Реферат: Химический состав, строение и функции отдельных органоидов клетки

Введение

итология — наука о клетке.Наука о клетке называется цитологией(от греческого «цитос» - клетка,«логос» — наука). Предмет цитологии — клетки многоклеточных животныхи растений, а также одноклеточных организмов, к числу которых относятсябактерии, простейшие и одноклеточные водоросли. Цитология изучаетстроение и химический состав клеток, функции внутриклеточных структур,функции клеток в организме животных и растений, размножение и развитиеклеток, приспособления клеток к условиям окружающей среды. Современнаяцитология — наука комплексная. Она имеет самые тесные связи с другимибиологическими науками, например с ботаникой, зоологией, физиологией,учением об эволюции органического мира, а также с молекулярнойбиологией, химией, физикой, математикой. Цитология — одна из относительномолодых биологических наук, ее возраст около 100 лет. Возраст же термина“клетка” насчитывает свыше 300 лет. Впервые название «клетка» в серединеXVII в. применил Р. Гук[1]

. Рассматриваятонкий срез пробки с помощью микроскопа, Гук увидел, что пробка состоитиз ячеек — клеток.

Клеточная теория. В середине XIX столетияна основе уже многочисленных знаний о клетке Теодор Шванн (см.приложение) сформулировал клеточную теорию (1838 год). Он обобщил имевшиесязнания о клетке и показал, что клетка представляет основную единицустроения всех живых организмов, что клетки животных и растений сходныпо своему строению. Эти положения явились важнейшими доказательствамиединства происхождения всех живых организмов, единство всего органическогомира. Теодор Шванн внес в науку правильное понимание клетки как самостоятельнойединицы жизни, наименьшей единицы живого: вне клетки нет жизни.

Изучениехимической организации клетки привело к выводу, что именно химическиепроцессы лежат в основе ее жизни, что клетки всех организмов сходныпо химическому составу, у них однотипно протекают основные процессыобмена веществ. Данные о сходстве химического состава клеток ещераз подтвердили единство всего органического мира.

Современнаяклеточная — теория включает следующие положения:

·

клетка — основная единица строенияи развития всех живых организмов, наименьшая единица живого;

·

клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны (гомологичные) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельностии обмену веществ;

·

размножение клеток происходит путемих деления, и каждая новая клетка образуется в результате деленияисходной (материнской) клетки;

·

в сложных многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемой ими функции и образуютткани; из тканей состоят органы, которые тесно связаны между собойи подчинены нервным и гуморальным системам регуляции.

Исследованияклетки имеют большое значение для разгадки заболеваний. Именно вклетках начинают развиваться патологические изменения, приводящиек возникновению заболеваний. Чтобы понять роль клеток в развитиизаболеваний, приведем несколько примеров. Одно из серьезных заболеваний человека — сахарныйдиабет. Причина этого заболевания — недостаточная деятельностьгруппы клеток поджелудочной железы, вырабатывающих гормон инсулин,который участвует в регуляции сахарного обмена организма. Злокачественныеизменения, приводящие к развитию раковых опухолей, возникают такжена уровне клеток. Возбудители кокцидиоза — опасного заболеваниякроликов, кур, гусей и уток — паразитические простейшие — кокцидиипроникают в клетки кишечного эпителия и печени, растут и размножаютсяв них, полностью нарушают обмен веществ, а затем разрушают эти клетки.У больных кокцидиозом животных сильно нарушается деятельность пищеварительнойсистемы, и при отсутствии лечения животные погибают. Вот почемуизучение строения, химического состава, обмена веществ и всех проявленийжизнедеятельности клеток необходимо не только в биологии, но такжев медицине и ветеринарии.

Изучениеклеток разнообразных одноклеточных и многоклеточных организмовс помощью светооптического и электронного микроскопов показало,что по своему строению они разделяются на две группы. Одну группу составляютбактерии и сине-зеленые водоросли. Эти организмы имеют наиболеепростое строение клеток. Их называют доеденными (прокариотами),так как у них нет оформленного ядра (от греческого «картон» — ядро) инет многих структур, которые называют органоидами. Другую группусоставляют все остальные организмы: от одноклеточных зеленых водорослейи простейших до высших цветковых растений, млекопитающих, в том числеи человека. Они имеют сложно устроенные клетки, которые называютядерными (эстр.

