Морфологія клітини. Структурні компоненти цитоплазми та ядра. Історія та методи вивчення клітини презентация

План
Клітина як елементарна біологічна система.
Історія вивчення клітини.
Будови клітини:
3.1. Поверхневий апарат клітини.
3.2. Цитоплазма.
Особливості прокаріотів і еукаріотів.

ЩО ТАКЕ КЛІТИНА?

Клітина - (від лат. cellula — комірка ) - основна структурно-функціональна одиниця всіх живих організмів, елементарна (найпростіша) жива система.
Клітині характерні всі основні властивості живого: обмін речовин і перетворення енергії, здатність до росту, розмноження, руху, збереження і передача спадкової інформації нащадкам тощо.
Клітина

Це цілісні самостійні організми, яким властиві всі життєві функції, притаманні багатоклітинним організмам.
Одноклітинні організми
Амеба звичайна
Євглена зелена
Інфузорія-туфелька

Організми, які складаються з певної кількості клітин одного чи декількох типів, що зазвичай функціонують незалежно одна від одної.
Колоніальні організми
Вольвокс
Анабена
Спіруліна

Складаються з великої кількості клітин, які тісно пов’язані між собою, але відрізняються за будовою та функціями і утворюють тканини, органи, системи органів. Функціонують як єдине ціле, а клітини є їх елементарними складовими частинами.
Багатоклітинні організми

Клітини відрізняються за розмірами, формою, функціями, які виконують. Форма клітин надзвичайно різноманітна: овальна, паличкоподібна, спіральна, кубічна, округла та ін.

Клітина
Усі клітини складаються з поверхневого апарату та цитоплазми

Основні етапи розвитку вчення про клітину:

Історія вивчення клітини
Роберт Гук (1635 – 1703)
1665 рік – запропонував термін “клітина”;
за допомогою власноруч сконструйованого мікроскопа вивчав зрізи корка і вперше відкрив клітинну будову рослинних тканин.
Антоні ван Левенгук (1632 – 1723)
за допомогою власноруч сконструйованого мікроскопа відкрив і описав одноклітинних тварин (зокрема, інфузорій), бактерій, а також еритроцити і сперматозоїди хребетних тварин.

Роберт Броун (1773 - 1858)
1838-1839 – відкрив ядро в клітинах рослин (в клітинах орхідеї)
Ян Пуркіне (1787 - 1869)
1825 – вперше спостерігав ядро в яйцеклітині курки

Теодор Шванн
(1810 – 1882)
Матіас Шлейден
(1804 – 1881)
Клітинна теорія — загальновизнана біологічна теорія, сформульована у середині XIX століття, що надала базу для розуміння закономірностей живого світу і для розвитку еволюційного вчення.
1839р. – Т. Шванн спираючись на праці М. Шлейдена сформулював основні положення клітинної теорії:
- всі організми складаються з клітин;
- клітини тварин і рослин подібні за будовою

Карл Бер (1792 - 1876)
відкрив яйцеклітину ссавців і довів, що всі багатоклітинні організми починають свій розвиток із зиготи.
Рудольф Вірхов (1821 - 1902)
доповнив клітинну теорію положенням “кожна клітина утворюється з клітини”

Сучасні положення клітинної теорії:
клітина - елементарна одиниця будови і розвитку всіх живих організмів;
клітини всіх одноклітинних і багатоклітинних організмів подібні за походженням, будовою, хімічним складом, основними процесами життєдіяльності;
кожна нова клітина утворюється тільки в результаті розмноження материнської клітини;
у багатоклітинних організмів, які розвиваються з однієї клітини (спори, зиготи тощо), різні типи клітин формуються завдяки їхній спеціалізації протягом індивідуального розвитку особини і утворюють тканини;
із тканин формуються органи, які тісно пов'язані між собою.

Поверхневий апарат клітини захищає внутрішній вміст від несприятливих впливів довкілля, забезпечує обмін речовин між клітиною і навколишнім середовищем.
Підмембранні комплекси
Клітинна
стінка
(рослини,
гриби, бактерії)

Мікротрубочки та мікрофіламенти – це білкові утворення, які становлять опору клітин – цитоскелет. Елементи цитоскелета виконують опорну функцію, сприяють закріпленню органел у певному положенні, а також їхньому переміщенню в клітині.

Плазматична мембрана
Складається з ліпідів, білків і вуглеводів.
Ліпіди - приблизно 40% сухої маси - з них фосфоліпіди – до 80%. Розташовані у два шари. Молекули мембранних ліпідів складаються з двох частин — гідрофобної та гідрофільної. Гідрофільні головки формують внутрішню й зовнішню поверхню мембрани. Гідрофобні хвости розташовані всередині мембрани.
Білки (30 – 70%) розміщуються на зовнішній і внутрішній поверхнях (поверхневі білки) або пронизують мембрану на різну глибину (внутрішні).
Вуглеводи входять до складу мембран у вигляді комплексів із білками або ліпідами.
Клітинним мембранам характерна рідинно-мозаїчна модель будови біологічних мембран.

