методы исследований в цитологии 1 Общий план строения клетки Клеточная стенка Цитоплазматическая мембрана Цитоплазма Аппарат Гольджи Лизосомы Митохондрия Хлоропласт Ядро Гладкий эндоплазматический ретикулум Шероховатый эндоплазматический ретикулум Рибосомы Вакуоль
методы исследований в цитологии 2 ОБОЛОЧКА (клеточная стенка+цитоплазматическая мембрана у растений или цитоплазматическая мембрана у животных ПРОТОПЛАЗМА (внутреннее содержимое клетки) КАРИОПЛАЗМА (субстанция ядра) ЦИТОПЛАЗМА (все остальное содержимое клетки) ЦИТОЗОЛЬ (растворимая часть цитоплазмы) ОРГАНОИДЫ (структурно и функционально обособленные части цитоплазмы) ЗАПАСНЫЕ ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА (органические и неорганические) КЛЕТКА МЕМБРАННЫЕ Лизосомы, аппарат Гольджи, эндоплазматический ретикулум, митохондрии, пластиды НЕМЕМБРАННЫЕ Клеточный центр, микротрубочки, микрофиламенты, реснички, жгутики
методы исследований в цитологии 3 Особенности строения прокариот Капсула (слизистая пектиновая оболочка) Клеточная стенка Цитоплазматическая мембрана (ЦПМ) Нуклеоид Плазмиды Мезосомы Рибосомы ( размер - Фимбрии (пили) Жгутик Цитоплазма (кольцевая ДНК, мембраной от цитоплазмы не отделен) (содержит муреин, а не целлюлозу) Фотосинтетическая мембрана (впячивание ЦПМ внутрь клетки, функциональный аналог хлоропласта) (впячивание ЦПМ внутрь клетки, функциональный аналог митохондрий) (нить белка флагеллина, движется за счет вращения внутреннего кольца, а не сокращения самой нити) (70 S, а не 80 S ) (содержат дополнительный генетический материал) (прикрепление к субстрату и поглощение питательных веществ)
методы исследований в цитологии 4 Сравнение растительной и животной клетки: ТИП ПИТАНИЯ АВТОТРОФНЫЙ (синтез органических веществ из неорганических) ГЕТЕРОТРОФНЫЙ (синтез органических веществ только из органических РАСТИТЕЛЬНАЯ КЛЕТКА ЖИВОТНАЯ КЛЕТКА КЛЕТОЧНАЯ СТЕНКА ПЛАСТИДЫ (органоиды, отвечающие за автотрофный тип питания) ВАКУОЛЬ у низших животных выполняет пищева-рительную функцию СИНТЕЗ АТФ митохондрии, хлоропласты митохондрии КЛЕТОЧНЫЙ ЦЕНТР только у низших ЗАПАСНЫЕ УГЛЕВОДЫ крахмал гликоген
методы исследований в цитологии 5 Биологические мембраны Молекулы белка (80-20%) погружены в билипидный слой (20-80%) ГЛИКОКАЛИКС ПЕРИФЕРИЧЕСКИЕ БЕЛКИ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ БЕЛКИ 7-21 нм белок белок липид липид распознавание внешних сигналов сцепление клеток в ткани иммунный ответ образуют гидрофильный канал – пору транспортируют через мембрану те или иные вещества (являются переносчиками ) Оболочка или часть оболочки клетки У ЭУКАРИОТ входят в состав мембранных органоидов клетки (принцип компартментализации) У ПРОКАРИОТ входят в состав мембранных образований клетки
методы исследований в цитологии 6 Функции мембран Регуляторная Разделительная Транспортная Ферментативная Электрическая Рецепторная Соединение клеток в ткани и органы Образование специализированных структур (жгутиков, ресничек)
методы исследований в цитологии 7 Транспорт веществ через плазматическую мембрану АКТИВНЫЙ ТРАНСПОРТ ПАССИВНЫЙ ТРАНСПОРТ (ДИФФУЗИЯ) ЭНДОЦИТОЗ ЭКЗОЦИТОЗ ФАГОЦИТОЗ ПИНОЦИТОЗ ПЕРЕНОС ПРОНИКНОВЕНИЕ ПРОСТАЯ ДИФФУЗИЯ ОБЛЕГЧЕННАЯ ДИФФУЗИЯ Связывание растворенно-го вещества Инверсия переносчика Выделение растворенного вещества ПЕРМЕАЗА Так же, как и активный транспорт, осуществляется с помощью белков-переносчиков - ПЕРМЕАЗ
методы исследований в цитологии 8 Митохондрии Рибосомы (70 S ) Кольцевая ДНК Капелька жира Двумембранный полуавтономный органоид клетки, осуществляющий синтез энергии в форме АТФ Матрикс Внешняя мембрана Внутренняя мембрана (формирует складки – кристы) - синтез белков, свойственных данному органоиду хранение наследственной информации, кодировка свойственных данным органоидам белковых молекул обуславливает цитоплазматическую наследственность клетки Содержит ферменты электроннотраснпортной цепи и АТФ-синтетазу. Синтез АТФ происходит в результате перемещения электронов и протонов по внутренней мембране Биологическое окисление органических веществ (цикл Кребса) Освобождаемая энергия (электроны и протоны) используется в синтезе АТФ
