Строение клетки

Строение клетки

Строение клетки

Клетки живых организмов за структурно-функциональными особенностями можно разделить на две больших группы: эукариотичесике и прокариотичесике. Структурными компонентами эукариотических клеток являются плазматическая мембрана, цитоплазма, клеточные органеллы, ядро. окариотичные клетки не имеют ядра и некоторых органелл (митохондрий, эндоплазматического ретикулуму, аппарату Гольджи).

Плазматическая мембрана (плазмалемма) окружает клетку, определяет ее размеры, форму и выполняет такие функции: барьерная (защитная) - обеспечивает асимметричное распределение веществ между внутриклеточной и внеклеточной средами; транспортная - определяет выборочное поступление молекул к клетке и из клетки; рецепторная - улавливает и усиливает сигналы, закодированные в химической структуре гормонов, медиаторов; коммуникативная - осуществляет контакт соседних клеток между собой и с внеклеточным веществом.

Все биологические мембраны являют собой комплекс липидных и белковых молекул, которые соединяются вместе с помощью нековалентных взаимодействий. Молекулы фосфолипидов образуют непрерывный двойной слой толщиной 4-5 нм. Полярные головки фосфолипидов в липидном бишаре ориентированы наружу и контактируют с молекулами воды, а неполярные (гидрофобные) хвосты жирных кислот направлены друг к другу. В липидную матрицу погружены многочисленные белковые молекулы.

Белки, которые насквозь пронимают бишар, называют интегральными (трансмембранными), а мембраны, которые находятся на внешней или внутренней поверхности, - периферическими.

Цитоплазма - часть клетки, помещенная между плазматической мембраной и ядром. В цитоплазму погружены клеточные органеллы и разные непостоянные структуры - включение. Часть цитоплазмы, которая содержится между органеллами и является сложной коллоидной системой, часто называют цитозолем. В цитозоле находятся углеводы, липиды, РНК, АТФ, органические кислоты, многочисленные белковые молекулы. Некоторые белки образуют трехмерную сетку - цитоскелет, связанный с плазмалеммой, ядром и органеллами.

Основные функции цитоплазмы : коммуникативная - обеспечивает связь разных частей клетки (компартментов) между собой; гомеостатическая - поддерживает постоянство химического состава и физических свойств внутри клетки; транспортная - обеспечивает перенесение биомолекул между органеллами.

Клеточные включения - компоненты цитоплазмы, которые являют собой отложение веществ, временно выведенных из метаболизма, или конечных продуктов метаболизма. Самые распространенные включения - липидные капли, которые состоят из нерастворимых в воде молекул жиров, и гранулы гликогена, каждая из которых является единственной очень разветвленной молекулой. В растительных клетках часто встречаются крахмальные зерна и кристаллы Кальций оксалату.

Эндоплазматический ретикулум(ЕПР) - система мелких вакуолей и каналов, соединенных друг с другом и отмежеванных от цитозоли одной мембраной. Мембрана ЕПР имеет многочисленные складки, изгибы и создает одну непрерывную поверхность, которая окружает единственную замкнутую полость - полость ЕПР. Мембрана ЕПР переходит во внешнюю ядерную мембрану, складывая с ней одно целое. Различают шершавый (гранулярный) и гладкий (агранулярный) виды ЕПР.

Шершавый ЕПР покрыт рибосомами, расположенными на возвращенной к цитоплазме стороне мембраны. Его основная функция - участие в синтезе белка. Кроме этого, шершавый ЕПР необходим для транспорта макромолекул в разные участки клетки (лизосомы, аппарат Гольджи), посттрансляционных модификаций белков, синтеза структурных компонентов клеточных мембран. Гладкий ЕПР можно рассматривать как свободный от рибосом участок шершавого ЕПР. Он участвует в завершающих этапах синтеза липидов и некоторых внутриклеточных полисахаридов.

Аппарат (комплекс) Гольджи (АГ) - это группа мембранных мешочков - цистерн, связанных с системой волдырьков (волдырьков Гольджи), локализованных около клеточного ядра.

Основная функция АГ - транспорт веществ и химические превращения клеточных полимеров. Из ЕПР у АГ транспортируются вещества, предназначенные для секреции. Здесь они модифицируются и выводятся с волдырьками Гольджи путем экзоцитоза. Иногда АГ берет участие в транспорте липидов. Во время пищеварения липиды расщепляются на глицерин и жирные кислоты, которые всасываются в тонком кишечнику. После этого в гладком ЕПР липиды ресинтезуются из их предшественников. Дальше они укрываются белковой оболочкой и через АГ оставляют клетку.

АГ также выполняет такие функции: синтез гликопротеинов; депонирования веществ и их перераспределение между разными участками клетки; формирования лизосом, в которых неактивные мае ферменты превращаются в активные.

Лизосомы - округлые одномембранные мешочки, наполненные пищеварительными ферментами, которые осуществляют расщепление белков, углеводов, нуклеиновых кислот, липидов на аминокислоты, моносахариды, нуклеотиды, глицерин и жирные кислоты.

Лизосомальные ферменты синтезируются на шершавом ЕПР и транспортируются его каналами к АГАМ. Позже от АГ ответвляются волдырьки, которые превращаются в лизосомы. Такие исходные лизосомы сливаются с вакуолей, которая образовалась в процессе ендоцитозу. При этом формируется вторичная лизосома. Лизосомальные ферменты переваривают содержание вакуоли, а непереваренные остатки выводятся путем экзоцитоза.

У многоклеточных организмов неутилизируемые отходы могут не выводиться из клетки, а собираться в остаточных тельцах - особенном виде клеточных включений.

Рибосомы - органеллы, которые обеспечивают синтез белка. Рибосомы состоят из двух субъединиц: большой и малой.

Каждая субъединица являет собой сложный комплекс из многих белков и молекул рибосомальной РНК (рРНК). При взаимодействии субъединиц с молекулой иРНК происходит их сбор с образованием функциональной рибосомы. После этого начинается синтез белка - трансляция. В цитоплазме клетки рибосомы могут располагаться свободно или быть прикрепленными к внешней поверхности мембраны шершавого ЕПР. Они могут объединяться в комплексы - полирибосомы (полисомы). Кроме цитоплазмы, рибосомы содержатся также в хлоропластах и митохондриях.

Митохондрии - органеллы, основная функция которых заключается в обеспечении клеток энергией. Форма и размеры митохондрий очень разнообразны, они определяются типом метаболизма и функциональными особенностями клетки. Количество митохондрий в клетке варьирует от одной до десятков тысяч.

Митохондрия состоит из внешней и внутренней мембран, между которыми есть межмембранное пространство, и внутреннего содержимого - митохондриального матрикса.

Внешняя мембрана митохондрий гладка. Она имеет высокую проницаемость для многих молекул, которые находятся в цитозоли (в частности для небольших белков), потому за химическим составом межмембранное пространство не отличается от цитоплазматического. Внутренняя мембрана митохондрий образует многочисленные складки, или углубления - кристы, что значительно увеличивают площадь ее поверхности. Мембрана практически непроницаема для белков, полисахаридов и многих ионов. Во внутреннюю мембрану встроенные ферменты дыхательной цепи, которые обеспечивают синтез АТФ.

Здесь также находятся белки, которые отвечают за транспорт в матрикс молекул пировиноградной кислоты, ионов