Клетка

1..Различия между прокариотами и эукариотами

2.

Различия в строении клеток растений и животных. В процессе эволюции, в связи с неодинаковыми  условиями существования клеток представителей различных царств живых  существ, возникло множество отличий. Сравним строение и жизнедеятельность  клеток растений и животных .Главное  отличие между клетками этих двух царств заключается в способе  их питания. Клетки растений, содержащие хлоропласты,являются автотрофами, т. е. сами синтезируют необходимые  для жизнедеятельности органические вещества за счет энергии света в  процессе фотосинтеза. Клетки животных — гетеротрофы, т. е. источником углерода для синтеза собственных органических веществ для них являются органические вещества, поступающие с пищей. Эти  же пищевые вещества, например углеводы, служат для животных источником энергии. Есть и исключения, такие как зеленые  жгутиконосцы, которые на свету способны к фотосинтезу, а в темноте  питаются готовыми органическими веществами. Для обеспечения фотосинтеза  в клетках растений содержатся пластиды, несущие хлорофилл и другие пигменты.Так  как растительная клетка имеет клеточную  стенку, защищающую ее содержимое и  обеспечивающую постоянную ее форму, то при делении между дочерними  клетками образуется перегородка, а  животная клетка, не имеющая такой  стенки, делится с образованием перетяжки.Особенности  клеток грибов. Еще совсем недавно  грибы относили к растениям, однако сейчас эта весьма своеобразная и  большая по числу видов группа живых существ выделена в отдельное  царство. Грибы, так же как и животные, — гетеротрофы, питаются готовыми органическими  соединениями. Они могут быть сапротрофами, т. е. питаться органикой мертвых  существ, паразитами, т. е. питаться живой  органикой, или симбионтами высших растений, находясь с ними во взаимовыгодной связи. Пластид и хлорофилла клетки грибов не содержат. Среди грибов существуют и «хищники», образующие в почве  клейкие петли, в которых запутываются мелкие круглые черви. После этого  клетки грибницы проникают в пойманного червя, разрастаются в нем и высасывают его содержимое. У клеток грибов, как и у растений, есть клеточная  стенка поверх плазматической мембраны. Часто в состав клеточной стенки у грибов входит хитин — вещество, образующее наружные покровы у членистоногих. Запасным питательным веществом  в клетках грибов является углевод  гликоген, как у животных, а не крахмал, как у растений. Тело гриба  образовано нитевидными структурами  в один ряд клеток — гифами. У  некоторых грибов перегородки между  клетками утрачиваются, и возникает  грибница, состоящая из одной гигантской многоядерной клетки. Грибы не способны к активному движению, зато они  могут расти неограниченно —  это признаки, которые объединяют грибы с растениями. Способы размножения  грибов многообразны. Они могут размножаться бесполым путем (частями грибницы, спорами), а также половым путем.Таким  образом, выделение грибов в самостоятельное  царство, насчитывающее более 100 тыс. видов, абсолютно оправдано. Свое происхождение  грибы ведут или от древнейших нитчатых водорослей, утерявших хлорофилл, т. е. от растений, или от каких-то неведомых  нам древнейших гетеротрофов, т. е. животных.Сапротрофы. Паразиты. Симбионты. Гифы.

3. Строение эукариотной клетки. Ключ к пониманию эукариотов - клетка эукариот исходно подвижная.

Оболочка эукариотной  клетки гибкая, пластичная. Разумеется, можно найти достаточно примеров (клетки костной ткани, древесного ствола, известковых водорослей), когда наружная оболочка очень прочная, но не в них  суть. Сама наружная клеточная мембрана эукариот несёт следы приспособления к амебоидному образу жизни –  она содержит стерины, вещества, повышающие её вязкость и текучесть.

Эукариотные клетки имеют внутренний скелет и сократимые элементы, внутриклеточные "кости  и мышцы". Мышцами – в прямом и переносном смысле - является актино-миозиновый белковый комплекс. Это наиболее распространённый движитель внутри эукариотных клеток. Акино-миозиновые волокна и некоторые  похожие на них называются микрофиламентами. В некоторых случаях - например, у  многих амёб – чехол микрофиламентов  выполняет скелетные функции.Подробнее  об опроно-двигательном аппарате клетки  

Однако у эукариот имеются и более крупные и  жёсткие арматурные прутья – микротрубочки. В тех случаях, когда клетка имеет  наружные выступы, они обычно поддерживаются микротрубочками. Но микротрубочки  при определённых обстоятельствах  тоже способны к движению. Жгутики  эукариот образованы микротрубочками.

Эукариотные клетки имеют ядро, в котором содержится ДНК в виде линейных (некольцевых) нитей, соединённых с гистонами. Для их разделения по дочерним клеткам  существует сложный аппарат митоза, в котором движением хромосом управляют микротрубочки.

ДНК эукариот содержит интроны и набор ферментов  сплайсинга. Это позвлояет собирать новые гены из старых, добавляя или выбрасывая из них некоторые экзоны.