PAGE 4 из NUMPAGES 12и). Эти клеткиимеют ядро и органоиды, выполняющие специфические функции. Особую,неклеточную форму жизни составляют вирусы, изучением которых занимается вирусология.

Основная часть

Строение

и функцииоболочки клетки

летка любого организма,представляет собой целостную живую систему. Она состоит из трех неразрывносвязанных между собой частей: оболочки, цитоплазмы и ядра. Оболочкаклетка осуществляет непосредственное взаимодействие с внешнейсредой и взаимодействие с соседними клетками (в многоклеточных организмах).

Оболочка клеток (см. приложение

I)

Оболочкаклеток имеет сложное строение. Она состоит из наружного слоя и расположеннойпод ним плазматической мембраны. Клетки животных и растений различаютсяпо строению их наружного слоя. У растений, а также у бактерий, сине-зеленыхводорослей и грибов на поверхности клеток расположена плотная оболочка,или клеточная стенка. У большинства растений она состоит из клетчатки.Клеточная стенка играет исключительно важную роль: она представляетсобой внешний каркас, защитную оболочку, обеспечивает тургор растительныхклеток: через клеточную стенку проходит вода, соли, молекулы многихорганических веществ.

Наружныйслой поверхности клеток животных в отличие от клеточных стенок растений очень тонкий, эластичный.Он не виден в световой микроскоп и состоит из разнообразных полисахаридов и белков.Поверхностный слой животных клеток получил название гликокаликс.

Гликокаликсвыполняет, прежде всего, функцию непосредственной связи клеток животныхс внешней средой, со всеми окружающими ее веществами. Имея незначительнуютолщину (меньше 1 мкм), наружный слой клетки животных не выполняетопорной роли, какая свойственна клеточным стенкам растений. Образованиегликокаликса, так же как и клеточных стенок растений, происходитблагодаря жизнедеятельности самих клеток.

Плазматическая мембрана (см. приложение

II)

Подгликокаликсом и клеточной стенкой растений расположена плазматическаямембрана (от латинского «мембрана» — кожица, пленка), граничащаянепосредственно с цитоплазмой. Толщина плазматической мембраныоколо 10 нм, изучение ее строения и функций возможно только с помощью электронного микроскопа. Всостав плазматической мембраны входят белки и липиды. Они упорядочено,расположены и соединены друг с другом химическими взаимодействиями. По современным представлениям молекулы липидов в плазматическоймембране расположены в два ряда и образуют сплошной слой. Молекулыбелков не образуют сплошного слоя, они располагаются в слое липидов,погружаясь в него на разную глубину.

Молекулыбелка и липидов подвижны, что обеспечивает динамичность плазматическоймембраны.

Плазматическаямембрана выполняет много важных функций, от которых завидят жизнедеятельностьклеток. Одна из таких функций заключается в том, что она образуетбарьер, отграничивающий внутреннее содержимое клетки от внешнейсреды. Но между клетками и внешней средой постоянно происходит обменвеществ. Из внешней среды в клетку поступает вода, разнообразные солив форме отдельных ионов, неорганические и органические молекулы.Они проникают в клетку через очень тонкие каналы плазматической мембраны.Во внешнюю среду выводятся продукты, образованные в клетке. Транспортвеществ — одна из главных функций плазматической мембраны. Черезплазматическую мембрану из клети выводятся продукты обмена, а такжевещества, синтезированные в клетке. К числу их относятся разнообразныебелки, углеводы, гормоны, которые вырабатываются в клетках различныхжелез и выводятся во внеклеточную среду в форме мелких капель.

Клетки,образующие у многоклеточных животных разнообразные ткани (эпителиальную,мышечную и др.), соединяются друг с другом плазматической мембраной.В местах соединения двух клеток мембрана каждой из них может образовыватьскладки или выросты, которые придают соединениям особую прочность.

Соединениеклеток растений обеспечивается путем образования тонких каналов,которые заполнены цитоплазмой и ограничены плазматической мембраной.По таким каналам, проходящим через клеточные оболочки, из однойклетки в другую поступают питательные вещества, ионы, углеводы идругие соединения.

Наповерхности многих клеток животных, например, различных эпителиев,находятся очень мелкие тонкие выросты цитоплазмы, покрытые плазматическоймембраной, — микроворсинки. Наибольшее количество микроворсинокнаходится на поверхности клеток кишечника, где происходит интенсивноепереваривание, и всасывание переваренной пищи.

