"Биология. Общие закономерности. 9 класс". С.Г. Мамонтова и др. (гдз)

Строение клетки

Цитоплазма

Вопрос 1.
Цитоплазма — одна из составных частей клетки. Она представляет собой внеядерную часть протоплазмы клеток живых организмов и является рабочим аппаратом клетки, в котором протекают основные метаболические процессы. В ней находится целый ряд оформленых структур, имеющих закономерные особенности строения и поведения в разные периоды жизнедеятельности клетки. Каждая из этих структур несет определенную функцию. Отсюда возникло сопоставление их с органами целого организма, в связи с чем они получи¬ли название органоиды, или органеллы. Есть органоиды, свойственные всем клеткам, — это митохондрии, клеточный центр, аппарат Гольджи, рибосомы, эндоплазматическая сеть, лизосомы, и есть органоиды, свойственные только определенным типам клеток: миофибриллы, реснички и ряд других. Органоиды — жизненно важные составные части клетки, постоянно присутствующие в ней. В цитоплазме откладываются различные вещества — включения.

Вопрос 2.
Органоидами называют постоянно присутствующие в цитоплазме, специализированные для выполнения определенных функций структуры. По структуре выделяют мембранные и немембранные органоиды клетки.

Мембранные органоиды клетки

1. Эндоплазматическая сеть (эндоплазматический ретикулум, ЭПС) - одномембранные органеллы, общего типа, которые представляют собой каналы плазматической мембраны разной формы и величины. ЭПС бывает гладкая и гранулярная.
Гладкая ЭПС - мембранные мешочки.
Функции:
1) транспорт веществ к комплексу Гольджи;
2) депонирующая. В мышечных клетках накапливает Ca2+, необходимый для мышечных сокращений;
3) детоксикационная - в клетках печени участвует в обезвреживании ядовитых веществ;
4) синтезирует углеводы и липиды, которые поступают внутрь мембран;
Гранулярная (ГрЭПС или эргастоплазма) - мембранные мешочки на которых располагаются рибосомы. В клетке располагается вокруг ядра и наружная ядерная оболочка переходит в мембраны ГрЭПС.
Функции:
1) делит клетку на отсеки, в которых протекают различные химические процессы;
2) транспортирует вещества к комплексу Гольджи;
3) синтезирует белки, которые поступают внутрь каналов ЭПС, где они приобретают свою вторичную и третичную структуры.
2. Аппарат Гольджи - одномембранная органелла общего типа, которая состоит из цистерн, мелких и крупных вакуолей. Диктиосома - стопка цистерн. Все диктиосомы клетки соединяются между собой.
Функции:
1)обезвоживание, накопление и упаковка веществ в мембраны;
2)транспорт веществ из клетки;
3)синтезирует полисахариды и присоединяет их к белкам с образованием гликопротеидов, которые обновляют гликокаликс. Гликопротеин (муцин) является важной частью слизи;
4)образует первичные лизосомы;
5)формирует включения;
6)участвует в обмене веществ в клетке;
7)формирует пероксисомы или микротельца;
8)сборка и "рост" мембран, которые затем окружают продукты секреции;
9)участвует в секреции воска растительных клеток.
В растительных клетках диктиосомы могут располагаться отдельными мембранами.
3. Лизосомы - одномембранные органеллы общего типа. Мембранные пузырьки, содержащие расщепляющие ферменты.
Классификация лизосом:
первичные - лизосомы, которые содержат только активный фермент (напр. кислую фосфатазу);
вторичные - это первичные лизосомы вместе с веществом, которое переваривается (аутофагосомы - расщепляют внутренние части клетки, выполнившие свои функции;
гетерофагосомы - расщепляют вещества и структуры, попавшие в клетку).
Остаточные тельца - вторичная лизосома, содержащая не переваренный материал.
Функции:
1)внутриклеточное пищеварение;
