Гистология (Схема строения животной клетки по данным электронного микроскопа )

Гистология (Схема строения животной клетки по данным электронного микроскопа )

Схема строения животной клетки по данным электронного микроскопа.

[pic]

План реферата

1. Введение

..........................................................................

...... 1

1. Строение и функции оболочки клетки ......................... 2

Оболочка клеток

............................................................................

..........2

Плазматическая мембрана

...................................................................2

Фагоцитоз

............................................................................

......................3

Цитоплазма

............................................................................

....................3

Эндоплазматическая сеть

.....................................................................4

Рибосомы

............................................................................

........................4

Митохондрии

............................................................................

.................4

Пластиды

............................................................................

.........................5

Аппарат Гольджи

............................................................................

..........5

Лизосомы

............................................................................

.........................6

Клеточный центр

............................................................................

..........6

Клеточные включения

............................................................................

6

Ядро

............................................................................

...................................6

1. Химический состав клетки. Неорганические вещества....6

Атомный и молекулярный состав клетки

.......................................... 6

Содержание химических элементов в клетке (таблица) ...............7

Введение

Цитология - наука о клетке. Наука о клетке называется цитологией (греч.

«цитос»-клетка, «логос»-наука). Предмет цитологии - клетки многоклеточных

животных и растений, а также одноклеточных организмов, к числу которых

относятся бактерии, простейшие и одноклеточные водоросли. Цитология изучает

строение и химический состав клеток, функции внутриклеточных структур,

функции клеток в организме животных и растений, размножение и развитие

клеток, приспособления клеток к условиям окружающей среды. Современная

цитология - наука комплексная. Она имеет самые тесные связи с другими

биологическими науками, например с ботаникой, зоологией, физиологией,

учением об эволюции органического мира, а также с молекулярной биологией,

химией, физикой, математикой. Цитология - одна из относительно молодых

биологических наук, ее возраст около 100 лет. Возраст же термина “клетка”

насчитывает свыше 300 лет. Впервые название «клетка» в середине XVII в.

применил Р.Гук. Рассматривая тонкий срез пробки с помощью микроскопа, Гук

увидел, что пробка состоит из ячеек - клеток.

Клеточная теория. В середине XIX столетия на основе уже многочисленных

знаний о клетке Т. Шванн сформулировал клеточную теорию (1838). Он обобщил

имевшиеся знания о клетке и показал, что клетка представляет основную

единицу строения всех живых организмов, что клетки животных и растений

сходны по своему строению. Эти положения явились важнейшими

доказательствами единства происхождения всех живых организмов, единство

всего органического мира. Т. Шван внес в науку правильное понимание клетки

как самостоятельной единицы жизни, наименьшей единицы живого: вне клетки

нет жизни.

Изучение химической организации клетки привело к выводу, что именно

химические процессы лежат в основе ее жизни, что клетки всех организмов

сходны по химическому составу, у них однотипно протекают основные процессы

обмена веществ. Данные о сходстве химического состава клеток еще раз

подтвердили единство всего органического мира.

Современная клеточная - теория включает следующие положения:

клетка - основная единица строения и развития всех живых организмов,

наименьшая единица живого;

клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны (

гомологичны ) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям

жизнедеятельности и обмену веществ;

размножение клеток происходит путем их деления, и каждая новая клетка

образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;

в сложных многоклеточных организмах клетки специализированы по

выполняемой ими функции и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые

тесно связаны между собой и подчинены нервным и гуморальным системам

регуляции.

Исследования клетки имеют большое значение для разгадки заболеваний.

Именно в клетках начинают развиваться патологические изменения, приводящие

к возникновению заболеваний. Чтобы понять роль клеток в развитии

заболеваний, приведем несколько примеров. Одно из серьезных заболеваний

человека - сахарный диабет. Причина этого заболевания - недостаточная

деятельность группы клеток поджелудочной железы, вырабатывающих гормон

инсулин, который участвует в регуляции сахарного обмена организма.

Злокачественные изменения, приводящие к развитию раковых опухолей,

возникают также на уровне клеток. Возбудители кокцидиоза - опасного

заболевания кроликов, кур, гусей и уток - паразитические простейшие -

кокцидии проникают в клетки кишечного эпителия и печени, растут и

размножаются в них, полностью нарушают обмен веществ, а затем разрушают эти

клетки. У больных кокцидиозом животных сильно нарушается деятельность

пищеварительной системы и при отсутствии лечения животные погибают. Вот

почему изучение строения, химического состава, обмена веществ и всех

проявлений жизнедеятельности клеток необходимо не только в биологии, но

также в медицине и ветеринарии.

