Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1.клетка как элементарная структура. Сравнение с животной клеткой
Клетка – основная структурно – функциональная единица всех живых организмов, элементарная живая система. Клетка может существовать как отдельный организм (бактерии, простейшие, некоторые водоросли и грибы) или в составе тканей многоклеточных животных, растений, грибов. Лишь вирусы представляют собой неклеточные формы жизни, способные осуществлять свой жизненный цикл только внутри клеток хозяина. Представление о клетке как элементарной структуре живых организмов, известное как клеточная теория, сложилось постепенно в XIX в. в результате микроскопических исследований.
Отличия животной и растительной клетки
Пластиды
Растительная клетка Хлоропласты, хромопласты, лейкопласты
Животная Отсутствуют
Способ питания
Раст. Автотрофный (фототрофный, хемотрофный)
Животная Гетеротрофный (сапротрофный, паразитический)
Синтез АТФ
Растительная В хлоропластах, митохондриях
Животная В митохондриях
Расщепление АТФ
Растительная В хлоропластах и всех частях клетки, где необходимы затраты энергии
Животная Во всех частях клетки, где необходимы затраты энергии
Клеточный центр
Растения У низших растений
Животная Во всех клетках
Целлюлозная
клеточная стенка
растительная Расположена снаружи от клеточной мембраны
животная Отсутствует
Включения
Растительная Запасные питательные вещества в виде зёрен крахмала, белка, капель масла; вакуоли с клеточным соком; кристаллы солей
Животная Запасные питательные вещества в виде зёрен и капель (белки, жиры, углеводы, гликоген); конечные продукты обмена, кристаллы солей, пигменты
Вакуоли
Растительная Крупные полости, заполненные клеточным соком – водным раствором различных веществ (запасные или конечные продукты). Осмотические резервуары клетки.
Животная Сократительные, пищеварительные, выделительные вакуоли. Обычно мелкие.
Плазмодесмы ---присутствуют в растительной клетке
Лизосомы – только в животной клетке
2.строение растительной клетки.Химический состав цитоплазмы
Размеры клеток большинства растений-от 10 до 100 мкм.По форме различают 2 типа растительных клеток-паренхимные и прозенхимные. Паренхимные более или менее изодиаметричны,размер одинаков во всех 3 измерениях. Прозенхимные-вытянуты в длину,которая превышает ширину в 5-6 раз.
Соматическая клетка окружена целлюлозной клеточной стенкой.Протопласт-активное содержимое клетки.от вакуоли он отграничен тонопластом.,а от клеточной стенки-плазмалеммой.Протопласт представляет собой многофазную коллоидную систему.обычно это гидрозоль ,например в покоящихся семенах протопласт находится в состоянии геля,но при прорастании переходит в гидрозоль.Содержимое протопласта находится в движении-ток цитоплазмы-циклоз-обеспечивает лучшую транспортировку веществ и способствует аэрации клетки.
Гиалоплазма
Если убрать все видимые в световой микроскоп структуры – бесцветная
полужидкая масса – гиалоплазма, которая представляет смесь истинных и коллоидных
растворов (глобулярные и фибриллярные белки имеют гидратные оболочки)
Свойства гиалоплазмы:
1. Может набухать и сгущаться (более вязкий – гель, более жидкий – золь). Свойство
менять вязкость отличает живую гиалоплазму. Если ее структурность нарушается,
например повышением температуры – коагуляция белков, гибель.
2. Постоянное движение (передвижение веществ, органелл): а) ротационное, или
круговое, если вакуоль в центре, б) струйчатое, циркуляционное – если несколько
вакуолей. Скорость движения зависит от вязкости, вязкость от температуры.
Первичное движение – в естественных условиях, вторичное – при воздействии
температуры, освещения, биохимического воздействия.
3. Богатство химического состава (находятся ферментные системы).
4. Раздражимость. При механическом воздействии, температурном – реагирует
изменением вязкости.
