулярная ЭПС принимает участие в синтезе белков за счет находящихся на ней рибосом.

Эти белки могут, минуя гиалоплазму, транспортироваться в комплекс Гольджи, где они модифицируясь, входят в состав либо лизосом, либо секреторный гранул. Модификация белков может происходить непосредственно и внутри канальцев гранулярной ЭПС, где они могут связываться с сахарами. Здесь происходит синтез интегральных белков, встраивающихся в плазмолемму, а также белков-ферментов, необходимых для внутриклеточного метаболизма. Таким образом, роль гранулярной ЭПС заключается в синтезе экспортируемых белков, белков плазмолеммы, в их изоляции от содержимого гиалоплазмы, в транспорте этих белков в другие участки клетки, а также в химической модификации и локальной конденсации белковых молекул.

Агранулярная ЭПС возникает на основе гранулярной и представлена мембранами в виде мелких вакуолей, трубок, канальцев, на которых отсутствуют рибосомы. Деятельность агранулярной ЭПС связана с метаболизмом липидов и некоторых внутриклеточных полисахаридов. Она участвует в заключительных этапах синтеза липидов. Поэтому сильно развита в клетках, синтезирующих липиды, например в клетках коркового вещества надпочечников, т.к. эти гормоны по своей природе являются стероидами. Эта ЭПС выполняет запасающую функцию. Она хорошо развита в гепатоцитах, обеспечивая отложение гликогена. В поперечнополосатых мышечных волокнах гладкая ЭПС депонирует ионы кальция, необходимые для процессов сокращения. Очень важна функция гладкой ЭПС в дезактивации различных вредных веществ, что хорошо проявляется в клетках печени.

КОМПЛЕКС ГОЛЬДЖИ. Данный органоид также относится к органоидам, участвующим в выведении веществ из клетки. Он представлен мембранными структурами, собранными вместе в небольших зрнах, расположенных преимущественно около ядра. Отдельная зона скопления этих мембран называется диктиосомой. В ней плотно друг к другу прилежат плоские цистерны, между которыми находятся прослойки гиалоплазмы. Центральные участки этих цистерн максимально сближены, а периферические части имеют расширения - ампулы, на концах которых наблюдаются многочисленные пузырьки - везикулы, отшнуровывающиеся от ампулярных расширений. В секретирующих клетках аппарат Гольджи поляризован: его проксимальная часть обращена к ядру, а дистальная - к поверхности клетки.

Аппарат Гольджи участвует в сегрегации и накоплении продуктов, синтезированных в ЭПС, в их химических перестройках и созревании. В его цистернах происходит синтез полисахаридов, липопротеидов. Осуществляет выведение готовых секретов за пределы клетки в виде секреторных гранул. Обеспечивает образование клеточных лизосом.

РИБОСОМЫ - сложные рибонуклеопротеиды, в состав которых входят белки и молекулы РНК. Рибосома состоит из большой и малой субъединиц, каждая из которых построена из рибонуклеопротеидного тяжа, где рРНК взаимодействует с разными белками и образует тело рибосомы. Рибосомы могут располагаться свободно в цитоплазме поодиночке или формировать скопления - полисомы. Они входят в состав гранулярной ЭПС. Образуются в ядре (в ядрышках) и осуществляют в клетке синтез различных белков.

ОРГАНЕЛЛЫ, УЧАСТВУЮЩИЕ ВО ВНУТРИКЛЕТОЧНОМ ПИЩЕВАРЕНИИ, ЗАЩИТНЫХ И ОБЕЗВРЕЖИВАЮЩИХ РЕАКЦИЯХ

К ним относятся: агранулярная ЭПС (см. выше), лизосомы и пероксисомы.

ЛИЗОСОМЫ. Представляют собой шарообразные тельца, ограниченные одиночной мембраной и содержащие набор гидролитических ферментов - гидролаз (протеиназы, нуклеазы, фосфатазы, липазы и др.), расщепляющих различные биополимеры. Среди лизосом выделяют три типа: первичные, вторичные (фагосомы и аутофагосомы) и остаточные тельца.

Первичные лизосомы - мелкие мембранные пузырьки, заполненные бесструктурным веществом, содержащим гидролазы, только что отшнуровавшиеся от комплекса Гольджи. Вторичные лизосомы формируются при слиянии первичных лизосом с фагоцитарными или пиноцитарными вакуолями. При этом образуются фаголизосомы (или гетерофагосомы). При слиянии первичной лизосомы с измененными органеллами самой клетки формируются аутосомы.