Фагоцитоз

Крупныемолекулы органических веществ, например белков и полисахаридов,частицы пищи, бактерии поступают в клетку путем фагоцита (от греческого“фагео” — пожирать). В фагоците непосредственное участие принимаетплазматическая мембрана. В том месте, где поверхность клетки соприкасаетсяс частицей какого-либо плотного вещества, мембрана прогибается,образует углубление и окружает частицу, которая в “мембраннойупаковке” погружается внутрь клетки. Образуется пищеварительнаявакуоль, и в ней перевариваются поступившие в клетку органическиевещества.

Цитоплазма

Отграниченнаяот внешней среды плазматической мембраной, цитоплазма представляетсобой внутреннюю полужидкую среду клеток. В цитоплазму эукариотическихклеток располагаются ядро и различные органоиды. Ядро располагаетсяв центральной части цитоплазмы. В ней сосредоточены и разнообразныевключения — продукты клеточной деятельности, вакуоли, а также мельчайшиетрубочки и нити, образующие скелет клетки. В составе основного веществацитоплазмы преобладают белки. В цитоплазме протекают основныепроцессы обмена веществ, она объединяет в одно целое ядро и все органоиды,обеспечивает их взаимодействие, деятельность клетки как целостнойживой единой системы.

Эндоплазматическая сеть

Всявнутренняя зона цитоплазмы заполнена многочисленными мелкими каналамии полостями, стенки которых представляют собой мембраны, сходныепо своей структуре с плазматической мембраной. Эти каналы ветвятся,соединяются друг с другом и образуют сеть, получившую название эндоплазматическойсети.

Эндоплазматическаясеть неоднородна по своему строению. Известны два ее типа — гранулярнаяи гладкая. На мембранах каналов и полостей гранулярной сети располагаетсямножество мелких округлых телец — рибосом, которые придают мембранамшероховатый вид. Мембраны гладкой эндоплазматической сети не несутрибосом на своей поверхности.

Эндоплазматическаясеть выполняет много разнообразных функций. Основная функция гранулярной эндоплазматической сети — участие в синтезе белка, который осуществляетсяв рибосомах. На мембранах гладкой эндоплазматической сети происходитсинтез липидов и углеводов. Все эти продукты синтеза накапливаютсяв каналах и полостях, а затем транспортируются к различным органоидамклетки, где потребляются или накапливаются в цитоплазме в качествеклеточных включений. Эндоплазматическая сеть связывает между собойосновные органоиды клетки.

Рибосомы

Рибосомыобнаружены в клетках всех организмов. Это микроскопические тельцаокруглой формы диаметром 15-20 нм. Каждая рибосома состоит из двухнеодинаковых по размерам частиц, малой и большой.

Водной клетке содержится много тысяч рибосом, они располагаются либона мембранах гранулярной эндоплазматической сети, либо свободнолежат в цитоплазме. В состав рибосом входят белки и РНК. Функция рибосом- это синтез белка. Синтез белка — сложный процесс, который осуществляетсяне одной рибосомой, а целой группой, включающей до нескольких десятковобъединенных рибосом. Такую группу рибосом называют полисомой.Синтезированные белки сначала накапливаются в каналах и полостяхэндоплазматической сети, а затем транспортируются к органоидами участкам клетки, где они потребляются. Эндоплазматическая сеть ирибосомы, расположенные на ее мембранах, представляют собой единыйаппарат биосинтеза и транспортировки белков.

Митохондрии

В цитоплазме большинства клеток животныхи растений содержатся мелкие тельца (0,2-7 мкм) — митохондрии (отгреческого «митос» — нить, «хондрион» — зерно, гранула).

Митохондриихорошо видны в световой микроскоп, с помощью которого можно рассмотретьих форму, расположение, сосчитать количество. Внутреннее строениемитохондрий изучено с помощью электронного микроскопа. Оболочкамитохондрии состоит из двух мембран — наружной и внутренней. Наружнаямембрана гладкая, она не образует никаких складок и выростов. Внутренняямембрана, напротив, образует многочисленные складки, которые направленыв полость митохондрии. Складки внутренней мембраны называют кристами(от латинского «криста» — гребень, вырост).