Основные химические компоненты протопласта
Белки-биополимеры,образованные мономерами-аминокислотами,они составляют основную часть орг.веществ клетки 40-50 %Белки-простые протеины и сложные протеиды,они регулируют все жизненный процессы клетки.Нуклеиновые кислоты-днк и рнк.Липиды – различные по структуре жироподобные вещества.углводы(глюкоза,сахароза,крахмал,инулин, целлюлоза)
Неорганические вещества-витамины и фитогормоны(2-6%)
Цитоплазма-часть протопласта ,заключенная между плазмалеммой и ядром.основу цитоплазмы составляет матрикс или гиалоплазма-сложная бесцветная,оптически прозрачная коллоидная жидкость,способная переходить из гидрощоля в гель.Цитоплазма состоит из микротрабекулярной решетки,делящей ее на 2 фазы:богатую белком и богатую водой.
В цитоплазме имеются органоиды
Органеллы - постоянные структурные компоненты цитоплазмы эукариотической
клетки, выполняющие определенные функции и имеющие определенное строение.
НЕМЕМБРАННЫЕ ОРГАНЕЛЛЫ
Аппарат Гольджи – специфически дифференцированный участок цитоплазмы,
расположенный возле ядра (система плоских цистерн с трубочками и пузырьками на
концах). У растительной клетки – на периферии. Обнаружены итал. ученым К. Гольджи в
1878 г. Основным структурным элементом является гладкая мембраны, образующая: а)
пакеты уплощенных цистерн (плоские мембранные мешочки в количестве 4-8 пар,
расстояние между ними – 20-25 мкм); б) крупные вакуоли на концах цистерн (их
производные); в) мелкие пузырьки. На одном конце стопки цистерны непрерывно
образуются, а с другого – отшнуровываются в виде мелких пузырьков (содержат
углеводы, пектины, экскреторные, ядовитые вещества). Пузырьки мигрируют в сторону
тонопласта или плазмолеммы, и их содержимое изливается в вакуоль, внедряется в
клеточную оболочку или выводится на поверхность клетки.
Функции:
1. Регулирование водного баланса.
2. Накопление и выделение экскреторных и ядовитых веществ.
3. Образование клеточной оболочки (синтез пектиновых веществ и гемицеллюлозы).
4. Участие в образовании лизосом.
5. Формирование вакуолей.
Эндоплазматическая сеть (ЭПС) – сложная система каналов и полостей различной
формы и толщины, стенки которой образованы мембранами. Каналы ЭПС сосредоточены
во внутренних частях цитоплазмы, вокруг ядра. Особенно развита ЭПС в клетках с
интенсивным обменом веществ (до 30-40 % объема).
Наружная ЦМ продолжается в мембраны ЭПС. В ряде случаев мембраны ЭПС
непосредственно переходят в наружную ядерную мембрану.
Функции:
1.Структурная – ЭПС участвует в образовании цитоскелета.
2. Увеличивает внутреннюю, полезную поверхность клетки, делит ее на отсеки
(компартменты), отличающиеся составом ферментов. ЭПС вместе с
рибосомами является системой синтеза и транспорта белка.
3. Каналы ЭПС обнаруживаются в местах клеточных контактов, следовательно, ЭПС
обеспечивает обмен веществами между клетками.
Типы ЭПС:
1. Гранулярная – на рибосомах, прикрепленных к мембранам, происходит синтез
белков, которые по каналам ЭПС транспортируются наружу или в к. Гольджи.
2. Гладкая – мембраны лишены рибосом. Функции: синтез липидов и углеводов,
накопление и выведение ядовитых веществ; синтез стероидных гормонов.
3. Промежуточная – частично гладкая, частично – шероховатая.
Сферосомы - мембранные пузырьки, содержащиеся только в клетках растений.
Окрашиваются липофильными красителями и хорошо видны в световой микроскоп.
Образуются из элементов ЭПС.