Изучение клеток разнообразных одноклеточных и многоклеточных организмов с

помощью светооптического и электронного микроскопов показало, что по своему

строению они разделяются на две группы. Одну группу составляют бактерии и

сине-зеленые водоросли. Эти организмы имеют наиболее простое строение

клеток. Их называют доеденными (прокариотами), так как у них нет

оформленного ядра (греч. «картон»-ядро) и нет многих структур, которые

называют органоидами. Другую группу составляют все остальные организмы: от

одноклеточных зеленых водорослей и простейших до высших цветковых растений,

млекопитающих, в том числе и человека. Они имеют сложно устроенные клетки,

которые называют ядерными (эукариотическими). Эти клетки имеют ядро и

органоиды, выполняющие специфические функции.

Особую, неклеточную форму жизни составляют вирусы, изучением которых

занимается вирусология.

Строение и функции оболочки клетки

Клетка любого организма, представляет собой целостную живую систему. Она

состоит из трех неразрывно связанных между собой частей: оболочки,

цитоплазмы и ядра. Оболочка клетка осуществляет непосредственное

взаимодействие с внешней средой и взаимодействие с соседними клетками (в

многоклеточных организмах).

Оболочка клеток. Оболочка клеток имеет сложное строение. Она состоит из

наружного слоя и расположенной под ним плазматической мембраны. Клетки

животных и растений различаются по строению их наружного слоя. У растений,

а также у бактерий, сине-зеленых водорослей и грибов на поверхности клеток

расположена плотная оболочка, или клеточная стенка. У большинства растений

она состоит из клетчатки. Клеточная стенка играет исключительно важную

роль: она представляет собой внешний каркас, защитную оболочку,

обеспечивает тургор растительных клеток: через клеточную стенку проходит

вода, соли, молекулы многих органических веществ.

Наружный слой поверхности клеток животных в отличие от клеточных стенок

растений очень тонкий, эластичный. Он не виден в световой микроскоп и

состоит из разнообразных полисахаридов и белков. Поверхностный слой

животных клеток получил название гликокаликс.

Гликокаликс выполняет прежде всего функцию непосредственной связи клеток

животных с внешней средой, со всеми окружающими ее веществами. Имея

незначительную толщину (меньше 1 мкм), наружный слой клетки животных не

выполняет опорной роли, какая свойственна клеточным стенкам растений.

Образование гликокаликса, так же как и клеточных стенок растений,

происходит благодаря жизнедеятельности самих клеток.

Плазматическая мембрана. Под гликокаликсом и клеточной стенкой растений

расположена плазматическая мембрана (лат. “мембрана»-кожица, пленка),

граничащая непосредственно с цитоплазмой. Толщина плазматической мембраны

около 10 нм, изучение ее строения и функций возможно только с помощью

электронного микроскопа.

В состав плазматической мембраны входят белки и липиды. Они упорядочено

расположены и соединены друг с другом химическими взаимодействиями. По

современным представлениям молекулы липидов в плазматической мембране

расположены в два ряда и образуют сплошной слой. Молекулы белков не

образуют сплошного слоя, они располагаются в слое липидов, погружаясь в

него на разную глубину.

Молекулы белка и липидов подвижны, что обеспечивает динамичность

плазматической мембраны.

Плазматическая мембрана выполняет много важных функций, от которых

завидят жизнедеятельность клеток. Одна из таких функций заключается в том,

что она образует барьер, отграничивающий внутреннее содержимое клетки от

внешней среды. Но между клетками и внешней средой постоянно происходит

обмен веществ. Из внешней среды в клетку поступает вода, разнообразные соли

в форме отдельных ионов, неорганические и органические молекулы. Они

проникают в клетку через очень тонкие каналы плазматической мембраны. Во

внешнюю среду выводятся продукты, образованные в клетке. Транспорт веществ-

одна из главных функций плазматической мембраны. Через плазматическую

мембрану из клети выводятся продукты обмена, а также вещества,

синтезированные в клетке. К числу их относятся разнообразные белки,

углеводы, гормоны, которые вырабатываются в клетках различных желез и

выводятся во внеклеточную среду в форме мелких капель.

Клетки, образующие у многоклеточных животных разнообразные ткани (

эпителиальную, мышечную и др.), соединяются друг с другом плазматической

мембраной. В местах соединения двух клеток мембрана каждой из них может

образовывать складки или выросты, которые придают соединениям особую

прочность.