Однако расщепление внутри лизосом может идти не доконца. В этом случае в полости лизосом накапливаются непереваренные продукты. Такая лизосома называется телолизосомой или остаточным тельцем. Иногда в остаточных тельцах откладываются пигментные вещества, например, у человека при старении организма в клетках мозга, печени, мышечных волокнах в телолизосомах происходит отложение пигмента старения - липофусцина.

ПЕРОКСИСОМЫ - небольшие овальной формы тельца, ограниченные мембранной. Содержат гранулярный матрикс, в центре которого часто видны кристаллоподобные структуры, состоящие из фибрилл и трубок (сердцевина). В пероксисомах выявлен фермент каталаза (пероксидаза), разрушающий перекись водорода, образующуюся в клетке в процессе ее жизнедеятельности и являющейся очень токсическим веществом.

ОРГАНЕЛЛЫ, УЧАСТВУЮЩИЕ В ПРОЦЕССАХ ЭНЕРГОПРОИЗВОДСТВА

МИТОХОНДРИИ - органоиды синтеза АТФ. Их называют энергетическими станциями клетки. Скапливаются в тех участках цитоплазмы, где возникает потребность в АТФ. Состоят из двух мембран - наружной и внутренней. Наружная митохондриальная мембрана гладкая, представляет собой мешок, отделяющий органоид от гиалоплазмы. Внутренняя митохондриальная мембрана отграничивает собственно внутреннее содержимое митохондрии. Она образует многочисленные выпячивания внутрь органоида, получившие название крист или гребней. Матрикс митохондрий имеет тонкозернистое строение и содержит тонкие нити (молекулы ДНК) и гранулы (митохондриальные рибосомы).

Начальные этапы синтеза АТФ протекают в гиалоплазме путем первичного окисления субстратов (например, сахаров) до пировиноградной кислоты (пирувата) с одновременным синтезом небольшого количества АТФ. Эти процессы совершаются в отсутствии кислорода (анаэробное окисление). Последующие же этапы выработки энергии (аэробное окисление и синтез основной массы АТФ) осуществляются с потреблением кислорода и локализуются внутри митохондрий.

В матриксе митохондрий локализуется автономная система митохондриального белкового синтеза. Здесь происходит образование рибосом, отличных от рибосом цитоплазмы. Такие рибосомы участвуют в синтезе митохондриальных белков, не кодируемых ядром. Но эта система белкового синтеза не обеспечивает всех функций митохондрий, поэтому автономию митохондрий можно считать ограниченной.

Митохондрии могут увеличиваться в размерах и числе. При этом происходит деление перетяжкой крупных митохондрий на более мелкие, которые могут расти и снова делиться.

ОРГАНОИДЫ, СОСТАВЛЯЮЩИЕ ЦИТОСКЕЛЕТ КЛЕТКИ: микротрубочки, микрофиламенты и микрофибриллы.

МИКРОТРУБОЧКИ. Представляют собой прямые, неветвящиеся длинные полые цилиндры, стенка которых состоит из 13 субъединиц несократительного белка тубулина. Тубулины при определенных условиях способны собираться в микротрубочки и деполимиризовываться. В клетках микротрубочки принимают участие в создании ряда временных (цитоскелет интерфазных клеток, веретено деления) или постоянных (центриоли, реснички, жгутики) структур.

МИКРОФИЛАМЕНТЫ встречаются во многих клетках. Они располагаются в кортикальном слое цитоплазмы и состоят из сократительных белков: актина, миозина, тропомиозина, актинина. Таким образом они представляют собой внутриклеточный сократительный аппарат, обеспечивающий не только подвижность клеток при их амебоидном перемещении, но и большинство внутриклеточных движений (токи цитоплазмы, движение вакуолей, митохондрий и др.). Кроме того, актиновые микрофиламенты выполняют роль каркаса клетки.

МИКРОФИБРИЛЛЫ ИЛИ ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ФИЛАМЕНТЫ. Это тонкие неветвящиеся белковые структуры, располагающиеся пучками. Их белковый состав различен в разных тканях. В эпидермисе в состав микрофибрилл входит белок кератин. В состав клеток соединительной ткани - фибробластов - входит белок виметин, в мышечных тканях - десмин. Роль этих органоидов, скорее всего, опорно-каркасная, т. к. эти фибриллярные структуры клетки не так лабильны, как микротрубочки и микрофиламенты.

