Будова та функції соматичних клітин тварин. Будова та функції хромосом

Будова та функції ядра

Як правило, еукаріотична клітина має одне ядро, але зустрічаються двоядерні (інфузорії) та багатоядерні клітини (опалина). Деякі високоспеціалізовані клітини вдруге втрачають ядро ​​(еритроцити ссавців, ситоподібні трубки покритонасінних).

Форма ядра - сферична, еліпсоподібна, рідше лопатева, бобоподібна та ін. Діаметр ядра - зазвичай від 3 до 10 мкм.

Будова ядра:
1 – зовнішня мембрана; 2 – внутрішня мембрана; 3 - пори; 4 - ядерце; 5 – гетерохроматин; 6 – еухроматин.

Ядро відмежовано від цитоплазми двома мембранами (кожна їх має типове будова). Між мембранами – вузька щілина, заповнена напіврідкою речовиною. У деяких місцях мембрани зливаються одна з одною, утворюючи пори (3), через які відбувається обмін речовин між ядром та цитоплазмою. Зовнішня ядерна (1) мембрана з боку, зверненої до цитоплазми, покрита рибосомами, що надають їй шорсткість, внутрішня (2) мембрана гладка. Ядерні мембрани є частиною мембранної системи клітини: вирости зовнішньої ядерної мембрани з'єднуються з каналами ендоплазматичної мережі, утворюючи єдину систему каналів, що сполучаються.

Каріоплазма (ядерний сік, нуклеоплазма)- Внутрішній вміст ядра, в якому розташовуються хроматин і одне або кілька ядер. До складу ядерного соку входять різні білки (зокрема ферменти ядра), вільні нуклеотиди.

Ядрішко(4) являє собою щільне округле тільце, занурене в ядерний сік. Кількість ядер залежить від функціонального стану ядра і варіює від 1 до 7 і більше. Ядерця виявляються тільки в ядрах, що не діляться, під час мітозу вони зникають. Ядро утворюється на певних ділянках хромосом, що несуть інформацію про структуру рРНК. Такі ділянки називаються ядерцевим організатором та містять численні копії генів, що кодують рРНК. З рРНК та білків, що надходять з цитоплазми, формуються субодиниці рибосом. Таким чином, ядерце є скупченням рРНК і рибосомальних субодиниць на різних етапах їх формування.

Хроматин- Внутрішні нуклеопротеїдні структури ядра, що фарбуються деякими барвниками і відрізняються формою від ядерця. Хроматин має вигляд глибок, гранул та ниток. Хімічний склад хроматину: 1) ДНК (30-45%); 2) гістонові білки (30-50%); 3) негістонові білки (4-33%); отже, хроматин є дезоксирибонуклеопротеїдним комплексом (ДНП). Залежно від функціонального стану хроматину розрізняють: гетерохроматин(5) та еухроматин(6). Еухроматин – генетично активні, гетерохроматин – генетично неактивні ділянки хроматину. Еухроматин при світловій мікроскопії не помітний, слабо забарвлюється і є деконденсовані (деспіралізовані, розкручені) ділянки хроматину. Гетерохроматин під світловим мікроскопом має вигляд глибок або гранул, що інтенсивно забарвлюється і являє собою конденсовані (спіралізовані, ущільнені) ділянки хроматину. Хроматин – форма існування генетичного матеріалу в інтерфазних клітинах. Під час поділу клітини (мітоз, мейоз) хроматин перетворюється на хромосоми.

Функції ядра: 1) зберігання спадкової інформації та передача її дочірнім клітинам у процесі поділу; 2) регуляція життєдіяльності клітини шляхом регуляції синтезу різних білків; 3) місце утворення субодиниць рибосом.

Яндекс.ДиректУсі оголошення

Хромосоми

Хромосоми- це цитологічні паличкоподібні структури, що являють собою конденсований хроматин і що з'являються в клітині під час мітозу або мейозу. Хромосоми та хроматин – різні форми просторової організації дезоксирибонуклеопротеїдного комплексу, що відповідають різним фазам життєвого циклу клітини. Хімічний склад хромосом такий самий, як і хроматину: 1) ДНК (30-45%); 2) гістонові білки (30-50%); 3) негістонові білки (4-33%).

