Автор работы: Пользователь скрыл имя, 15 Января 2014 в 12:34, контрольная работа
Прокариотические клетки - это наиболее примитивные, очень просто устроенные, сохраняющие черты глубокой древности организмы. К прокариотическим (или доядерным) организмам относят бактерии и синезеленые водоросли (цианобактерии). На основании общности строения и резких отличий от других клеток прокариотические выделяют в самостоятельное царство дробянки.
Прокариотические клетки - это наиболее примитивные, очень просто устроенные, сохраняющие черты глубокой древности организмы. К прокариотическим (или доядерным) организмам относят бактерии и синезеленые водоросли (цианобактерии). На основании общности строения и резких отличий от других клеток прокариотические выделяют в самостоятельное царство дробянки.
Рассмотрим строение прокариотической клетки на примере бактерий. Генетический аппарат прокариотической клетки представлен ДНК единственной кольцевой хромосомы, находится в цитоплазме и не отграничен от нее оболочкой. Такой аналог ядра называют нуклеоидом. ДНК не образует комплексов с белками и поэтому все гены, входящие в состав хромосомы, "работают", т.е. с них непрерывно считывается информация.
Прокариотическая клетка окружена мембраной, отделяющей цитоплазму от клеточной стенки, образованной из сложного, высокополимерного вещества. В цитоплазме органелл мало, но присутствуют многочисленные мелкие рибосомы (бактериальные клетки содержат от 5000 до 50 000 рибосом).
Строение прокариотической клетки
Цитоплазма прокариотической клетки пронизана мембранами, образующими эндоплазматическую сеть, в ней и находятся рибосомы, осуществляющие синтез белков.
Внутренняя часть клеточной стенки прокариотической клетки представлена плазматической мембраной, выпячивания которой в цитоплазму образуют мезосомы, участвующие в построении клеточных перегородок, репродукции, и являются местом прикрепления ДНК. Дыхание у бактерий осуществляется в мезосомах, у сине-зеленых водорослей в цитоплазматических мембранах.
У многих бактерий внутри клетки откладываются запасные вещества: полисахариды, жиры, полифосфаты. Резервные вещества, включаясь в обмен веществ, могут продлевать жизнь клетки в отсутствие внешних источников энергии.
(1-клеточная стенка, 2-наружная цитоплазматическая мембрана, 3-хромосома(кольцевая молекула ДНК), 4-рибосома, 5-мезосома, 6-впячивание наружной цитоплазмотической мембраны, 7-вакуоли, 8-жгутики, 9-стопки мембран, в которых осуществляется фотосинтез)
Как правило, бактерии размножаются делением надвое. После удлинения клетки постепенно образуется поперечная перегородка, закладывающаяся в направлении снаружи внутрь, затем дочерние клетки расходятся или остаются связанными в характерные группы - цепочки, пакеты и т.д. Бактерия - кишечная палочка каждые 20 минут удваивает свою численность.
Для бактерий характерно спорообразование. Оно начинается с отшнуровывания части цитоплазмы от материнской клетки. Отшнуровавшаяся часть содержит один геном и окружена цитоплазматической мембраной. Затем вокруг споры вырастает клеточная стенка, нередко многослойная. У бактерий наблюдается половой процесс в форме обмена генетической информацией между двумя клетками. Половой процесс повышает наследственную изменчивость микроорганизмов.