Функция – накопление масел, при этом сферосома постепенно превращается в
масляную каплю.
Митохондрии - двумембранные органеллы, которые имеют вид гранул, палочек,
нитей. Размер 0, 5-1 мкм в поперечнике и 2-7 мкм в длину
Субмикроскопическое строение:
- матрикс (содержит кольцевые молекулы ДНК, иРНК, тРНК, рибосомы, гранулы солей),
- наружная мембрана (гладкая)
- внутренняя мембраны образует кристы, в нее встроены молекулы АТФ-азы.
Функции митохондрий:
1. Аэробная фаза дыхания (окислительное фосфорилирование) – основная.
2. Биосинтез некоторых белков.
3. Окисление и синтез жирных кислот.
Пероксисомы(одномембранные органоиды)- синтез гликолевой кислоты
Немембранные органеллы - РИБОСОМЫ,
Образованы рРНк и молекулами белка,распологаются группами или полисомами,или поодиночке,состоят из 2 субьединиц,соединенных ионами магния.Рибосомы-центры синтеза белка. В цитоплазме образуются рибосомы 80 с040 и 60(у эукариот).
Микротрубочки-полые внутри,толстые элементы цитоскелета,микрофиламенты-более тонкие.
Опорные структуры, располагаются в цитоплазме. Микротрубочки представляют собой цилиндрические неразветвленные трубочки, диаметром примерно 24 нм, длиной до нескольких мкм. Построены из спирально упакованных глобул белка тубулина.
Микрофиламенты - тонкие белковые нити диаметром 5-7 нм, состям из белков актина или миозина.
Микротрубочки формируют цитоскелет, входят в состав центриолей, ресничек, жгутиков, участвуют в перемещении других клеточных органоидов. Микрофиламенты также образуют цитоскелет, участвуют в экзо- и эндоцитозе. Взаимодействие актина и миозина лежит в основе мышечного сокращения.
3. Ядро - постоянный и важнейший компонент всех эукариотических клеток. Жизненный цикл любой клетки, как правило, слагается из двух фаз: периода покоя (интерфазы) и периода деления, в результате которого образуются две дочерние клетки. Следовательно, с помощью клеточного деления, которому предшествует деление ядра, осуществляется рост отдельных тканей, а также всего организма в целом. В период деления ядро претерпевает ряд сложных упорядоченных изменений, в процессе которых исчезают ядрышко и оболочка ядра, а хроматин конденсируется и образует дискретные, легко идентифицируемые палочковидные тельца, названные хромосомами, число которых для клеток каждого вида постоянно. Расположение ядра в клетке не постоянное. В молодых и эмбриональных клетках оно часто находится в центре. По мере роста клетки и усиления в ней процессов обмена веществ положение ядра может измениться. Кроме того, смещение ядра может быть связано с повреждением клетки или ее физиологическими функциями. Однако ядро всегда погружено в цитоплазму и тесно взаимодействует с другими компонентами клетки. Иногда оно обладает способностью активно двигаться. Неделящееся клеточное ядро заключено в плотную и упругую оболочку, которая растворяется и вновь восстанавливается в процессе деления клетки. ядерная мембрана представляет собой полый мешок, отделяющий содержимое ядра от цитоплазмы, и состоит из двух слоев: внешний слой ограничивает перинуклеарное пространство снаружи, т. е. со стороны цитоплазмы, внутренний - изнутри, т. е. со стороны ядра. Из всех внутриклеточных мембранных компонентов подобным строением мембран обладают ядро, митохондрии и пластиды.
Морфологическое строение каждого слоя такое же, как и внутренних мембран цитоплазмы. Отличительная особенность ядерной оболочки - наличие в ней пор - округлых перфораций, образующихся в местах слияния внешней и внутренней ядерных мембран. Размеры пор довольно стабильны (30-100 нм в диаметре), в то же время их число изменчиво и зависит от функциональной активности клетки: чем активнее идут в ней синтетические процессы, тем больше пор приходится на единицу поверхности клеточного ядра.