Числокрист неодинаково в митохондриях разных клеток. Их может быть от нескольких десятков до несколькихсотен, причем особенно много крист в митохондриях активно функционирующих клеток, например мышечных.

Митохондрииназывают «силовыми станциями» клеток» так как их основная функция — синтез аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Эта кислота синтезируетсяв митохондриях клеток всех организмов и представляет собой универсальный источник энергии,необходимый для осуществления процессов жизнедеятельности клеткии целого организма.

Новыемитохондрии образуются делением уже существующих в клетке митохондрий.

Пластиды

Вцитоплазме клеток всех растений находятся пластиды. В клетках животныхпластиды отсутствуют. Различают три основных типа пластид: зеленые- хлоропласты; красные, оранжевые и желтые — хромопласты; бесцветные- лейкопласты.

а) Хлоропласт.

Эти органоиды содержатся в клетках листьев и других зеленых органоврастений, а также у разнообразных водорослей. Размеры хлоропластов4-6 мкм, наиболее часто они имеют овальную форму. У высших растений водной клетке обычно бывает несколько десятков хлоропластов. Зеленыйцвет хлоропластов зависит от содержания в них пигмента хлорофилла.Хлоропласт — основной органоид клеток растений, в котором происходитфотосинтез, т. е. образование органических веществ (углеводов)из неорганических (СО2 и Н2О) при использованииэнергии солнечного света.

Построению хлоропласты сходны с митохондриями. От цитоплазмы хлоропластотграничен двумя мембранами — наружной и внутренней. Наружная мембранагладкая, без складок и выростов, а внутренняя образует много складчатыхвыростов, направленных внутрь хлоропласта. Поэтому внутри хлоропластасосредоточено большое количество мембран, образующих особыеструктуры — граны. Они сложены наподобие стопки монет.

Вмембранах гран располагаются молекулы хлорофилла, потому именноздесь происходит фотосинтез. В хлоропластах синтезируется и АТФ.Между внутренними мембранами хлоропласта содержатся ДНК, РНК и рибосомы. Следовательно, в хлоропластах,так же как и в митохондриях, происходит синтез белка, необходимогодля деятельности этих органоидов. Хлоропласты размножаются делением.

б)

Хромопластынаходятся в цитоплазме клеток разных частей растений: в цветках,плодах, стеблях, листьях. Присутствием хромопластов объясняетсяжелтая, оранжевая и красная окраска венчиков цветков, плодов, осеннихлистьев.

в)

Лейкопластынаходятся в цитоплазме клеток неокрашенных частейрастений, например в стеблях, корнях, клубнях. Форма лейкопластов разнообразна.

Хлоропласты,хромопласты и лейкопласты способны клетка взаимному переходу.Так при созревании плодов или изменении окраски листьев осенью хлоропластыпревращаются в хромопласты, а лейкопласты могут превращаться вхлоропласты, например, при озеленении клубней картофеля.

Аппарат Гольджи

Вомногих клетках животных, например в нервных, он имеет форму сложнойсети, расположенной вокруг ядра. В клетках растений и простейших аппаратГольджи представлен отдельными тельцами серповидной или палочковиднойформы. Строение этого органоида сходно в клетках растительных и животныхорганизмов, несмотря на разнообразие его формы.

Всостав аппарата Гольджи входят: полости, ограниченные мембранамии расположенные группами (по 5-10); крупные и мелкие пузырьки, расположенныена концах полостей. Все эти элементы составляют единый комплекс.

АппаратГольджи выполняет много важных функций. По каналам эндоплазматическойсети к нему транспортируются продукты синтетической деятельностиклетки — белки, углеводы и жиры. Все эти вещества сначала накапливаются,а затем в виде крупных и мелких пузырьков поступают в цитоплазму илибо используются в самой клетке в процессе ее жизнедеятельности,либо выводятся из нее и используются в организме. Например, в клеткахподжелудочной железы млекопитающих синтезируются пищеварительныеферменты, которые накапливаются в полостях органоида. Затем образуютсяпузырьки, наполненные ферментами. Они выводятся из клеток в протокподжелудочной железы, откуда перетекают в полость кишечника.Еще одна важная функция этого органоида заключается в том, что наего мембранах происходит синтез жиров и углеводов (полисахаридов),которые используются в клетке и которые входят в состав мембран. Благодаря деятельности аппарата Гольджи происходят обновлениеи рост плазматической мембраны.