СТРОЕНИЕ ЦЕНТРИОЛЕЙ, РЕСНИЧЕК И ЖГУТИКОВ

ЦЕНТРИОЛИ входят в состав клеточного центра, принимающего участие в процессах деления клеток. Центриоль - мелкое плотное тельце, расположенное в паре, образуя диплосому. По периферии диплосома окружена светлой зоной - центросферой. Совокупность центриолей и центросферы называется клеточным центром. Каждая центриоль состоит из 9 триплетов микротрубочек, формирующих полый цилиндр. Их формула (9х3)+0. Кроме микротрубочек в состав центриолей входят ручки, соединяющие триплеты. Центриоли в клеточном центре располагаются под прямым углом друг к другу. В них различают материнскую центриоль и дочернюю. От материнской центриоли отходят дополнительные микротрубочки, образующие вокруг клеточного центра светлую зону - центросферу. В отличие от микротрубочек, состоящих из несократительного белка тубулина, ручки образованы белком динеином, обладающим АТФ-зной активностью. При подготовке клетки к делению происходит удвоение центриолей.

РЕСНИЧКИ И ЖГУТИКИ - специальные органоиды клетки, встречающиеся в клетках, выполняющих специальные функции. Так, реснички характерны для клеток мерцательного эпителия воздухоносных путей, жгутик же входит в состав хвостика сперматозоида (см. Эмбриологию).

Ресничка имеет следующее строение. Она состоит из аксонемы (осевой нити) и базального тельца. Аксонема входит в состав цитоплазматического выроста клетки, покрытого плазмолеммой и состоит из 9 дуплетов микротрубочек, расположенных по периферии и двух центральных. Ее формула - (9х2)+2. Базальное тельце погружено в цитоплазму клетки и имеет строение, аналогичное центриоли - (9х3)+0. Реснички выполняют защитную функцию, способствуя удалению микроорганизмов и пыли, оседающих на поверхности слизистой оболочки воздухоносных путей.

ВКЛЮЧЕНИЯ

Включения представляют собой необязательные компоненты клетки, возникающие и исчезающие в зависимости от метаболического состояния клетки. Различают трофические, секреторные, экскреторные и пигментные включения.

К ТРОФИЧЕСКИМ включениям относятся капельки нейтральных жиров, полисахариды (гликоген) и др., которые могут накапливаться в гиалоплазме. В случае недостатка субстратов для жизнедеятельности клетки эти включения могут резорбироваться.

СЕКРЕТОРНЫЕ включения - округлые образования различных размеров, содержащие биологически активные вещества, образующиеся в процессе синтетической деятельности. Например, встречающиеся в цитоплазме секреторных клеток желез организма.

ЭКСКРЕТОРНЫЕ включения содержат продукты метаболизма, подлежащие удалению из клетки.

ПИГМЕНТНЫЕ включения бывают эндогенной (гемоглобин в эритроцитах; билирубин, входящий в состав желчи; меланин, являющийся компонентом пигментоцитов эпидермиса) и экзогенной природы( пылевые частицы, красители и др.).

СТРОНИЕ ЯДРА

Основными функциями ядра являются хранение и передача генетической информации, а также регуляция белкового синтеза. Составными компонентами ядра являются: ядерная оболочка, ядерный сок, хроматин, ядрышко и ядерный белковый матрикс.

ЯДЕРНАЯ ОБОЛОЧКА (нуклеолемма, кариолемма) построена по типу элементарной биологической мембраны. В электронный микроскоп она состоит из двух мембран - наружной и внутренней, между которыми располагается перинуклеарное пространство. В местах соединения этих мембран образуются отверстия - поры, обеспечивающие связь содержимого ядра с содержимым цитоплазмы. Количество пор непостоянно и зависит от активности клетки. Поры заполнены сложноорганизованными глобулярными и фибриллярными структурами, в совокупности формирующими так называемый комплекс поры. Он состоит из трех рядов периферических гранул, по 8 гранул в каждом ряду. Один ряд гранул располагается на уровне внутренней мембраны, второй - на уровне наружной, третий - между ними. В центре поры лежит непарная девятая гранула, от которой к периферическим гранулам идут тонкие белковые фибриллы, в совокупности образующие диафрагму. Если фибриллярные нити располагаются друг напротив друга - пора открыта, что и обеспечивает взаимодействие ядра и цитоплазмы. Основной функцией ядерной оболочки является барьерная - отграничение содержимого ядра от содержимого цитоплазмы.

ХРОМАТИН. Представляет собой зоны плотного вещества, хорошо воспринимающие различные красители, особенно основные. В состав хроматина входит ДНК в комплексе с белками. В интерфазе хроматин - это хромосомы, которые теряют в этот период свою компактную форму и разрыхляются (деконденсируются). Степень деконденсации может быть различной. Зоны полной деконденсации хромосом называются эухроматином. Он слабо воспринимает красители и практически не окрашивается. При неполном разрыхлении видны участки конденсированного хроматина, называемого гетерохроматином, который хорошо окрашивается и виден в ядре в виде базофильных глыбок. Эухроматин - рабочий активный хроматин, с участием которого в ядре в период интерфазы происходят процессы транскрипции и редупликации генетического материала. Гетерохроматин находится в состоянии покоя, выполняет функцию переноса генетического материала в дочерние клетки.