Хромосомы - органоиды делящегося клеточного ядра, являющиеся носителями генов. Основу каждой хромосомы составляет одна непрерывная двуцепочечная молекула ДНК, связанная преимущественно с особыми белками - гистонами в нуклеопротеид. Строение молекулы ДНК обеспечивает хранение наследственной информации. Управление синтезом белков осуществляется через посредство и-РНК, образующейся в ядре под контролем ДНК и переходящей в цитоплазму. Хромосомы становятся видимыми во время клеточного деления и незаметны в покоящейся клетке. Они образованы двумя сложенными по длине одинаковыми нитями ДНК - хроматидами. Близ середины хромосомы имеют перетяжку, скрепляющую хроматиды, - центромеру. В клетках тела растений каждая пара хромосом представлена двумя гомологичными хромосомами, происходящими одна от материнского, а другая от отцовского организма (двойной, или диплоидный, набор хромосом). Половые клетки содержат по одной хромосоме из каждой пары гомологичных хромосом (половинный, или гаплоидный набор). Число хромосом у разных организмов варьирует от 2-х до нескольких сотен. Все хромосомы в совокупности составляют хромосомный набор. Каждый вид имеет характерный и постоянный набор хромосом. Совокупность признаков хромосомного набора (число, размер, форма хромосом), характерная для того или иного вида, получила название кариотипа. Изменение хромосомного набора происходит только в результате хромосомных и генных мутаций. Наследственное кратное увеличение числа наборов хромосом получило название полиплоидии, некратное изменение хромосомного набора называют анеуплоидией. Исследование кариотипа играет существенную роль при изучении систематики организмов (кариосистематика). Растения - полиплоиды часто характеризуются более крупными размерами, повышенным содержанием ряда веществ, устойчивостью к неблагоприятным факторам внешней среды и другими хозяйственно полезными свойствами. Они представляют большой интерес как исходный материал для селекции и создания высокопродуктивных сортов растений. 3.1.2.3. Структурная организация хромосом |
1. Деконденсированные интерфазные хромосомы (эухроматин): нуклеосомная организация (рис. 4.7). Как мы уже сказали, благодаря гистонам хромосомы имеют нуклеосомную организацию. а) Нуклеосома. Основа нуклеосомы — глобула из 8 белковых молекул (октамер), содержащая по 2 молекулы гистонов четырех видов (Н2А, Н2В, Н3 и Н4). Вокруг одной такой глобулы молекула ДНК делает примерно 2 оборота, что и образует в итоге нуклеосому. В участках между глобулами с ДНК связано еще по 1 молекуле гистона (H1). С учетом этих соединительных (линкерных) отделов, период нуклеосомной организации составляет примерно 200 н.п. ДНК. б) Хромосома в целом. Молекула ДНК участвует в образовании очень большого числа нуклеосом (в среднем 600000). В результате на данном уровне организации каждая хромосома представляет собой длинную нить «бусинок»-нуклеосом толщиной 10 нм. Это придает деконденсированному (т. е. эу-) хроматину мелкогранулярную структуру, различимую при электронной микроскопии. Как при этом связаны с хромосомой кислые белки, пока неясно. в) Нуклеосомная организация не препятствует действию на ДНК внутриядерных ферментов. Хотя не исключено, что в момент прохождения ферментного комплекса по какому-либо участку ДНК последний (участок ДНК) на короткое время освобождается от связи с гистоновыми октамерами. Но затем эта связь быстро восстанавливается. Кроме того, и новообразованные участки строящейся цепи ДНК (при репликации ДНК) почти сразу приобретают нуклеосомную структуру. Таким образом, данный уровень укладки присущ хромосомам практически постоянно. г) Заметим также: по сравнению с молекулой ДНК, нуклеосомная нить оказывается в 6,2 раза короче — благодаря закручиванию ДНК вокруг каждого октамера. 2. Конденсированные интерфазные хромосомы (гетерохроматин): нуклеомерная и хромомерная организация Те интерфазные хромосомы или их части, которые образуют гетерохроматин, тоже имеют нуклеосомную организацию. Однако здесь добавляются и следующие уровни укладки хромосомы. а) Второй уровень: нуклеомерный. Взаимодействие друг с другом молекул гистона H1, находящихся в составе нуклеосомной нити, приводит (при определенных условиях) к конденсации этой нити в более плотную структуру — нуклеомерную нить, или хроматиновую фибриллу, толщиной около 30 нм. Полагают, что нуклеомерная нить представляет собой суперспираль, причем такую, в которой вновь (как в нуклеосомной цепи) чередуются глобулярные и линкерные участки. Иначе говоря, это цепочка «супербус». В одной «супербусине» (нуклеомере) — 5-8 нуклеосом. Однако в этой цепочке
ДНК уже недоступна для ферментных