2) обеспечивают разрушение ненужных структур в клетке;
3)выделяют ферменты из клетки наружу например, при метаморфозе (у насекомых, амфибий), при замене хряща костной тканью – эти процессы называются физиологическим лизисом;
4) эндогенное питание в условиях голодания;
5) участвуют в детоксикации чужеродных веществ поглощаемых фаго- и пиноцитозом с образованием телолизосом или остаточных телец. Известно более 25 наследственных заболеваний, связанных с патологией лизосом. Цитолизис - разрушение клеток путем полного или частичного их растворения как в нормальных условиях (например, при метаморфозе), так и при проникновении болезнетворных организмов, неполноценном питании, недостатке и избытке кислорода, неправильном применении антибиотиков и при действии токсических веществ (патологический лизис).
4. Митохондрии - органеллы общего типа, имеющие двухмембранное строение. Внешняя мембрана гладкая, внутренняя - образует различной формы выросты - кристы. В матриксе митохондрии (полужидком веществе) между кристами находятся ферменты, рибосомы, ДНК, РНК, которые участвуют в синтезе митохондриальных белков. На внутренней мембране видны грибовидные тела - АТФ-сомы, которые являются ферментами, образующими молекулы АТФ.
Функции:
1) синтез АТФ;
2) участвуют в углеводном и азотистом обмене;
а) на наружной мембране и рядом в гиалоплазме идет анаэробное окисление (гликолиз);
б) на внутренней мембране - кристах - идут процессы, связанные с окислительным циклом трикарбоновых кислот и дыхательной цепью переноса электронов, т.е. клеточное дыхание, в результате которого синтезируется АТФ;
3) имеют собственные ДНК, РНК и рибосомы, т.е. сами могут синтезировать белки;
4) синтез некоторых стероидных гормонов.
5. Пластиды – двух мембранные органеллы растительных клеток общего типа, разделяются на три типа:
а) лейкопласты - микроскопические органеллы, имеющие двух мембранное строение. Внутренняя мембрана образует 2-3 выроста. Форма округлая. Бесцветны.
Функции: центр накопления крахмала и других веществ. На свету преобразуются в хлоропласты.
б) хромопласты - микроскопические органеллы, имеющие двумембранное строение. Собственно хромопласты имеют шаровидную форму, а образовавшиеся из хлоропластов принимают форму кристаллов каротиноидов, типичную для данного вида растения. Окраска красная, оранжевая, желтая.
Функции: содержат красный, оранжевый и желтый пигменты (каротиноиды). Много в зрелых плодах томатов и некоторых водорослей; окрашивают венчик цветков.
в) хлоропласты - микроскопические органеллы, имеющие двухмембранное строение. Наружная мембрана гладкая. Внутренняя мембрана образует систему двухслойных пластин - тилакоидов стромы и тилакоидов гран. Тилакоид - уплощенный мешочек. Грана - это стопка тилакоидов. В мембранах тилакоидов гран между слоями молекул белков и липидов сосредоточены пигменты - хлорофилл и каротиноиды. В белково-липидном матриксе находятся собственные рибосомы, ДНК, РНК, зерна крахмала. Форма хлоропластов чечевицеобразная. Окраска зеленая.
Функции: фотосинтезирующие, содержат хлорофилл. На гранах идет световая фаза фотосинтеза, в строме - темновая фаза.
6. Вакуоль - мембранная органелла общего типа. Мешок, образованный одинарной мембраной, который называется тонопластом. В вакуолях содержится клеточный сок - концентрированный раствор различных веществ, таких, как минеральные соли, сахара, пигменты, органические кислоты и ферменты. В зрелых клетках вакуоли обычно бывают большими.
Функции:
хранение различных веществ, в том числе и конечных продуктов обмена. От содержимого вакуоли в сильной степени зависят осмотические свойства клетки. Иногда вакуоль выполняет функции лизосом.