Обнаружено, что количество пор увеличивается в период реконструкции и роста ядра, а также при репликации ДНК. Кариоплазма (ядерный сок, нуклеоплазма) - основная внутренняя среда ядра, она занимает все пространство между ядрышком, хроматином, мембранами, всевозможными включениями и другими структурами. Кариоплазма под электронным микроскопом имеет вид гомогенной или мелкозернистой массы с низкой электронной плотностью. В ней во взвешенном состоянии находятся рибосомы, микротельца, глобулины и различные продукты метаболизмаВ покоящихся, неделящихся эукариотических клетках хромосомный материал, называемый хроматином, выглядит нечетко и как бы беспорядочно распределен по всему ядру. Однако, когда клетка готовится к делению, хроматин уплотняется и собирается в свойственное данному виду число хорошо различимых хромосом.
Хроматин был выделен из ядер и проанализирован. Он состоит из очень тонких волокон, которые содержат 60 % белка, 35 % ДНК и, вероятно, 5 % РНК. Хроматиновые волокна в хромосоме свернуты и образуют множество узелков и петель. ДНК в хроматине очень прочно связана с белками, называемыми гистонами, функция которых состоит в упаковке и упорядочении ДНК в структурные единицы - нуклеосомы. В хроматине содержится также ряд негистоновых белков. В отличие от эукариотических, бактериальные хромосомы не содержат гистонов; в их состав входит лишь небольшое количество белков, способствующих образованию петель и конденсации (уплотнению) ДНК.хромосомы-органоиды делящегося ядра ,являющиеся носителями генов,основу каждой хромосомы составляет днк,связанная с гистонами,управление синтезом белков осуществляется иРНк.хромосомы образованы хроматидами и имеют центромеру.
Функции ядра
Управление всеми процессами жизнедеятельности клетки
Передачу и хранение наследственной информации
4.Пластиды
Пластиды - двухмембранные органеллы размером 5-10 мкм. В световой микроскоп
видны как зерна, палочки, чешуйки.Предшественники пластид-пропластиды,образующиеся в делящихся клетках корней и побегов.бесцветные пластиды-этиопласты.
Виды пластид:
1. Лейкопласты – бесцветные пластиды, в которых откладываются запасные
питательные вещества. У них плохо развита внутренняя мембрана, отсутствуют
пигменты. В клубнях картофеля – амилопласты (накапливают крахмал), в семенах
подсолнечника липидопласты (накапливают масла).белок-протеинопласты,липиды-элайопласты.
2. Хромопласты – содержат пигменты (каротиноиды – каротин и ксантофилл) и
определяют красную, оранжевую и желтую окраску.
3. Хлоропласты - ярко-зеленые пластиды, содержащие хлорофилл.
Строение хлоропластов – наружная мембрана гладкая, внутренняя образует мелкие
уплощенные мешочки – тилакоиды, уложенные в граны. В одной гране 40-60
тилакоидов, граны соединены ламелами. В мембрану тилакоидов встроены пигменты
(хлорофиллы и каротиноиды) и ферменты; внутренняя жидкая среда (строма)
содержит молекулы ДНК, РНК, рибосомы, транзиторный крахмал.
Функции хлоропластов:
1. Фотосинтез.
2. Синтез АТФ.
3. Синтез ряда белков.
4. Синтез и гидролиз липидов, ассимиляционного крахмала и белков,
откладывающихся в строме.
Хлоропласты образуются из пропластид (находятся в клетках меристем), которые
способны к делению.
В зрелых клетках большая часть пластид образуется в результате деления зрелых
пластид.Пигменты пластид-хлорофиллы,каротиноиды и фикобилины.В основе строения хлорофиллов лежит магний-порфириновый скелет,модификации хлорофиллов0а,б,с.все растения содержат сине-зеленый хлорофилл а,зелено-желтый хлорофилл б,у бурых и динофлагеллят функциорует хлрофилл с, а у багрянок хлорофилл д.