методы исследований в цитологии 9 Пластиды Двумембранные органоиды, обеспечивающие автотрофный тип питания растительной клетки ХЛОРОПЛАСТЫ ХРОМОПЛАСТЫ ЛЕЙКОПЛАСТЫ Пигменты: хлорофилл и каротиноиды Пигменты: каротиноиды (каротин, ксантофилл) Функции: - Фотосинтез Синтез АТФ Функции: сигнальная предохранение хлорофилла от выцветания путем поглощения его лишней энергии Функции: - Запасающая АМИЛОПЛАСТЫ ПРОТЕИНОПЛАСТЫ ЛИПИДОПЛАСТЫ Содержат белки Содержат крахмал Содержат липиды
методы исследований в цитологии 10 Хлоропласт Наружная мембрана Внутренняя мембрана Капелька жира Зерно крахмала Ламеллы Стопы (граны) Тилакоиды - Содержат ферменты электроннотраснпортной цепи и АТФ-синтетазу. Синтез АТФ происходит в результате перемещения электронов, освобожденных под действием фотонов света, по мембране тилакоида Строма - В ней находятся ферменты темновой фазы фотосинтеза и осуществляется запасание энергии света в форме химических связей углеводов. Рибосомы (70 S ) - синтез белков, характерных для данного органоида Кольцевая ДНК хранение наследственной информации, кодировка свойственных данным органоидам белковых молекул обуславливает цитоплазматическую наследственность клетки
методы исследований в цитологии 11 Вакуоль тонопласт клеточный сок (минеральные соли, сахара, органические кислоты, О 2, СО 2, пигменты, некоторые продукты метаболизма) Функции: поддержание тургорного давления; содержание пигментов (антоцианов), определяющих окраску цветков; содержание гидролитических ферментов, (тогда вакуоль может действовать как лизосома); накопление отходов жизнедеятельности клетки (например, алкалоиды, млечный сок) содержание запасных питательных веществ (сахароза, минеральные слои, инулин).
методы исследований в цитологии 12 Схема клеточного метаболизма Органические вещества (белки, липиды, углеводы) ЭНДОЦИТОЗ ЭКЗОЦИТОЗ ЭКЗОЦИТОЗ переваривание аминокислоты жирные кислоты глицерин моносахара АТФ АТФ АТФ синтез АТФ синтез органических веществ, свойственных клетке белки липиды углеводы Упаковка Построение клетки Откла-дывание в запас первичная лизосома вторичная лизосома остаточное тельце
методы исследований в цитологии 13 Клеточная стенка Первичная клеточная стенка отлагается во время деления клеток, в результате утолщения она может превратиться во вторичную клеточную стенку. Состав: целлюлозные микрофибриллы, погруженные в матрикс (пектин + гемицеллюлоза). срединная пластинка (скрепляет стенки соседних клеток) слои вторичной оболочки: плазмодесменные канальцы пора Видоизменения клеточной стенки: ∙ лигнификация (одревеснение); ∙ суберинизация (опробковение); ∙ кутинизация; ∙ ослизнение; ∙ минерализация. внешний средний внутренний клеточная стенка клеточная стенка
методы исследований в цитологии 14 Микротрубочки тубулиновые субъединицы ассоциированные белки перемещаемые частицы Функции: - формирование цитоскелета (опорная); внутриклеточный транспорт; перемещение органелл; формирование веретена деления; входят в состав базальных телец, ресничек и жгутиков, центриолей. 9 х 3 + 0 9 х 2 + 2
методы исследований в цитологии 15 Клеточный центр центросфера область цитоплазмы, в которой располагается клеточный центр материнская центриоль синтезирует дочернюю центриоль при образовании новых клеток сателлиты белковые образования микротрубочки синтезируются материнской центриолью дочерняя центриоль Центриоли – полые цилиндры, состоящие из девяти триплетов микротрубочек Функции: синтез и сборка микротрубочек; образование веретена деления; образование базальных телец жгутиков и ресничек.