Хроматин может равномерно распределять в ядре или располагаться отдельными глыбками.

Половой хроматин (тельце Барра) - дополнительная Х хромосома в соматических клетках женских особей, по которой можно определить принадлежность ткани или органа к полу (мужскому или женскому). Например, тельце Бара выявляется в большинстве нейтрофилов крови женщины.

ЯДРЫШКО. Представляет собой наиболее плотную структуру ядра округлой формы. Их может быть в ядре несколько, что зависит от метаболической активности клетки. Хорошо окрашивается основными красителями, так как содержит большое количество РНК и выполняет функцию синтеза рибосомных РНК и рибосом. В световом микроскопе ядрышко определяется как тонковолокнистая структура. В электронном микроскопе в нем выделяются два компонента: фибриллярный и гранулярный. Фибриллярный компонент располагается в центре ядрышка и представляет собой нитчатые структуры рибонуклеопротеидных тяжей предшественников рибосом. Гранулярный компонент занимает периферические части ядрышка и является созревающими субъединицами рибосом, окончательная сборка которых осуществляется в цитоплазме клетки. Ультраструктура ядрышка меняется в зависимости от уровня синтеза рРНК: чем он выше, тем больше гранул в нем образуется и наоборот.

ЯДЕРНЫЙ БЕЛКОВЫЙ МАТРИКС. Представляет собой структурную сеть, состоящую из негистоновых белков, образующих основу, определяющую морфологию и метаболизм ядра. Он хорошо выявляется в интерфазных ядрах после растворения хроматина. Состоит из белковых фибрилл, располагающихся в периферическом слое нуклеоплазмы и образующих подстилающую пластинку - ламину. Кроме того, ядерный белковый матрикс образует внутриядерную сеть, к которой крепятся фибриллы хроматина. Его функция - поддержание общей формы ядра и организация пространственного расположения хромосом и их активности.

Во многих клетках, в том числе и в клетках некоторых высших растений, содержатся мелкие, сферические, окруженные мембраной тельца, в которых находятся те или иные ферменты или группы ферментов. Число этих телец, их распределение и свойственный им набор ферментов весьма сильно варьируют в зависимости от условий, в которых находится клетка. В лизосомах обычно содержатся ферменты, катализирующие литические процессы (процессы распада); протеазы разрушают белки, нуклеазы катализируют распад ДНК и РНК, а липазы осуществляют расщепление жиров. До тех пор пока лизосомы остаются интактными, ферменты эти не могут войти в контакт с клеточным содержимым; однако любое повреждение клетки, способное вызвать разрыв лизосом, освобождает ферменты. В результате этого в клетке начинаются некоторые биохимические реакции, иногда вредные для нее, а иногда и полезные, поскольку они могут, например, послужить средством борьбы с патогенами, такими, как вирусы, бактерии или грибы. клетка органоид ядро репродукция

В пероксисомах и глиоксисомах находятся ферменты, катализирующие биохимические реакции, которые обычно не считаются главными в клеточном метаболизме, но которые могут быть важны для клетки при определенных условиях. Пероксисомы содержат ферментные системы, участвующие в образованна и потреблении перекиси, а также ферменты, катализирующие окисление двууглеродных кислот, образующихся при фотосинтезе (в процессе фотодыхания) и некоторых других реакциях,, обсуждаемых ниже. Физиологическая роль пероксисом пока не вполне ясна. В глиоксисомах содержатся ферменты глиоксилатного цикла -- последовательности реакций, связанных с расщеплением жиров.

СПОСОБЫ РЕПРОДУКЦИИ КЛЕТОК

Существуют хромосомные и нехромосомные способы деления клеток. К хромосомным способам репрдукции клеток относятся митоз, мейоз (для половых) и эндомитоз.

Время существования клетки от деления до деления или от деления до смерти называется клеточным (или жизненным) циклом. В тканях существуют клетки, способные делиться постоянно, заменяя погибшие. Другие же клетки, специализирующиеся на выполнение определенных функций, теряют способность к размножению. Первые относятся к малоспециализированным или камбиальным и являются источником регенерации тканей и органов. Вторые - к высокоспециализированным, выполняющим специальные функции.

Наиболее характерным способом размножения для соматических клеток является митоз. Он состоит из интерфазы - подготовки клетки к делению и собственно деления.