Функції плазматичної мембрани
захисна: оберігає внутрішнє середовище клітини від несприятливих впливів;
транспортна: забезпечує обмін речовин з навколишнім середовищем;
регуляторна: містять деякі ферменти, які беруть участь у регуляції обміну речовин і перетворенні енергії;
рецепторна: на поверхні мембрани розташовуються рецептори – білкові утвори, які мають здатність сприймати подразники і певним чином на них відповідати, таким чином плазматична мембрана забезпечує обмін інформацією між клітиною і навколишнім середовищем;
забезпечує міжклітинні контакти у багатоклітинних організмів.

Цитоплазма
це внутрішнє середовище клітини, розташоване між плазматичною мембраною і ядром.
- непостійні компоненти клітини, запасні сполуки чи кінцеві продукти обміну речовин у вигляді краплин (жири), зерен (крохмаль, глікоген), кристалів (солі) тощо.

Гіалоплазма
Склад:
Стан:
Неорганічні речовини: вода, катіони (Ca2+, К+), аніони (вугільної, фосфорної кислоти, Cl-)
Органічні речовини: гідрофільні білки, нуклеотиди, амінокислоти, ліпіди, вуглеводи
Золь (рідкий)
Гель (драглистий)
Перехід залежить від концентрації іонів кальцію, АТФ та частково денатурації чи ренатурації особливого білка гіалоплазми - актину.
Функції цитоплазми:
Містить усі органоїди й забезпечує функціонування та існування клітини як єдиного цілого.
Підтримує форму клітини.
Бере участь в обмінних процесах клітини.

Функції:
Мікротрубочки в клітині використовуються як канали для транспортування «вантажів». Транспортування по мікротрубочках здійснюють білки, що називаються моторнимиМікротрубочки в клітині використовуються як канали для транспортування «вантажів». Транспортування по мікротрубочках здійснюють білки, що називаються моторними. Це високомолекулярні сполуки, що складаються з двох важких (масою близько 300 кДаМікротрубочки в клітині використовуються як канали для транспортування «вантажів». Транспортування по мікротрубочках здійснюють білки, що називаються моторними. Це високомолекулярні сполуки, що складаються з двох важких (масою близько 300 кДа) і декількох легких ланцюгів. У важких ланцюгах виділяють головний і хвостовий домени. Два головні домени зв'язуються з мікротрубочками і є власне двигунами, а хвостові — зв'язуються з органелами та іншими внутріклітинними утвореннями, що підлягають транспортуванню.
Виділяють два види моторних білків, здатних рухатися уздовж мікротрубочок:
цитоплазматичні динеїни переміщують «вантаж» тільки від плюс-кінця до мінус-кінця мікротрубочки, тобто з периферійних областей клітини до центросоми;
кінезини, переміщуються до плюс-кінця, тобто до клітинної периферії.
Переміщення здійснюється за рахунок енергії АТФПереміщення здійснюється за рахунок енергії АТФ. Головні домени моторних білків для цього містять АТФ-зв'язуючі ділянки. Крім транспортної функції, мікротрубочки формують центральну структуру війок і джгутиківПереміщення здійснюється за рахунок енергії АТФ. Головні домени моторних білків для цього містять АТФ-зв'язуючі ділянки. Крім транспортної функції, мікротрубочки формують центральну структуру війок і джгутиків еукаріотів — аксонему. Типова аксонема містить 9 пар об'єднаних мікротрубочок і дві повні мікротрубочки.

Ендоплазматична сітка
Гранулярна (містить рибосоми) – забезпечує транспорт речовин у клітині, синтезує білки, ліпіди, вуглеводи.
Агранулярна (без рибосом) – забезпечує транспорт речовин у клітині, синтезує ліпіди, вуглеводи.

Загальні функції ЕПС.
Взаємозалежна систе­ма гладенької та зернистої ЕПС працює узгоджено і виконує ряд загальних інтегральних функцій:
1) мембрани ЕПС відокремлюють свій специфіч­ний вміст від цитозолю, утворюють спеціальний компартмент;
2) у матриксі ЕПС відбувається нагро­мадження, збереження і модифікація синтезованих речовин;
3) ЕПС є важливою складовою системи внутрішньоклітинних мембран, забезпечує транс­порт синтезованих речовин по внутрішніх порожни­нах або за допомогою везикул у різні ділянки клітин;
4) структура ЕПС утворює велику мембранну по­верхню всередині клітини, що важливо для бага­тьох метаболічних реакцій;
5) мембранна система пронизує всю клітину і виступає в якості "внутріш­нього скелету".