Немембранные органоиды клетки

1. Рибосомы - сложные рибонуклеопротеиды (РНП). Общего типа, немембранные органеллы, в состав которых входят белки и р-РНК. Субъединицы образуются в ядрышке. У эукариот рибосомы объединяются в полисомы. Полисома - образование из большого числа рибосом на одной и-РНК (синтезируют один тип белка, но с разной скоростью). В состав большой субъединицы входит 2 молекулы р-РНК (в составе одной молекулы находится 3000 нуклеотидов, в составе другой - 100 - 150 нуклеотидов) и 34-36 молекул белков (12 различных видов). В состав малой субъединицы входит 1 молекула р-РНК (которая имеет 1500 нуклеотидов) и 21-24 молекулы белка (12 различных видов).
При укладке тяжа РНК на субъединицах образуются активные центры:
В малой субъединице:
1) и-РНК - связывающий;
2) удерживающий аминоацил - т-РНК.
В большой субъединице:
1) аминоацильный- центр узнавания кодон-антикодон.
2) пептидный или пептидильный, в котором между аминокислотами образуются пептидные связи.
Между этими двумя центрами находится центр, перекрывающий эти два - пептидилтранферазный, который катализирует образование пептидных связей. Рибосомы эукариотической клетки имеют коэффициент седиментации (скорость осаждения при ультрацентрифугировании или S - коэффициент Сведберга) - 80S (60S - большая субъединица и 40S - малая). Прокариотические клетки, а так же рибосомы митохондрий и пластид имеют - 70S (50S - большая субъединица и 30S - малая).
Функция: биосинтез белка. Свободные полисомы синтезируют белок для самой клетки, а прикрепленные на ЭПС - синтезируют белок на экспорт из клетки.
2. Микротрубочки - полые белковые цилиндры, растут с одного конца за счет присоединения тубулиновых глобул. Немембранные, общего типа органеллы.
Функции:
1) входят в состав клеточного центра: комплексом 9+0 (девять групп по одной, две или три, в центре - нет);
2) входят в состав ресничек и жгутиков, комплексом 9+2 (девять по две и в центре две);
3) участвуют в формировании нитей веретена деления;
4) осуществляют внутриклеточный транспорт (например, от ЭПС пузырьки движутся к комплексу Гольджи);
5) формируют цитоскелет.
3. Пероксисомы или микротельца - одномембранные общего типа органеллы.
Функции:
1)защитная - нейтрализует перекись, которая является токсическим веществом для клеток;
2) образует депо ряда ферментов (например, каталазы, пероксидазы и др.), которые играют роль при превращении жиров в углеводы и катаболизме пуринов.
4. Микрофиламенты - немембранные общего типа органеллы - тонкие белковые (актиновые, которых выявлено около 10 видов) нити.
Функции:
1) образуют пучки для опоры внутриклеточных структур;
2) образуют сократительные системы для клеточной подвижности.
5. Реснички - многочисленные цитоплазматические выросты на поверхности мембраны. Немембранные специальные органеллы.
Функции:
1)удаление частичек пыли (реснитчатый эпителий верхних дыхательных путей);
2)передвижение (одноклеточные организмы).
6. Жгутики - немембранные специальные органеллы, единичные цитоплазматические выросты на поверхности клетки.
Функции:
передвижение (сперматозоиды, зооспоры, одноклеточные организмы).
7. Миофибриллы - тонкие нити до 1 см длиной и больше. Немембранные специальные органеллы.
Функции:
служат для сокращения мышечных волокон, вдоль которых они расположены.
8. Клеточный центр - ультрамикроскопическая органелла немембранного строения, общего типа. Состоит из двух центриолей. Каждая имеет цилиндрическую форму, стенки образованы девятью триплетами трубочек, а в середине находится однородное вещество. Центриоли расположены перпендикулярно друг к другу. Вокруг центриолей располагается матрикс. Полагают, что в нем есть собственная ДНК (подобная митохондриальной ДНК), РНК и рибосомы.
Функции:
1) принимает участие в делении клеток животных и низших растений. В начале деления (в профазе) центриоли расходятся к разным полюсам клетки. От центриолей к центромерам хромосом отходят нити веретена деления. В анафазе эти нити протягивают хроматиды к полюсам. После окончания деления центриоли остаются в дочерних клетках, удваиваются и образуют клеточный центр.
2) является важной частью в цитоскелете клетки.