методы исследований в цитологии 16 Микрофиламенты глобулы актина тропомиозин тропонины Функции: - формирование цитоскелета (опорная); внутриклеточный транспорт; перемещение органелл; сократительная ; принимают участие в эндо- и экзоцитозе.
методы исследований в цитологии 17 Рибосомы большая субъединица малая субъединица Состоят из рибосомной РНК, располагаются свободно в цитоплазме или связаны с мембранами эндоплазматического ретикулума. Находятся также в ядрышке, где происходит их образование. Функции: синтез белковых молекул Для синтеза белка рибосомы объединяются по 50-70 в специальные образования – полирибосомы (полисомы)
методы исследований в цитологии 18 внешняя ядерная мембрана внутренняя ядерная мембрана пора ядрышко эухроматин нуклеоплазма (кариоплазма) – ядерный сок перенуклеарное пространство (20 нм) отграничение содержимого нуклеоплазмы от цитоплазмы клетки гетерохроматин ДНК хроматина кодирует белковые молекулы клетки хранение, воспроизведение и передача наследственной информации взаимосвязь всех составляющих ядра транспорт веществ в пределах ядра синтез рибосомной РНК образование рибосом начальный этап сборки рибосом Обмен веществом и энергией между ядром и цитоплазмой клетки Строение ядра
методы исследований в цитологии 19 Функции ядра Управление и координация процессов жизнедеятельности клетки Взаимосвязь органоидов клетки Хранение, воспроизведение и передача наследственной информации следующему поколению Синтез всех типов РНК клетки Синтез рибосом
методы исследований в цитологии 20 Хромосома Хромосома – постоянный компонент ядра, отличающийся особой структурой, индивидуальностью, функцией и способностью к самовоспроизведению, что обеспечивает преемственность и передачу наследственной информации от одного поколения живых организмов к другому. Свое название получили благодаря способности интенсивно окрашиваться основными красителями. Сам термин «хромосома» был предложен в 1888 г. Вальдейером.
методы исследований в цитологии 21 ГЕНЫ И ХРОМОСОМЫ Хромосомы - линейная молекула ДНК. Эукариотическая ДНК обматывает белковые частицы – гистоны, располагающиеся вдоль ДНК через определённые интервалы, образуя хроматин – волокна, из которых состоят хромосомы. Комплексы участков ДНК и гистонов называются нуклеосомами Нуклеосомы упорядочены в пространстве, за счёт чего достигается плотная упаковка ДНК в хромосоме. Размеры ДНК зависят от типа организма. Физическая длина ДНК вирусов составляет десятки микрометров, бактерий – миллиметры, а человека – 2 метра. Общая длина всех ДНК человека составляет 2∙10 10 км.
методы исследований в цитологии 22 ГЕНЫ И ХРОМОСОМЫ Ген – участок молекулы ДНК,несущий информацию о превичной структуре белка (один ген-один пептид). Гены: Структурные гены - участки ДНК, кодирующие белковые цепи, т-РНК и р-РНК. Регуляторные гены – несут информацию о структуре рРНК, тРНК, ничего не кодируют, но играют важную роль в работе генома, могут обозначать начало или конец структурного гена, запускают или прекращают транскрипцию. Гены, кодирующие т-РНК, значительно короче. Вирусные ДНК содержат небольшое количество генов, бактериальные – уже тысячи генов. В генах эукариот содержатся нетранслирующиеся вставки – интроны. Их значение до конца не понятно; возможно, они делят гены на отдельные участки, которые могут рекомбинировать в ходе эволюции с образованием новых генов. Вообще, нетранслируемого материала в клетках эукариот довольно много – возможно, около 10 %. Часть генов «работает» только при определённых условиях. Так, ген, регулирующий синтез инсулина, способен выполнять свои функции только в специальных клетках поджелудочной железы, а гемоглобин вырабатывается только в том случае, если гены, отвечающие за его синтез, находятся в клетках молодых эритроцитов.
методы исследований в цитологии 23 Функции хромосомы 1. Информационная – содержит ДНК, в которой находятся качественно различные гены, составляющие геном клетки. 2. Транскрипционная – считывание содержащейся в них информации в ходе экспрессии генов. 3. Структурно-организационная – обеспечивает исключительно точное воспроизведение хромосом при репликации и идентичность дочерних хромосом, расходящихся к полюсам. 4. Сегрегационная – обеспечивает распределение хромосом по полюсам в разные споры или гаметы при мейозе. 5. Рекомбинационная – обеспечивает значительную часть комбинативной изменчивости – рекомбинацию сцепленных генов.
