Geum.ru

Кучерявый Всеволод Владимирович курс лекций

Вид материалаКурс лекций
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9

Цитоплазма – это часть клетки, лежащая между клеточной и ядерной мембранами. Она состоит из основного вещества, называемого цитозолем или матриксом и органоидов или органелл.

Цитозоль – это активное вещество цитоплазмы, где хранятся многие вещества и протекают многие процессы обмена веществ, в частности, гликолиз.

Среди органоидов следует отметить эндоплазматическую сеть, комплекс Гольджи, митохондрии, лизосомы, рибосомы. Каждый органоид выполняет определенные функции в клетке.

Эндоплазматическая сеть пронизывает всю клетку. Она представляет собой систему мембран и расширений, называемых цистернами. Эта сеть бывает двух типов гладкая и шероховатая. Гладкая эндоплазматическая сеть – это место синтеза жиров и углеводов, а также путь, по которому они транспортируются в разные части клетки. Шероховатая сеть – это место синтеза и транспорта белков. Здесь расположены важные органоиды клетки – рибосомы.


Рибосомы – это органоиды, которые служат местом синтеза белков. Фактически, они представляют собой сложнейший ферментный комплекс. Опыты показали, что рибосома состоит из двух неравных частей, называемых субъединицами – большой и малой. Каждая из этих частей в свою очередь состоит из десятков белков и рибосомной РНК. Именно на рибосомах происходит процесс трансляции.

Органоид, называемый комплекс Гольджи, различим во многих клетках даже в световой микроскоп. Он был открыт в конце 19 века. Долгое время его назначение было загадкой. Но теперь известно, что это центр выделения клетки. В частности здесь образуется важнейший компонент слизи – муцин.

Еще одна органелла – лизосома – весьма важна для нормального функционирования клетки. Лизосомы – это мембранные мешочки, которые содержат ферменты, расщепляющие сложные органические вещества. Внутриклеточное пищеварение – вот смысл существования лизосом.

Наконец, следует отметить митохондрии, которые имеются, практически, во всех клетках ядерных организмов, дышащих кислородом. Митохондрии – это центр окислительно-восстановительных клеточных реакций, идущих с участием кислорода. Митохондрии содержат ферменты, обеспечивающие протекание реакций цикла лимонной кислоты и дыхательной цепи. Чем активнее клетка нуждается в энергии, тем больше митохондрий она содержит. В мышечных волокнах этих органоидов может быть более тысячи штук. Результатом работы митохондрий является накопление энергии в виде молекул АТФ. Митохондрии имеются как в животных, так и в растительных клетках, так как растения тоже дышат. Нет их только в клетках бактерий, но там процессы дыхания протекают непосредственно в матриксе цитоплазмы.

Существует гипотеза, согласно которой митохондрии когда-то были самостоятельными организмами, а затем образовали симбиоз с некоторыми клетками, имеющими ядро. Эта гипотеза подтверждается некоторыми особенностями строения митохондрий. Во-первых, митохондрии имеют собственную кольцевую ДНК, которая по строению напоминает ДНК бактерий. Во-вторых, митохондрии имеют собственные рибосомы, имеющие меньшие размеры, чем рибосомы эндоплазматической сети. В-третьих, показано, что в ДНК митохондрий имеются некоторые отклонения от обычного генетического кода. В-четвертых, митохондрии на 70% обеспечивают себя собственными белками.

В матриксе цитоплазмы содержатся также сократительные элементы, которые обеспечивают движение клеток. Особенно ярко они выражены в клетках мышц.

Все вышеперечисленные детали строения клетки относятся, прежде всего, к клеткам животных. Клетки представителей других царств имеют много общего с той идеализированной моделью клетки, о которой шла речь выше. Однако есть и глубокие различия.


4.Особенности растительных клеток.