Интерфаза включает три периода: постмитотический (пресинтетический), синтетический и постсинтетический (или премитотический).

Постмитотический период наступает сразу же после деления клетки и характеризуется тем, что в этот период клетка работает на себя, синтезируя вещества, необходимые для ее роста. В этот период синтезируются функциональные и структурные белки, увеличивается количество РНК, восстанавливаются органоиды. Происходит и синтез ферментов, необходимых для синтетического периода интерфазы.

Синтетический период - удвоение количества ДНК. Без этого периода клетка не сможет вступить в следующее деление.

Постсинтетический период. Клетка синтезирует белки тубулины, необходимые для образования микротрубочек веретена деления; синтезирует и накапливает энергию за счет синтеза АТФ. В этот же период происходит удвоение клеточного центра.

МИТОЗ

В митозе различают профазу, метафазу, анафазу и телофазу.

Профаза - самая длительная по времени фаза митоза. В клетке начинается спирализация хромосом, которые вначале видны в виде тонких нитей (ранняя профаза), а затем утолщаются и укорачиваются (поздняя профаза). Происходит растворение ядерной оболочки, в результате чего хромосомы свободно располагаются в цитоплазме. Ядрышки исчезают. Центриоли расходятся к полюсам клетки и начинается формирование веретена деления.

Метафаза характеризуется выстраиванием хромосом по экватору в виде экваториальной пластинки или материнской звезды. Заканчивается формирование веретена деления, микротрубочки которого присоединяются к центромерам хромосом. Сестринские хромосомы обособляются, между ними появляется щель и они остаются прикрепленными только в области центромер.

Анафаза - самая короткая фаза митоза. Хромосомы одновременно теряют связь друг с другом в области центромер и синхронно расходятся к полюсам клетки.

Телофаза начинается с момента остановки хромосом на полюсах клетки. Вокруг идентичных наборов хромосом восстанавливается ядерная оболочка, хромосомы деспирализуются, аоявляются ядрышки, веретено деления и центриоли исчезают. После этого начинается процесс цитотомии - деления цитоплазмы материнской клетки. В животных клетках перетяжка формируется с периферии клетки к центру путем впячивания плазмолеммы. У растительных клеток перетяжка образуется из центра клетки, перемещаясь к ее периферии.

ЭНДОМИТОЗ (эндорепродукция или внутренний митоз) возникает при нарушении или незаконченности определенных фаз митоза и приводит к образованию клеток, содержащих увеличенное количество ДНК. Например, при нарушении формирования веретена деления возникают полиплоидные клетки. Если же нарушается цитотомия, это приводит к появлению многоядерных клеток.

КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ

Клеточная теория - обобщенное представление о строении клеток как единицы живого, об их воспроизведении и роли в формировании многоклеточных организмов. Основными положениями клеточной теории являются следующие:

КЛЕТКА - НАИМЕНЬШАЯ ЕДИНИЦА ЖИВОГО. Всему живому присущи такие признаки как воспроизведение, использование и трансформация энергии, метаболизм, чувствительность, адаптация, изменчивость. Все эти признаки можно увидеть на клеточном уровне, поэтому клетка, обладающая всеми этими свойствами и является наименьшей единицей живого.

СХОДСТВО КЛЕТОК РАЗЛИЧНЫХ ОРГАНИЗМОВ ПО СТРОЕНИЮ. Клетки могут быть различной формы, но при изучении их строения выявляются признаки общего плана их организации (наличие ядра, цитоплазмы, органоидов). Однако, клетки, выполняющие определенные функции, могут содержать структуры, присущие только им и связанные с выполнением данных функций (например, миофибриллы в мышечных клетках). Поэтому, сходство в строении клеток определяется одинаковостью общеклеточных функций, связанных с поддержанием самой живой системы, в то время как различия в строении клеток обусловлены их специализацией на выполнение определенных функций.

РАЗМНОЖЕНИЕ КЛЕТОК ПУТЕМ ДЕЛЕНИЯ ИСХОДНОЙ КЛЕТКИ. Размножение клеток происходит путем деления исходной клетки, которому предшествует воспроизведение ее генетического материала. Современная наука отвергает иные пути образования клеток и увеличения их числа.

КЛЕТКИ КАК ЧАСТИ ЦЕЛОСТНОГО ОРГАНИЗМА. Многоклеточные организмы представляют собой сложные комплексы клеток, объединенных в целостные системы тканей и органов, связанных между собой межклеточными, гуморальными и нервными формами регуляции. Поэтому мы говорим об организме как о целом, а о клетках - как его элементарных единицах.

Размещено на Allbest.ru