Соединение клеток растений обеспечивается путем образования тонких

каналов, которые заполнены цитоплазмой и ограничены плазматической

мембраной. По таким каналам, проходящим через клеточные оболочки, из одной

клетки в другую поступают питательные вещества, ионы, углеводы и другие

соединения.

На поверхности многих клеток животных, например различных эпителиев,

находятся очень мелкие тонкие выросты цитоплазмы, покрытые плазматической

мембраной, - микроворсинки. Наибольшее количество микроворсинок находится

на поверхности клеток кишечника, где происходит интенсивное переваривание и

всасывание переваренной пищи.

Фагоцитоз. Крупные молекулы органических веществ, например белков и

полисахаридов, частицы пищи, бактерии поступают в клетку путем фагоцита

(греч. “фагео” - пожирать). В фагоците непосредственное участие принимает

плазматическая мембрана. В том месте, где поверхность клетки соприкасается

с частицей какого-либо плотного вещества, мембрана прогибается, образует

углубление и окружает частицу, которая в “мембранной упаковке” погружается

внутрь клетки. Образуется пищеварительная вакуоль и в ней перевариваются

поступившие в клетку органические вещества.

Цитоплазма. Отграниченная от внешней среды плазматической мембраной,

цитоплазма представляет собой внутреннюю полужидкую среду клеток. В

цитоплазму эукариотических клеток располагаются ядро и различные органоиды.

Ядро располагается в центральной части цитоплазмы. В ней сосредоточены и

разнообразные включения - продукты клеточной деятельности, вакуоли, а также

мельчайшие трубочки и нити, образующие скелет клетки. В составе основного

вещества цитоплазмы преобладают белки. В цитоплазме протекают основные

процессы обмена веществ, она объединяет в одно целое ядро и все органоиды,

обеспечивает их взаимодействие, деятельность клетки как единой целостной

живой системы.

Эндоплазматическая сеть. Вся внутренняя зона цитоплазмы заполнена

многочисленными мелкими каналами и полостями, стенки которых представляют

собой мембраны, сходные по своей структуре с плазматической мембраной. Эти

каналы ветвятся, соединяются друг с другом и образуют сеть, получившую

название эндоплазматической сети.

Эндоплазматическая сеть неоднородна по своему строению. Известны два ее

типа - гранулярная и гладкая. На мембранах каналов и полостей гранулярной

сети располагается множество мелких округлых телец - рибосом, которые

придают мембранам шероховатый вид. Мембраны гладкой эндоплазматической сети

не несут рибосом на своей поверхности.

Эндоплазматическая сеть выполняет много разнообразных функций. Основная

функция гранулярной эндоплазматической сети - участие в синтезе белка,

который осуществляется в рибосомах.

На мембранах гладкой эндоплазматической сети происходит синтез липидов и

углеводов. Все эти продукты синтеза накапливаются н каналах и полостях, а

затем транспортируются к различным органоидам клетки, где потребляются или

накапливаются в цитоплазме в качестве клеточных включений.

Эндоплазматическая сеть связывает между собой основные органоиды клетки.

Рибосомы. Рибосомы обнаружены в клетках всех организмов. Это

микроскопические тельца округлой формы диаметром 15-20 нм. Каждая рибосома

состоит из двух неодинаковых по размерам частиц, малой и большой.

В одной клетке содержится много тысяч рибосом, они располагаются либо на

мембранах гранулярной эндоплазматической сети, либо свободно лежат в

цитоплазме. В состав рибосом входят белки и РНК. Функция рибосом - это

синтез белка. Синтез белка - сложный процесс, который осуществляется не

одной рибосомой, а целой группой, включающей до нескольких десятков

объединенных рибосом. Такую группу рибосом называют полисомой.

Синтезированные белки сначала накапливаются в каналах и полостях

эндоплазматической сети, а затем транспортируются к органоидам и участкам

клетки, где они потребляютя. Эндоплазматическая сеть и рибосомы,

расположенные на ее мембранах, представляют собой единый аппарат биосинтеза

и транспортировки белков.

Митохондрии. В цитоплазме большинства клеток животных и растений

содержатся мелкие тельца (0,2-7 мкм) - митохондрии (греч. «митос» - нить,

«хондрион» - зерно, гранула).

Митохондрии хорошо видны в световой микроскоп, с помощью которого можно

рассмотреть их форму, расположение, сосчитать количество. Внутреннее

строение митохондрий изучено с помощью электронного микроскопа. Оболочка

митохондрии состоит из двух мембран - наружной и внутренней. Наружная

мембрана гладкая, она не образует никаких складок и выростов. Внутренняя

мембрана, напротив, образует многочисленные складки, которые направлены в

полость митохондрии. Складки внутренней мембраны называют кристами (лат.

