Эукариотическая клетка. Цитоплазма. Органоиды

Вопрос 1. Каковы отличия в строении эукариотической и прокариотической клеток?

У прокариот нет настоящего оформленного ядра (греч. karyon – ядро). Их ДНК представляет собой одну кольцевую молекулу, свободно располагающуюся в цитоплазме и не окруженную мембраной. У прокариотических клеток отсутствуют пластиды, митохондрии, эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, Лизосомы. Рибосомы есть как у прокариот, так и у эукариот (у ядерных – более крупные). Жгутик прокариотической клетки тоньше и работает по иному принципу, чем жгутик эукариотов.

Эукариотическими организмами являются грибы, растения, животные – одноклеточные и многоклеточные; прокариотами – бактерии и синезеленые водоросли (цианобактерии).

Вопрос 2. Расскажите о пино – и фагоцитозе. Чем различаются эти процессы?

Мембрана клетки – подвижное образование, способное путем формирования впячиваний и выростов захватывать объекты внешней среды. Этот процесс называют эндоцитозом. Причина эндоцитоза – сложные биохимические реакции, происходящие в цитоплазме и связанные в первую очередь с изменением третичной структуры внутриклеточных белков.

Если клетка захватывает каплю жидкости – это пиноцитоз, если твердую частицу – фагоцитоз. В результате образуются пиноцитарные или фагоцитарные вакуоли (мембранные пузырьки). Процесс, обратный эндоцитозу (выброс из клетки содержимого вакуолей), называют экзоцитозом.

Вопрос 3. Раскройте взаимосвязь строения и функций мембраны клеток.

Известно, что основой любой мембраны является бислой (двойной слой) фосфолипидов, в котором гидрофильные “головки” молекул (глицерин) обращены наружу, а гидрофобные остатки жирных кислот – внутрь. С липидным бислоем связаны молекулы белков, которые могут примыкать к мембране с любой из сторон, погружаться в нее или даже пронизывать. Положение клеточной мембраны на границе клетки и окружающей среды определяет ее основные функции.

Прочный, эластичный, легко восстанавливающийся бислой является барьером, обеспечивающим постоянство внутриклеточной среды и предохраняющим цитоплазму от проникновения чужеродных веществ. Транспортная функция мембраны имеет избирательный характер. Мелкие незаряженные молекулы (02, N2) легко проникают непосредственно через бислой. Более крупные и/или заряженные частицы (Na+, К+, некоторые гормоны) проходят через специальные белковые поры (каналы) или транспортируются белками-переносчиками.

Будучи подвижной структурой, клеточная мембрана может также осуществлять транспорт веществ путем эндо – и экзоцитоза.

Вопрос 4. Какие органоиды клетки находятся в цитоплазме?

Органоиды, расположенные в цитоплазме эукариотической клетки, можно разделить на три группы: одномембранные, двухмембранные и немембранные. К одномембранным органоидам относят эндоплазматическую сеть (гладкую и шероховатую), аппарат Гольджи, Лизосомы и вакуоли. Двухмембранные органоиды – это пластиды и митохондрии; немембранные – рибосомы, цитоскелет и клеточный центр.

Вопрос 5. Охарактеризуйте органоиды цитоплазмы и их значение в жизнедеятельности клетки.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС) представляет собой совокупность вакуолей, каналов и трубочек. Она образует внутри цитоплазмы единую сеть, объединенную с наружной мембраной ядерной оболочки. Различают гладкую и шероховатую ЭПС.

Гладкая ЭПС участвует в синтезе липидов и углеводов, а также обезвреживает токсичные вещества. На поверхности мембран шероховатой ЭПС располагаются рибосомы.

Аппарат Гольджи – одномембранный органоид, входящий в состав единой мембранной сети клетки и представляющий собой стопку плоских цистерн. В нем происходит окончательная сортировка и упаковка продуктов жизнедеятельности клетки в мембранные пузырьки (вакуоли). В числе прочего аппарат Гольджи формирует Лизосомы и обеспечивает экзоцитоз.

Лизосомы – мелкие мембранные пузырьки, которые содержат ферменты для переваривания питательных веществ. Лизосомы сливаются с эндоцитозной вакуолью, формируя пищеварительную вакуоль. Если содержимое лизосом высвобождается внутри самой клетки, наступает ее автолиз (самопереваривание клетки).

Митохондрии относят к двухмембранным органоидам. Их внешняя мембрана гладкая, а внутренняя образует складки (кристы). Митохондрии – энергетические станции клетки, их основная функция – синтез АТФ.

Пластиды представляют собой двухмембранные органоиды растительных клеток. Существует три типа пластид: хлоропласты, хромопласты и лейкопласты. Бесцветные лейкопласты запасают крахмал; зеленые хлоропласты осуществляют фотосинтез; оранжевые, желтые и красные хромопласты обеспечивают окраску плодов и цветов (привлечение опылителей и распространителей семян).

Считается установленным, что в далеком прошлом митохондрии и пластиды произошли от прокариот, “проглоченных” эукариотической клеткой и вступивших с нею в симбиоз. Митохондрии и пластиды имеют кольцевую ДНК, самостоятельно синтезируют часть белков, а их рибосомы мельче эукариотических.

Рибосомы – мелкие многочисленные немембранные органоиды, образованные двумя субъединицами – большой и малой. Субъединицы состоят из белка и рибосомальной РНК. Функцией рибосом является синтез белка.

Часть рибосом находится непосредственно в цитоплазме, а часть – на мембранах шероховатой ЭПС.

Клеточный центр – органоид немембранного строения клеток животных, грибов и низших растений. Состоит из двух центриолей, по форме сходных с цилиндрами и состоящих из мельчайших белковых трубочек; участвует в образовании веретена деления.

Вакуоль представляет собой мембранный пузырек, заполненный клеточным соком. Она обязательно присутствует в растительной клетке. Функция вакуоли – накопление воды, солей, питательных веществ.

Здесь могут также содержаться пигменты (синие, фиолетовые) и накапливаться отходы обмена веществ.

Цитоскелет – немембранный органоид, представляющий собой белковые тяжи-трубочки, расположенные как рядом с мембраной, так и в цитоплазме. Их функция – поддержание формы клетки, обеспечение внутриклеточного транспорта веществ, а также активного движения клетки (амеба, фагоцит). Мембранные пузырьки, содержащие какие – либо вещества, могут двигаться по трубочкам цитоскелета, как по рельсам.