"Биология. Общая биология. Базовый уровень. 10-11 классы". В.И. Сивоглазов (гдз)
Эукариотическая клетка. Органоиды цитоплазмы
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. Прокариоты наиболее примитивные, очень просто устроенные, сохраняющие черты глубокой древности организмы. Такие клетки, сохранившиеся до наших дней, существовали на ранних этапах развития жизни на Земле. К прокариотам относятся бактерии и синезеленые водоросли (циано-бактерии).
Эукариотические клетки — от простейших до клеток высших растений и млекопитающих — отличаются и сложностью, и разнообразием структуры. Типичной клетки не существует, но из тысяч типов клеток можно выделить общие черты Рибосомы есть как у прокариот, так и у эукариот (у эукариот — более крупные). Жгутик прокариотической клетки тоньше и работает по иному принципу, чем жгутик эукариотов. Эукариотическими организмами являются грибы, растения, животные — одноклеточные и многоклеточные.
Вопрос 2. Расскажите о пино- и фагоцитозе. Чем различаются эти процессы?
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.
Вопрос 3. Раскройте взаимосвязь строения и функций мембраны клеток.
Цитоплазматическая мембрана есть у всех клеток, она отграничивает содержимое цитоплазмы от внешней среды. 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 (О2, N2) легко проникают непосредственно через бислой. Более крупные или заряженные частицы Nа+, 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 (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.
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.
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).
Митохондрии - органеллы общего типа, имеющие двух мембранное 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.
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.