Функції комплексу Гольджі:
1) нагромадження і модифікація синтезованих макромолекул;
2) утворення складних секретів і секреторних везикул;
3) синтез і модифікація вуглеводів, утворення гліко-протеїдів;
4) КГ відіграє важливу роль у відновленні цитоплазматичної мембрани шляхом утвореннямембранних везикул і наступного злиття з клітин­ною оболонкою;
5) утворення лізосом;
6) утворен­ня пероксисом.

Спеціальні функції комплексу Гольджі:
фор­мування акросоми сперматозоїда під час сперма­тогенезу;
вітелогенез - процес синтезу і форму­вання жовтка в яйцеклітині.
таким чином, КГ є головним регулятором руху макромолекул у клітині, він збирає синтезовані білки, жири, вуглеводи, формує транспортні везикули і роз­поділяє по клітині та за її межі.

Пероксисоми:
Дрібні мембранні пухирці, які містять ферменти каталазу та пероксидазу. Свою назву ці органели одержали від перекису водню (Н2О2), який утворюється в клітині в біохімічних реакціях.
2Н2О2 → 2Н2О + О2↑
Пероксисоми також беруть участь в метаболізмі ліпідів, холестерину та ін.

Пластиди:
Пластиди - двомембранні органели клітин рослин і деяких тварин (джгутикових). У клітинах вищих рослин розрізняють три типи плас­тид: хлоропласти, хромопласти та лейкопласти.
Будова хлоропласта:
1 - зовнішня мембрана;
2 - внутрішня мембрана;
3 - тилакоїд;
4 - грана.

Хлоропласти - забарвлені у зелений колір зав­дяки пігменту хлорофілу. Між зовнішньою та внут­рішньою мембранами хлоропластів є міжмембранний простір завширшки близько 20-30 нм.
Внутріш­ня мембрана утворює вгини - ламели та тилакоїди. Ламели мають вигляд плоских видовжених складок, атилакоїди - сплощених вакуоль або мішечків. Ламели утворюють сітку розгалужених канальців. Між ламелами розміщені тилакоїди, зібрані у вигляді стоп­ки монет (грани). У тилакоїдах знаходяться фото­синтетичні пігменти - хлорофіл, каротиноїди та фер­менти, які потрібні для здійснення різноманітних біо­хімічних процесів. У матриксі пластид є також власний бшоксинтезувальний апарат (молекули ДНК і рибосоми). Основна функція хлоропластів -фотосинтез.
Лейкопласти - безбарвні пластиди, які відрізня­ються від хлоропластів відсутністю розвиненої ла-мелярної системи. Вони забезпечують синтез ігідроліз крохмалю і білків.
Хромопласти - пластиди, які надають забарв­лення (жовтого, червоного та ін. ) пелюсткам, пло­дам, листкам. Забарвлення хромопластів зумовлю­ють пігменти — каротиноїди. Внутрішня мембран­на система у хромопластів відсутня або утворена поодинокими тилакоїдами.

Хімічний склад:
До складу сухої речовини ядер входить - 80 % білків, 12 % ДНК, 5 % РНК, З % ліпідів і деяка кількість Mg2+, Mn2+. Більшість білків - ферменти, що каталізують молекулярно-генетичні процеси. Крім цього, гістонові й негістонові білки разом із ДНК утворюють хроматин.
Пев­на частина білків складає основу ядра у вигляді мікрофіламентів і ядерної пластинки - сітки білко­вих ниток, що вистилає внутрішню поверхню ядра. Спеціальні білки зв'язуються з РНК і утворюють субодиниці рибосом. Деякі білки входять до скла­ду ядерних пор.
В ядрі є три різновиди РНК: ІРНК, тРНК, рРНК.

Хромосоми людини:
Хромосоми людини ділять на аутосоми (22 пари) і гетерохромосоми, або статеві хромосоми (1 пара). Аутосоми не пов’язані з визначенням статі і не несуть інформації про статеві ознаки. Каріотип жінки записується як 46, ХХ, а каріотип чоловіка як 46, XY.

Прокаріоти та Еукаріоти
організми, клітини яких мають
ядро, принаймні на певних
етапах їхнього клітинного циклу.
організми, клітини яких не
мають ядра і характеризуються
простою будовою

Різні форми
клітин бактерій
Ціанобактерії

Спадковий матеріал
прокаріотів
Спадковий матеріал
еукаріотів

Загальна характеристика життя:
Визначення життя
«Живлення, зростання і старіння»
(Аристотель)
«Стала одноманітність процесів за різних
зовнішніх впливів»
(Г. Тревіранус)
«Сукупність функцій,
що чинять опір смерті»
(М. Біша)