Лизосомы

Представляютсобой небольшие округлые тельца. От Цитоплазмы каждая лизосома отграниченамембраной. Внутри лизосомы находятся ферменты, расщепляющие белки,жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты.

Кпищевой частице, поступившей в цитоплазму, подходят лизосомы,сливаются с ней, и образуется одна пищеварительная вакуоль, внутрикоторой находится пищевая частица, окруженная ферментами лизосом. Вещества, образовавшиеся в результате переваривания пищевойчастицы, поступают в цитоплазму и используются клеткой.

Обладаяспособностью к активному перевариванию пищевых веществ, лизосомыучаствуют в удалении отмирающих в процессе жизнедеятельности частейклеток, целых клеток и органов. Образование новых лизосом происходитв клетке постоянно. Ферменты, содержащиеся в лизосомах, как и всякиедругие белки, синтезируются на рибосомах цитоплазмы. Затем этиферменты поступают по каналам эндоплазматической сети к аппаратуГольджи, в полостях которого формируются лизосомы. В таком виделизосомы поступают в цитоплазму.

Клеточный центр

Вклетках животных вблизи ядра находится органоид, который называютклеточным центром. Основную часть клеточного центра составляют двамаленьких тельца — центриоли, расположенные в небольшом участке уплотненнойцитоплазмы. Каждая центриоль имеет форму цилиндра длиной до 1 мкм.Центриоли играют важную роль при делении клетки; они участвуют в образованииверетена деления.

Клеточные включения

Кклеточным включениям относятся углеводы, жиры и белки. Все эти веществанакапливаются в цитоплазме клетки в виде капель и зерен различнойвеличины и формы. Они периодически синтезируются в клетке и используютсяв процессе обмена веществ.

Ядро

Каждаяклетка одноклеточных и многоклеточных животных, а также растенийсодержит ядро. Форма и размеры ядра зависят от формы и размера клеток.В большинстве клеток имеется одноядро, и такие клетки называют одноядерными. Существуюттакже клетки с двумя, тремя, с несколькими десятками и даже сотнямиядер. Это — многоядерные клетки.

Ядерный сок- полужидкое вещество, которое находится под ядерной оболочкой ипредставляет внутреннюю среду ядра.

Химический

состав клетки. Неорганические вещества

Атомный и молекулярный состав клетки

Вмикроскопической клетке содержится несколько тысяч веществ, которыеучаствуют в разнообразных химических реакциях. Химические процессы, протекающие в клетке,- одноиз основных условий ее жизни, развития и функционирования.

Всеклетки животных и растительных организмов, а также микроорганизмовсходны по химическому составу, что свидетельствует о единстве органическогомира.

Содержание химических элементов в клетке

(см. приложение III)

Втаблице приведены данные об атомном составе клеток. Из 109 элементовпериодической системы Менделеева в клетках обнаружено значительноеих большинство. Особенно велико содержание в клетке четырех элементов- кислорода, углерода, азота и водорода. В сумме они составляютпочти 98% всего содержимого клетки. Следующую группу составляют восемьэлементов, содержание которых в клетке исчисляется десятыми и сотымидолями процента. Это сера, фосфор, хлор, калий, магний, натрий, кальций,железо. В сумме они составляют 1.9%. Все остальные элементы содержатсяв клетке в исключительно малых количествах (меньше 0,01%).

Такимобразом, в клетке нет каких-нибудь особенных элементов, характерных только для живойприроды. Это указывает на связь и единство живой и неживой природы.На атомном уровне различий между химическим составом органическогои не органического мира нет. Различия обнаруживаются на более высокомуровне организации — молекулярном.

Заключение

Эта тема заинтересовала меня тем, что она сложна имало рассматривается по школьной программе. Столько функций выполняетсяв этом мельчайшем «отдельном организме» — клетке.

В своей работе я попытался рассмотреть строение ифункции каждого органоида в отдельности. Также рассказал про химическийсостав клетки.

[1]

Роберт Гук (1635 — 1703)

Рассматривая через усовершенствованный, трехлинзовыймикроскоп тончайшие срезы пробки, открыл пористую ее структуру, состоящую изминиатюрных «ямок». Впервые назвал их клетками

.

еще рефераты

Еще работы по биологии

Тигр, Panthera tigris