«криста» - гребень, вырост) Число крист неодинаково в митохондриях разных

клеток. Их может быть от нескольких десятков до нескольких сотен, причем

особенно много крист в митохондриях активно функционирующих клеток,

например мышечных.

Митохондрии называют «силовыми станциями» клеток» так как их основная

функция - синтез аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Эта кислота

синтезируется в митохондриях клеток всех организмов и представляет собой

универсальный источник энергии, необходимый для осуществления процессов

жизнедеятельности клетки и целого организма.

Новые митохондрии образуются делением уже существующих в клетке

митохондрий.

Пластиды. В цитоплазме клеток всех растений находятся пластиды. В клетках

животных пластиды отсутствуют. Различают три основных типа пластид: зеленые

- хлоропласты; красные, оранжевые и желтые - хромопласты; бесцветные -

лейкопласты.

Хлоропласт. Эти органоиды содержатся в клетках листьев и других зеленых

органов растений, а также у разнообразных водорослей. Размеры хлоропластов

4-6 мкм, наиболее часто они имеют овальную форму. У высших растений в одной

клетке обычно бывает несколько десятков хлоропластов. Зеленый цвет

хлоропластов зависит от содержания в них пигмента хлорофилла. Xлоропласт -

основной органоид клеток растений, в котором происходит фотосинтез, т. е.

образование органических веществ (углеводов) из неорганических (СО2 и Н2О)

при использовании энергии солнечного света.

По строению хлоропласты сходны с митохондриями. От цитоплазмы хлоропласт

отграничен двумя мембранами - наружной и внутренней. Наружная мембрана

гладкая, без складок и выростов, а внутренняя образует много складчатых

выростов, направленных внутрь хлоропласта. Поэтому внутри хлоропласта

сосредоточено большое количество мембран, образующих особые структуры -

граны. Они сложены наподобие стопки монет.

В мембранах гран располагаются молекулы хлорофилла, потому именно здесь

происходит фотосинтез. В хлоропластах синтезируется и АТФ. Между

внутренними мембранами хлоропласта содержатся ДНК, РНК. и рибосомы.

Следовательно, в хлоропластах, так же как и в митохондриях, происходит

синтез белка, необходимого для деятельности этих органоидов. Хлоропласты

размножаются делением.

Хромопласты находятся в цитоплазме клеток разных частей растений: в

цветках, плодах, стеблях, листьях. Присутствием хромопластов объясняется

желтая, оранжевая и красная окраска венчиков цветков, плодов, осенних

листьев.

Лейкопласты. находятся в цитоплазме клеток неокрашенных частей растений,

например в стеблях, корнях, клубнях. Форма лейкопластов разнообразна.

Хлоропласты, хромопласты и лейкопласты способны клетка взаимному

переходу. Так при созревании плодов или изменении окраски листьев осенью

хлоропласты превращаются в хромопласты, а лейкопласты могут превращаться в

хлоропласты, например, при позеленении клубней картофеля.

Аппарат Гольджи. Во многих клетках животных, например в нервных, он имеет

форму сложной сети, расположенной вокруг ядра. В клетках растений и

простейших аппарат Гольджи представлен отдельными тельцами серповидной или

палочковидной формы. Строение этого органоида сходно в клетках растительных

и животных организмов, несмотря на разнообразие его формы.

В состав аппарата Гольджи входят: полости, ограниченные мембранами и

расположенные группами (по 5-10); крупные и мелкие пузырьки, расположенные

на концах полостей . Все эти элементы составляют единый комплекс.

Аппарат Гольджи выполняет много важных функций. По каналам

эндоплазматической сети к нему транспортируются продукты синтетической

деятельности клетки - белки, углеводы и жиры. Все эти вещества сначала

накапливаются, а затем в виде крупных и мелких пузырьков поступают в

цитоплазму и либо используются в самой клетке в процессе ее

жизнедеятельности, либо выводятся из нее и используются в организме.

Например, в клетках поджелудочной железы млекопитающих синтезируются

пищеварительные ферменты, которые накапливаются в полостях органоида. Затем

образуются пузырьки, наполненные ферментами. Они выводятся из клеток в

проток поджелудочной железы, откуда перетекают в полость кишечника. Еще

одна важная функция этого органоида заключается в том, что на его мембранах

происходит синтез жиров и углеводов (полисахаридов), которые используются в

клетке и которые входят в состав мембран. Благодаря деятельности аппарата

Гольджи происходят обновление и рост плазматической мембраны.