Рибосомы эукариот более крупные, чем у прокариот  – это так называемые 80S рибосомы.Подробнее  о строении эукариотной клетки. Биохимические  циклы, осуществляемые бактериями, сложны и разнобразны, но строение их клеток очень однотипно. У эукариот клетки легко перестраиваются и модифицируются, но у них очень ограниченный набор  биохимических реакций. Можно говорить о том, что у бактерий преобладает  химическая эволюция, в то время  как у эукариот – морфологическая.

4. Цитоплазма бесцветная, имеет слизистую консистенцию и содержит различные вещества, в том числе и высокомолекулярные соединения, например белки, присутствие которых обусловливает коллоидные свойства цитоплазмы. Цитоплазма – часть протопласта, заключенная между плазмалеммой и ядром. Основу цитоплазмы составляет ее матрикс, или гиалоплазма, - сложная бесцветная, оптически прозрачная коллоидная система, способная к обратимым переходам из золя в гель.

В цитоплазме растительных клеток имеются органоиды: небольшие  тельца, выполняющие специальные  функции, - пластиды, комплекс Гольджи, эндоплазматическая сеть, митохондрии  и т.д. В цитоплазме осуществляется большая часть процессов клеточного метаболизма, исключая синтез нуклеиновых  кислот, происходящих в ядре. Цитоплазма пронизана мембранами – тончайшими (4-10нм) пленками, построенными в основном из фосфолипидов и липопротеинов. Мембраны ограничивают цитоплазму от клеточной  оболочки и вакуоли и внутри цитоплазмы образуют эндоплазматическую сеть (ретикулум) – систему мелких вакуолей и канальцев, соединенных друг с другом.

 Важнейшим свойством  цитоплазмы, связанным прежде всего  с физико-химическими особенностями  гиалоплазмы, является ее способность  к движению. В клетках с одной  крупной вакуолью движение осуществляется  обычно в одном направлении  (циклоз) за счет особых органоидов  – микрофиламентов, представляющих  собой нити особого белка  - актина. Движущая гиалоплазма увлекает  пластиды и митохондрии. Клеточный сок, находящийся в вакуолях, представляет собой водный раствор различных веществ: белков, углеводов, пигментов, органических кислот, солей, алкалоидов и т.п. Концентрация веществ, находящихся в клеточном соке, обычно выше концентрации веществ во внешней среде (почва, водоемы). Различие концентраций в известной мере обусловливает возможность поступления в клетку воды и почвенных растворов, что до некоторой степени объясняется явлением осмоса. В клетке роль полупроницаемой мембраны играет цитоплазма. Пограничные слои цитоплазмы, выстилающие оболочку и клеточную вакуоль, проницаемы только для воды и некоторых растворов, но непроницаемы для многих растворенных в воде веществ. Это свойство цитоплазмы получило название полупроницаемости или избирательной проницаемости. В отличие от цитоплазмы клеточная оболочка проницаема для всех растворов, непроницаема она только для твердых частиц. Поступление веществ в клетку нельзя сводить только к осмотическим явлениям, которые выражены во взрослых клетках с хорошо развитыми вакуолями. В действительности это очень сложный процесс, обусловленный многими факторами. Активное участие в поглощении веществ принимает вся система коллоидов цитоплазмы. Интенсивность движения зависит от температуры, степени освещения, снабжения кислородом и т.д.

В очень молодых  клетках цитоплазма заполняет почти  всю их полость. По мере роста клетки в цитоплазме появляются мелкие вакуоли, заполненные клеточным соком, представляющим собой водный раствор различных  органических веществ. Впоследствии, при  дальнейшем росте клетки, вакуоли  увеличиваются в размерах и, сливаясь, часто образуют одну большую центральную  вакуоль, оттесняющую цитоплазму к  оболочке клетки. В таких клетках  все органоиды располагаются  в тонком постенном слое цитоплазмы. Иногда ядро остается в центре клетки. В этом случае цитоплазма, образующая вокруг него ядерный кармашек, соединяется  с постенным слоем тонкими  цитоплазматическими тяжами.

В слое цитоплазмы расположены  хлоропласты, выстилающие верхнюю  стенку. Они представляют собой почти  округлые или слегка овальные тельца. Изредка можно встетить пластиды, перетянутые посередине.

Протопласт представляет собой цитоплазматический комплекс, который включает в себя гиалоплазму, органоиды клетки и ядро. От клеточной  оболочки цитоплазма отделена плазматической мембраной – плазмалеммой, а от вакуоли - мембраной тонопластом.

Цитоплазма представляет собой гиалоплазму, с погруженными в нее органоидами, и ядро.

Гиалоплазма (основное вещество цитоплазмы, матрикс) представляет собой коллоидный раствор в состоянии  золь (раствора больше, чем растворенного  вещества, в отличие от состояния  гель), поэтому ее еще называют цитозолем. Дисперсной средой является вода (90-95% от массы протопласта). Золь обратимо может переходить в гель. В качестве дисперсной фазы выступают органические (белки, жиры, углеводы и др.) и неорганические вещества. Гиалоплазма объединяет все  клеточные структуры в единую систему и обеспечивает взаимодействие между ними.