Вопрос 3.
К самовоспроизводящимся органоидам клетки относятся: митохондрии, пластиды, а также клеточный центр и базальные тельца.
В митохондриях и пластидах имеется кольцевидная молекула ДНК, сходная по строению с хромосомой прокариот. Самовоспроизведение этих структур основано на редупликации ДНК и выражается в делении надвое.
Центриоли способны к самовоспроизведению по принципу самосборки. Самосборка — образование при помощи ферментов структур, подобных существующим.

Вопрос 4.
В цитоплазме клеток находятся непостоянные компоненты – включения, которые могут быть трофические, секреторные и специальные. Трофические или запасающие клеткой вещества, которые необходимы для питания. Например, капли жира, белковые гранулы, гликоген (который накапливается в клетках печени). Секреторные – это как правило различные секреты. Например, секреты молочных, потовых и жировых желез. Специальные – это пигменты. Например, гемоглобин в эритроцитах, липофусцин (пигмент старения), меланин в меланоцитах кожи.

Вопрос 5.
Эндоцитоз и экзоцитоз. Макромолекулы и крупные частицы, которые не транспортируются через плазматическую мембрану, проникают внутрь клетки путем эндоцитоза, а удаляются из нее – экзоцитозом. Различают два типа эндоцитоза – фагоцитоз и пиноцитоз.
Эндоцитоз может осуществляться по разному, но неизменно зависит от плазматической мембраны, служащей «перевозочным средством» для проникновения внутрь клетки. Каким бы ни был захваченный клеткой объект, он всегда входит в нее, окутанный мембранозным мешком, образованным от впячивания (инвагинации) плазматической мембраны.
Фагоцитоз (греч. рhagos – пожирать, cytos – вместилище) – это захват и поглощение клеткой крупных частиц (иногда целых клеток и их частиц). При этом плазматическая мембрана образует выросты, окружает частицы и в виде вакуолей перемещает их внутрь клетки. Этот процесс связан с затратами мембраны и энергии АТФ. Фагоцитоз был впервые описан И.И. Мечниковым при изучении деятельности лейкоцитов и макрофагов, которые защищают организм от патогенных микроорганизмов и других нежелательных частиц. Благодаря фагоцитарной деятельности, организм оказывается невосприимчивым к ряду инфекционных заболеваний. Это явление легло в основу его фагоцитарной теории иммунитета. Путем фагоцитоза осуществляется внутриклеточное пищеварение у простейших и низших беспозвоночных. У высокоорганизованных животных и человека фагоцитоз играет защитную роль (захват лейкоцитами и макрофагами патогенных микроорганизмов).
Пиноцитоз (гр. pino – пить) – поглощение капелек жидкости с растворенными в ней веществами. Осуществляется за счет образования впячиваний на мембране и формирования пузырьков, окруженных мембраной, и перемещения их внутрь. Этот процесс также связан с затратами мембраны и энергии АТФ. Всасывающая функция эпителия кишечника обеспечивается путем пиноцитоза. Если клетка перестает синтезировать АТФ, то процессы пино- и фагоцитоза полностью прекращаются.
Экзоцитоз – выведение веществ из клетки. Путем экзоцитоза выводятся из клетки гормоны, белки, жировые капли, не переваренные частицы. Эти вещества, заключенные в пузырьки, подходят к плазмалемме, обе мембраны сливаются, содержимое пузырька выводится наружу, а мембрана пузырька встраивается в оболочку клетки.