комплексов (в т.ч. того, который осуществляет
транскрипцию). Поэтому данный уровень
организации отсутствует у Там же, где этот уровень имеется, длина хромосомы (или ее отдела, если конденсируется только он) уменьшается еще примерно в 6-7 раз. б) Третий уровень: хромомерный. Дальнейшая компактизация хромосом происходит под влиянием уже не гистонов, а определенных кислых белков. И начинает использоваться другой принцип укладки — образование петель, или складок. Так, хроматиновая нить образует множество петель. Последние собираются в розетки. Каждую розетку составляют несколько соседних петель, которые прикрепляются своими основаниями к общему белковому центру. Подобные центры в большом количестве содержатся в ядерном матриксе. Таким образом, на этом уровне
организации хромосома В гетерохроматине розетки, видимо, расположены более-менее рыхло, т.е. дальше компактизация хромосом не идет. 3. Метафазные хромосомы: высшие степени конденсации а) Третий уровень: хромонемный. При формировании метафзных хромосом третий уровень компактизации выглядит несколько иначе: петли в розетках и сами розетки (хромомеры) тесно прилегают друг к другу. В таком состоянии они образуют т.н. хромосомную фибриллу, или хромонему, толщиной 300 нм. б) Четвертый уровень: хроматидный. Хромонема спирализуется или тоже складывается в петли. При этом петли, возможно, упакованы так, как показано на рис. 4.8: они образуют группы, составляющие сегмент хроматиды и связанные друг с другом короткими линкерными участками. Это соответствует тому обстоятельству, что под действием повреждающих факторов хромосома может распадаться на сегменты. Продукт данного (и последнего)
этапа конденсации — хроматида
толщиной 700 нм, одна из двух «половинок»
метафазной хромосомы. Толщина всей
хромосомы в состоянии Зато длина хромосомы человека за счет всех уровней укладки сокращается в итоге в 10000 раз. Рис. 4.7. Нуклеосомы
|
Эукариотические клетки от простейших организмов до клеток высших растений и млекопитающих, отличаются сложностью и разнообразием структуры. Типичной эукариотической клетки не существует, но из тысяч типов клеток можно выделить общие черты. Каждая эукариотическая клетка состоит из цитоплазмы и ядра.
Строение эукариотической клетки.
Плазмалемма (клеточная оболочка) животных клеток образована мембраной, покрытой снаружи слоем гликокаликса толщиной 10-20 нм. Плазмалемма выполняет отграничивающую, барьерную, транспортную и рецепторную функции. Благодаря свойству избирательной проницаемости плазмалемма регулирует химический состав внутренней среды клетки. В плазмалемме размещены молекулы рецепторов, которые избирательно распознают определенные биологически активные вещества (гормоны). В пластах и слоях соседние клетки удерживаются благодаря наличию разного вида контактов, которые представлены участками плазмалеммы, имеющими особое строение. Изнутри к мембране примыкает кортикальный (корковый) слой цитоплазмы толщиной 0,1—0,5 мкм.
Цитоплазма. В цитоплазме находится целый ряд оформленных структур, имеющих закономерные особенности строения и поведения в разные периоды жизнедеятельности клетки. Каждая из этих структур несёт определенную функцию. Отсюда возникло сопоставление их с органами целого организма, в связи с чем они получили название органеллы, или органоиды. В цитоплазме откладываются различные вещества - включения (гликоген, капли жира, пигменты). Цитоплазма пронизана мембранами эндоплазматической сети.
Эндоплазматическая сеть (ЭДС). Эндоплазматическая сеть - это разветвлённая сеть каналов и полостей в цитоплазме клетки, образованная мембранами. На мембранах каналов находятся многочисленные ферменты, обеспечивающие жизнедеятельность клетки. Различают 2 вида мембран ЭДС - гладкие и шероховатые. На мембранах гладкой эндоплазматической сети находятся ферментные системы, участвующие в жировом и углеводном обмене. Основная функция шероховатой эндоплазматической сети - синтез белков, который осуществляется в рибосомах, прикрепленных к мембранам. Эндоплазматическая сеть - это общая внутриклеточная циркуляционная система, по каналам которой транспортируются вещества внутри клетки и из клетки в клетку.
Рибосомы осуществляют функцию синтеза белков. Рибосомы представляют собой сферические частицы диаметром 15-35нм, состоящие из 2 субъединиц неравных размеров и содержащие примерно равное количество белков и РНК. Рибосомы в цитоплазме располагаются или прикрепляются к наружной поверхности мембран эндоплазматической сети. В зависимости от типа синтезируемого белка рибосомы могут объединяться в комплексы - полирибосомы. Рибосомы присутствуют во всех типах клеток.