Существуют серьезные различия между животными и растительными клетками. Эти различия связаны с образом жизни и питания этих групп живых существ.
  1. Растительные клетки имеют помимо клеточной мембраны довольно жесткую клеточную стенку, состоящую из целлюлозы. Она обеспечивает механическую прочность растению, защищает его от повреждений. Клеточные стенки проводящей системы приспособлены для дальнего транспорта веществ по растению. У некоторых растений клеточные стенки приспособлены для хранения питательных веществ.
  2. В клетках растений значительное место занимают такие органоиды как вакуоли. Вакуоль – это заполненный жидкость мембранный мешок, стенка которого состоит из однослойной мембраны. В клетках растений вакуоли занимают порой почти все пространство клетки. Отсюда и весьма разнообразные функции этих органелл. Иногда они хранят питательные вещества, иногда гидролитические ферменты, то есть берут на себя роль лизосом.
  3. Наконец, надо отметить самые характерные именно для растительных клеток органоиды – пластиды. Выделяют три класса пластид: хлоропласты, хромопласты и лейкопласты.
  • Хлоропласты – зеленые пластиды, так как содержат зеленый пигмент хлорофилл. Здесь происходит фотосинтез.
  • Хромопласты – это нефотосинтезирующие окрашенные пластиды, в которых не происходит процесс фотосинтеза. Они содержат пигменты каратиноиды, главным образом, красного, оранжевого и желтого цвета. Этих органелл больше всего в плодах и цветах растений.
  • Лейкопласты – это бесцветные пластиды. Они приспособлены для хранения веществ и поэтому их особенно много в запасающих органах растений – корнях, семенах и молодых листьях.

Как и в отношении митохондрий существует гипотеза о симбиотическом происхождении растительных клеток. Любопытно, что пластиды могут превращаться друг в друга. Именно этим можно объяснить то, что листья желтеют осенью, а картофель зеленеет на свету.


5.Клетки грибов.


Грибы раньше относили к растениям, лукаво называя их бесхлорофильными растениями. Однако ни по способу питания, ни по строению клеточных структур грибы на растения не похожи.

Грибы питаются готовыми органическими веществами. Однако, как правило, это вещества уже погибших организмов. Грибы разлагают эти вещества и возвращают в круговорот, существующий в природе.

Пожалуй, главным отличием в химической структуре клеток грибов является то, что их клеточная стенка содержит не целлюлозу, а другой полисахарид – хитин, который встречается у животных, в частности у насекомых, но никогда не встречается у растений.

Да и строение самих клеток грибов значительно отличается от строения клеток растений или животных. Дело в том, что мицелий или, проще, грибница порой состоит из гигантских многоядерных клеток, разделенных произвольно перегородками на отдельные камеры – септы. Так что, выделив грибы в отдельное царство живой природы, ученые как бы подчеркнули всю их несхожесть с другими царствами живой природы.

Рассматривая строение и функции клеток, мы могли убедиться, что клетки – основа жизни. Несмотря на многие существенные различия, представителей растений, животных, грибов и даже бактерий роднит клеточное строение.


6.. Вирусы.

Однако в природе встречаются формы живых существ, которые не имеют клеточного строения. Речь идет о вирусах. Вирусы – это то исключение, которое как будто специально создано природой, чтобы подтвердить правило, что все живое состоит из клеток. Они были открыты в 1892 году отечественным ученым Дмитрием Иосифовичем Ивановским.

Вирусы состоят из белковой капсулы, называемой капсид и нуклеиновой кислоты ДНК или РНК. Капсид может быть довольно просто устроен, например, как у вируса табачной мозаики или напротив, может быть весьма сложен, как у вируса оспы.

Хотя сами вирусы клеточного строения не имеют, вся их жизнедеятельность протекает в клетке. Это указывает, по мнению ряда ученых на то, что вирусы возникли в результате упрощения примитивных клеточных форм.

Существует и другая гипотеза их происхождения. Согласно этой гипотезе, вирусы – древнейшие живые существа на нашей планете, которые лишь затем стали паразитами. На это указывает, по-видимому, их разнообразие.

Высказывается и третья точка зрения. Вирусы рассматриваются, как, так сказать, «одичавшие» гены. На это указывает несомненное сходство в поведении вирусов и подвижных генетических элементов.

Несомненно, что вирусы сыграли и продолжают играть важную роль в эволюции других живых существ. Это выражается в том, что вирусы являются мощным мутагенным фактором, а также в том, что геном вируса может включаться в геном хозяина. Вирусы могут передавать генетическую информацию не только от одной особи данного вида к другой, но и к особям других видов, что показано экспериментально.

Сколько их? Известно не так уж много. 200 форм животных вирусов, 170 – растительных вирусов и более 50 форм, паразитирующих на бактериях.

Вирусы разделяют на две большие группы: РНК-содержащие и ДНК-содержащие. А какое здесь разнообразие вариантов! Есть вирусы, содержащие односпиральную ДНК и состоящую из двух спиралей РНК.