Каротиноиды-каротины и ксантофилы-в-каротин.фикобилины-пигменты связанные с белками,фикобилипротеиды-фикоэритрины и фикоцианины.
5.вакуоли
Это производные эндоплазматической сети,ограниченные мембраной-тонопластом и заполненные водянистым содержимым –клеточным соком.в образовании вакуолей играет аппарат гольджи,в молодых клетках вакуоли представляют собой систему везикул,затем образуется центральная вакуоль.Содержимое вакуоли-клеточный сок,он представляет собой слабокислый водный раствор орг.и неорг. Веществ. Большинство орг.веществ содержащихся в клеточнос соке..относятся к эргастическим веществам.наиболее обычны углеводы,белки –протеины,, метаболиты-алкалоиды,танниды,флавоноиды и антоцианы.
Функции вакуолей-формируют внутреннюю среду клетки,регулируют водно-солевой обмен,в этом важна роль тонопласта,участвующего в активном транспорте,и накоплению в вакуолях некоторых ионов,везикулярный транспорт-движение везикул через плазмодесмы,тургорное гидростатическое давление,накопление запасных веществ и захоронение отбросов.
Тургорное давление в растительных клетках способствует поддержанию формы неодресневевших частей растений. Тургорное давление с избирательной проницаемостью тонопласта для воды и осмоса. Осмос-это односторонняя диффузия воды через полунипроницаемую перегородку в сторону водного раствора солей большей концнтрации.Поступающая в клеточный сок вода оказывает давление на цитоплазму ,а через нее на стенку клетки вызывая ее упругое состояние-тургор.недостаток воды ведет к плазмолизу-отделение протопласта от оболочки.
6.Клеточная стенка
КЛЕТОЧНАЯ СТЕНКА (ОБОЛОЧКА)
Клеточная стенка (К.С.) – структурное образование на периферии клетки (за
пределами клеточной мембраны), придающее ей прочность, сохраняющее ее форму и
защищающее протопласт.
В состав К.С. входят 4 типа веществ:
1. Скелетные вещества
2. Матрикс (заполняющее вещество).
3. Инкрустирующие вещества (пропитывающие оболочку).
4. Адкрустирующие вещества (выделяющиеся).
1. Целлюлоза – индифферентное вещество (стойка к температурным воздействиям,
нерастворима в обычных растворителях, щелочах и слабых кислотах). При
обработке реактивом хлор-цинк-иод окрашивается в синий цвет. Мономером
является глюкоза. Молекулы имеют нитчатую форму (не разветвлены), собираясь
по 100 штук, они образуют элементарные фибриллы, которые соединяются в
микрофибриллы, а затем в макрофибриллы.
2. Матрикс состоит из пектиновых веществ и гемицеллюлозы. Гемицеллюлоза –
нитчатые молекулы, но имеющие разветвления. Пектиновые вещества – аморфная
масса, склеивающие свойства. Его основное свойство – гидрофильность, он легко
пропитывается водой и обеспечивает пластичность К.С.
3. Инкрустирующие вещества – выделяются в К.С. вторично и заполняют
пространство между волокнами целлюлозы.
А) ЛИГНИН – жироподобное вещество, накопление которого приводит к
одеревеснению К.С.
Б) СУБЕРИН – накопление приводит к опробковению оболочки. Опробковевшие
К.С. не пропускают воду, воздух, содержимое клетки отмирает (в клетках феллемы, в
поясках Каспари энтодермы корня, в черешках листьев перед опадением).
В) МИНЕРАЛЬНЫЕ СОЛИ – придают жесткость К.С. злаков, осок, хвощей.
4. Адкрустирующие вещества (кутин, воска, камеди, слизи, гимиарабик).