Комплекс Гольджи. Основным структурным элементом комплекса Гольджи является гладкая мембрана, которая образует пакеты уплощенных цистерн, или крупные вакуоли, или мелкие пузырьки. Цистерны комплекса Гольджи соединены с каналами эндоплазматической сети. Синтезированные на мембранах эндоплазматической сети белки, полисахариды, жиры транспортируются к комплексу, конденсируются внутри его структур и "упаковываются" в виде секрета, готового к выделению, либо используются в самой клетке в процессе её жизнедеятельности.
Митохондрии. Всеобщее распространение митохондрий в животном и растительном мире указывают на важную роль, которую митохондрии играют в клетке. Митохондрии имеют форму сферических, овальных и цилиндрических телец, могут быть нитевидной формы. Размеры митохондрий 0,2-1мкм в диаметре, до 5-7мкм в длину. Длина нитевидных форм достигает 15-20мкм. Количество митохондрий в клетках различных тканей неодинаково, их больше там, где интенсивны синтетические процессы (печень) или велики затраты энергии. Стенка митохондрий состоит из 2-х мембран - наружной и внутренней. Наружная мембрана гладкая, а от внутренней внутрь органоида отходят перегородки - гребни, или кристы. На мембранах крист находятся многочисленные ферменты, участвующие в энергетическом обмене. Основная функция митохондрий - синтез АТФ.
Лизосомы - небольшие овальные тельца диаметром около 0,4мкм, окруженные одной трехслойной мембраной. В лизосомах находится около 30 ферментов, способных расщеплять белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, липиды и др. вещества. Расщепление веществ с помощью ферментов называется лизисом, поэтому и органоид назван лизосомой. Полагают, что лизосомы образуются из структур комплекса Гольджи либо непосредственно из эндоплазматической сети. Функции лизосом: внутриклеточное переваривание пищевых веществ, разрушение структуры самой клетки при её отмирании в ходе эмбрионального развития, когда происходит замена зародышевых тканей на постоянные, и в ряде других случаев.
Центриоли. Клеточный центр состоит из 2-х очень маленьких телец цилиндрической формы, расположенных под прямым углом друг к другу. Эти тельца называются центриолями. Стенка центриоли состоит из 9-ти пар микротрубочек. Центриоли способны к самосборке и относятся к самовоспроизводящимся органоидам цитоплазмы. Центриоли играют важную роль в клеточном делении: от них начинается рост микротрубочек, образующих веретено деления.
Ядро. Ядро - важнейшая составная часть клетки. Оно содержит молекулы ДНК и поэтому выполняет две главные функции: 1) хранение и воспроизведение генетической информации, 2) регуляция процессов обмена веществ, протекающих в клетке. Клетка утратившая ядро, не может существовать. Ядро также неспособно к самостоятельному существованию. Большинство клеток имеет одно ядро, но можно наблюдать 2-3ядра в одной клетке, например в клетках печени. Известны многоядерные клетки с числом ядер в несколько десятков. Формы ядер зависят от формы клетки. Ядра бывают шаровидные, многолопастные. Ядро окружено оболочкой, состоящей из двух мембран, имеющих обычное трёхслойное строение. Наружная ядерная мембрана покрыта рибосомами, внутренняя мембрана гладкая. Главную роль в жизнедеятельности ядра играет обмен веществ между ядром и цитоплазмой. Содержимое ядра включает ядерный сок, или кариоплазму, хроматин и ядрышко. В состав ядерного сока входят различные белки, в том числе большинство ферментов ядра, свободные нуклеотиды, аминокислоты, продукты деятельности ядрышка и хроматина, перемещающиеся из ядра в цитоплазму. Хроматин содержит ДНК, белки и представляет собой спирализованные и уплотненные участки хромосом. Ядрышко представляет собой плотное округлое тельце, располагающееся в ядерном соке. Число ядрышек колеблется от 1 до 5-7 и более. Ядрышки есть только в неделящихся ядрах, во время митоза они исчезают, а после завершения деление образуются вновь. Ядрышко не является самостоятельным органоидом клетки, оно лишено мембраны и образуется вокруг участка хромосомы, в котором закодирована структура рРНК. В ядрышке формируются рибосомы, которые затем перемещаются в цитоплазму. Хроматином называют глыбки, гранулы и сетевидные структуры ядра, интенсивно окрашивающиеся некоторыми красителями и отличные по форме от ядрышка.