Лизосомы. Представляют собой небольшие округлые тельца. От Цитоплазмы

каждая лизосома отграничена мембраной. Внутри лизосомы находятся ферменты,

расщепляющие белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты.

К пищевой частице, поступившей в цитоплазму, подходят лизосомы, сливаются

с ней, и образуется одна пищеварительная вакуоль , внутри которой находится

пищевая частица, окруженная ферментами лизосом. Вещества, образовавшиеся в

результате переваривания пищевой частицы, поступают в цитоплазму и

используются клеткой.

Обладая способностью к активному перевариванию пищевых веществ, лизосомы

участвуют в удалении отмирающих в процессе жизнедеятельности частей клеток,

целых клеток и органов. Образование новых лизосом происходит в клетке

постоянно. Ферменты, содержащиеся в лизосомах, как и всякие другие белки

синтезируются на рибосомах цитоплазмы. Затем эти ферменты поступают по

каналам эндоплазматической сети к аппарату Гольджи, в полостях которого

формируются лизосомы. В таком виде лизосомы поступают в цитоплазму.

Клеточный центр. В клетках животных вблизи ядра находится органоид,

который называют клеточным центром. Основную часть клеточного центра

составляют два маленьких тельца - центриоли, расположенные в небольшом

участке уплотненной цитоплазмы. Каждая центриоль имеет форму цилиндра

длиной до 1 мкм. Центриоли играют важную роль при делении клетки; они

участвуют в образовании веретена деления.

Клеточные включения. К клеточным включениям относятся углеводы, жиры и

белки. Все эти вещества накапливаются в цитоплазме клетки в виде капель и

зерен различной величины и формы. Они периодически синтезируются в клетке и

используются в процессе обмена веществ.

Ядро. Каждая клетка одноклеточных и многоклеточных животных, а также

растений содержит ядро. Форма и размеры ядра зависят от формы и размера

клеток. В большинстве клеток имеется одно ядро, и такие клетки называют

одноядерными. Существуют также клетки с двумя, тремя, с несколькими

десятками и даже сотнями ядер. Это - многоядерные клетки.

Ядерный сок - полужидкое вещество, которое находится под ядерной

оболочкой и представляет внутреннюю среду ядра.

Химический состав клетки. Неорганические вещества

Атомный и молекулярный состав клетки. В микроскопической клетке

содержится несколько тысяч веществ, которые участвуют в разнообразных

химических реакциях. Химические процессы, протекающие в клетке,- одно из

основных условий ее жизни, развития и функционирования.

Все клетки животных и растительных организмов, а также микроорганизмов

сходны по химическому составу, что свидетельствует о единстве органического

мира.

Содержание химических элементов в клетке

Элементы Количество (в %) Элементы Количество (в %)

Кислород 65-75 Кальций 0,04-2,00

Углерод 15-16 Магний 0,02-0,03

Водород 8-10 Натрий 0,02-0,03

Азот 1,5-3,0 Железо 0,01-0,015

Фосфор 0,2-1,0 Цинк 0,0003

Калий 0,15-0,4 Медь 0,0002

Сера 0,15-0,2 Йод 0,0001

Хлор 0,05-0,1 Фтор 0,0001

В таблице приведены данные об атомном составе клеток. Из 109 элементов

периодической системы Менделеева в клетках обнаружено значительное их

большинство. Особенно велико содержание в клетке четырех элементов -

кислорода, углерода, азота и водорода. В сумме они составляют почти 98%

всего содержимого клетки. Следующую группу составляют восемь элементов,

содержание которых в клетке исчисляется десятыми и сотыми долями процента.

Это сера, фосфор, хлор, калий, магний, натрий, кальций, железо. В сумме они

составляют 1.9%. Все остальные элементы содержатся в клетке в исключительно

малых количествах (меньше 0,01%)

Таким образом, в клетке нет каких-нибудь особенных элементов, характерных

только для живой природы. Это указывает на связь и единство живой и неживой

природы. На атомном уровне различий между химическим составом органического

и не органического мира нет. Различия обнаруживаются на более высоком

уровне организации - молекулярном.

-----------------------

Митохондрии

Эндоплазматическая сеть

Клеточная мембрана

Центриоли

Аппарат Гольджи

Ядерный сок

Ядерная оболочка

Ядрышко

Ядро

Лизосома

Цитоплазма

Пиноцитозный пузырек