Рост клеточной стенки-при делении мерисматических клеток первоначально формируется срединная пластинка, образованная аморфными пектиновыми веществами,протопласт каждой дочерней клетки откладывает собственную первичную оболочку,состоящую из пектиновых веществ и гемицеллюлоз.тонкие участки первичной оболочки –первичные поровые поля.в ней содержится много воды и 30 % гемицеллюлоз.
Первичная К.С. имеется у меристематических и молодых растущих клеток, она
богата пектином и гемицеллюлозой, фибриллы расположены неупорядоченно. Отдельные
участки (более тонкие) называются поровые поля, они имеют канальцы, через которые
проходят плазмодесмы.
5
Вторичная – образуется по завершению роста и достижении клеткой
окончательного размера. Она накладывается слоями на первичную К.С. со стороны
протопласта. В ее составе преобладает целлюлоза, фибриллы более мощные, расположены
упорядоченно, направление в каждом слое разное, что повышает прочность.поры-это образования где соседние клетки разделены лишь первичной оболочкой и срединной пластинкой.участки первичной оболочки и срединной пластинки разделяющие поры смежных клеток называют поровой мембраной.содержимое соседних клеток связано друг с другом через цитоплазматические тяжи плазмодесмы. В клетках паренхимных и механических тканей вторичная оболочка обычно резко прерывается у краев камеры или порогового канала ,диаметр которых почти не изменяется-простая пара пор.окаймленные поры- вторичная оболочка нависает над камерой.апертура поры-отверстие в окаймлении.
7. ВКЛЮЧЕНИЯ
Включения (непостоянные компоненты цитоплазмы) – временно выделенные из
метаболизма клетки органические вещества, отложенные в запасающих тканях и
используемые при прорастании семян, развитии побега и т.д.
Подразделяются на две группы:
I. Запасные вещества
1. Углеводы.
Основным запасающим углеводом является крахмал (нерастворим в воде, в горячей
образует клейстер, тяжелее воды, реактив – йод в йодистом калии).
Виды:
а) ассимиляционный (первичный) – образуется при фотосинтезе в хлоропластах.
б) транзиторный – возникает на пути передвижения глюкозы в запасающие органы:
в) запасной – образуется в запасающих тканях – клубнях, корневищах и др.
г) оберегаемый – в клетках корневого чехлика
Крахмал начинает откладываться в лейкопластах, при этом, если
крахмалообразующий центр расположен в центре – концентрическое крахмальное зерно,
если смещен к периферии – эксцентрическое.
Виды крахмальных зерен:
- простые (одиночные, округлой или яйцевидной формы, 1 образ. центр)
- полусложные (имеют два и более центра, но идет наложение общих слоев)
- сложные (имеют два и более центра, зерно состоит из нескольких зерен)
2. Жиры.
Накапливаются в сферосомах в виде капелек. Много в клетках семян, плодов
(подсолнечник, лен, конопля).
Реактив – Судан III (оранжево-красный цвет). Большинство растительных жиров жидкие
(кроме масла какао).
2. Белки.
Откладываются в виде алейроновых зерен, бывают простые (в виде гомогенного
аморфного белка) или сложные (кроме аморфного белка содержат 1 или несколько
кристаллоидов и 1 или несколько глобоидов).
6
Образование алейроновых зерен начинается с загустевания клеточного сока в вакуолях,
следовательно, алейроновые зерна покрыты тонопластом.
II. Экскреторные вещества – вещества, образованные в процессе
жизнедеятельности и подлежащие удалению из клетки. Чаще всего образуются
кристаллы оксалата кальция.
Типы кристаллов:
- Одиночные призматические кристаллы (в вакуолях клеток наружной чешуи лука,
черешка бегонии)
- друзы – сростки кристаллов (в вакуолях черешка бегонии), имеют звезчатую форму
- рафиды (игольчатые кристаллы) – иглы собраны в «пучки» (в листьях алоэ,
черешках бегонии, листьях ландыша)
- кристаллический песок (в листьях красавки).