Гиалоплазма клетки находится в постоянном движении. Это явление называют циклозом, или  током цитоплазмы. Формы движения могут быть различными. В клетках  с одной-двумя большими вакуолями  ток цитоплазмы идет вдоль клеточных  стенок или по часовой стрелке, или  против нее.Если в клетке несколько  вакуолей, то вокруг каждой образуется свой ток цитоплазмы, и движение кажется хаотичным. В первом случае говорят о вращательном циклозе, а во втором -  о струйчатом. В  мертвых клетках циклоз прекращается.

5. Мембрана клетки. Каждая клетка покрыта плазматической (цитоплазматической) мембраной, имеющей толщину 8—12 нм. Эта мембрана построена из двух слоев липидов (билипидный слой, или бислой) (рис. 24). Каждая молекула липида образована гидрофильной головкой и гидрофобным хвостом. В биологических мембранах молекулы липидов располагаются головками наружу, а хвостами внутрь (друг к другу). Двойной слой липидов обеспечивает барьерную функцию мембраны, не давая содержимому клетки растекаться и препятствуя проникновению в клетку опасных для нее веществ. В билипидный слой мембраны погружены многочисленные молекулы белков. Одни из них находятся на внешней стороне мембраны, другие — на внутренней, а третьи пронизывают всю мембрану насквозь. Мембранные белки выполняют целый ряд важнейших функций. Некоторые белки являются рецепторами, с помощью которых клетка вос-принимает различные воздействия на свою поверхность. Другие белкиобразуют каналы, по которым осуществляется транспорт различных ионов в клетку и из нее. Третьи белки являются ферментами, обеспечивающими процессы жизнедеятельности в клетке. Как вы уже знаете, пищевые частицы не могут пройти через мембрану; они проникают в клетку путем фагоцитоза или пиноцитоза (рис. 25). Общее название фаго- и пиноцитоза — эндоцитоз. Существует и обратный эндоцитозу процесс — экзоцитоз, когда вещества, синтезированные в клетке (например, гормоны), упаковываются в мембранные пузырьки, которые подходят к клеточной мембране, встраиваются в нее, и содержимое пузырька выбрасывается из клетки. Таким же образом клетка может избавляться и от ненужных ей продуктов обмена.

6. К одномембранным органеллам относятся эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли, пероксисомы;

ЭПС состоит из разветвлённой сети трубочек и карманов, окружённых мембраной. Площадь мембран эндоплазматического ретикулума составляет более половины общей площади всех мембран клетки.Мембрана ЭПС морфологически идентична оболочке клеточного ядра и составляет с ней одно целое. Таким образом, полости эндоплазматического ретикулума открываются в межмембранную полость ядерной оболочки. Мембраны ЭПС обеспечивают активный транспорт ряда элементов против градиента концентрации. Нити, образующие эндоплазматический ретикулум имеют в поперечнике 0,05—0,1 мкм (иногда до 0,3 мкм), толщина двухслойных мембран, образующих стенку канальцев составляет около 50 ангстрем (5 нм, 0,005 мкм). Эти структуры содержат ненасыщенные фосфолипиды, а также некоторое количество холестерина и сфинголипидов. В их состав также входят белки.Трубочки, диаметр которых колеблется в пределах 0,1—0,3 мкм, заполнены гомогенным содержимым. Их функция — осуществление коммуникации между содержимым пузырьков ЭПС, внешней средой и ядром клетки.ЭПС не является стабильной структурой и подвержен частым изменениям.Выделяют два вида ЭПС:гранулярный эндоплазматический ретикулум;агранулярный (гладкий) эндоплазматический ретикулум.На поверхности гранулярного эндоплазматического ретикулума находится большое количество рибосом, которые отсутствуют на поверхности агранулярного ЭПС.Гранулярный и агранулярный ЭПС выполняют различные функции в клетке.

Функции ЭПС При участии эндоплазматического ретикулума происходит трансляция и транспорт белков, синтез и транспорт липидов и стероидов. Для ЭПС характерно также накопление продуктов синтеза. Эндоплазматический ретикулум принимает участие в том числе и в создании новой ядерной оболочки (например после митоза). Эндоплазматический ретикулум содержит внутриклеточный запас кальция, который является, в частности, медиатором сокращения мышечной клетки. В клетках мышечных волокон расположена особая форма эндоплазматического ретикулума — саркоплазматическая сеть.

Строение Комплекс Гольджи представляет собой стопку дискообразных мембранных мешочков (цистерн), несколько расширенных  ближе к краям и связанную  с ними систему пузырьков Гольджи. В растительных клетках обнаруживается ряд отдельных стопок (диктиосомы), в животных клетках часто содержится одна большая или несколько соединённых  трубками стопок.Функция аппарата Гольджи состоит в накоплении различных веществ и их удалении из клетки.