Основу хромосоми становить одна безперервна дволанцюжкова молекула ДНК; Довжина ДНК однієї хромосоми може досягати кількох сантиметрів. Зрозуміло, що молекула такої довжини не може розташовуватися в клітині у витягнутому вигляді, а піддається укладання, набуваючи певної тривимірної структури, або конформації. Можна виділити такі рівні просторового укладання ДНК та ДНП: 1) нуклеосомний (накручування ДНК на білкові глобули), 2) нуклеомерний, 3) хромомірний, 4) хромонімний, 5) хромосомний.

У процесі перетворення хроматину на хромосоми ДНП утворює не тільки спіралі та суперспіралі, але ще петлі та суперпетлі. Тому процес формування хромосом, який відбувається у профазу мітозу або профазу 1 мейозу, краще називати не спіралізацією, а конденсацією хромосом.

Хромосоми: 1 – метацентрична; 2 – субметацентрична; 3, 4 – акроцентричні. Будова хромосоми: 5 - центромір; 6 – вторинна перетяжка; 7 – супутник; 8 – хроматиди; 9 – теломери.

Метафазна хромосома (хромосоми вивчаються метафазу мітозу) складається з двох хроматид (8). Будь-яка хромосома має первинну перетяжку (центроміру)(5), яка ділить хромосому на плечі. Деякі хромосоми мають вторинну перетяжку(6) та супутник(7). Супутник - ділянка короткого плеча, що відокремлюється вторинною перетяжкою. Хромосоми, що мають супутник, називають супутниковими (3). Кінці хромосом називаються тіломірами(9). Залежно від положення центроміри виділяють: а) метацентричні(рівноплечі) (1), б) субметацентричні(помірковано нерівноплечі) (2), в) акроцентричні(Різко нерівноплечі) хромосоми (3, 4).

Соматичні клітини містять диплоїдний(подвійний - 2n) набір хромосом, статеві клітини - гаплоїдний(Одинарний - n). Диплоїдний набір аскариди дорівнює 2, дрозофіли – 8, шимпанзе – 48, річкового раку – 196. Хромосоми диплоїдного набору розбиваються на пари; хромосоми однієї пари мають однакову будову, розміри, набір генів і називаються гомологічними.

Каріотип- сукупність відомостей про кількість, розміри та будову метафазних хромосом. Ідіограма – графічне зображення каріотипу. У представників різних видів каріотипи різні, одного виду – однакові. Автосоми- хромосоми, однакові для чоловічого та жіночого каріотипів. Статеві хромосоми- хромосоми, якими чоловічий каріотип відрізняється від жіночого.

Хромосомний набір людини (2n = 46, n = 23) містить 22 пари аутосом та 1 пару статевих хромосом. Аутосоми розподілені за групами та пронумеровані:

Статеві хромосоми не належать до жодної групи і не мають номера. Статеві хромосоми жінки – ХХ, чоловіки – ХУ. Х-хромосома – середня субметацентрична, У-хромосома – дрібна акроцентрична.

В області вторинних перетяжок хромосом груп D та G знаходяться копії генів, що несуть інформацію про будову рРНК, тому хромосоми груп D та G називаються ядерцетворчими.

Функції хромосом: 1) зберігання спадкової інформації; 2) передача генетичного матеріалу від материнської клітини до дочірніх.

Лекція №9.
Будова прокаріотичної клітини. Віруси

До прокаріотів належать архебактерії, бактерії та синьо-зелені водорості. Прокаріоти- одноклітинні організми, у яких відсутні структурно оформлене ядро, мембранні органоїди та мітоз.

В основі практично всіх живих організмів лежить найпростіша одиниця – клітина. Фото цієї крихітної біосистеми, а також відповіді на найцікавіші питання ви зможете знайти у цій статті. Яка структура та розміри клітини? Які функції вона виконує в організмі?

Клітина – це...

Вченим невідомий певний час виникнення перших живих клітин на нашій планеті. В Австралії було знайдено їхні залишки віком 3,5 мільярда років. Проте точно встановити їхню біогенність так і не вдалося.

Клітина - це найпростіша одиниця у будові багатьох живих організмів. Винятком є ​​лише віруси та віроїди, які належать до неклітинних форм життя.

Клітина - це структура, яка здатна існувати автономно та самовідтворюватися. Її розміри можуть бути різними – від 0,1 до 100 мкм та більше. Однак варто відзначити, що незапліднені яйця пернатих теж можна вважати клітинами. Таким чином, найбільшою за розміром клітиною Землі вважатимуться страусине яйце. У діаметрі воно може сягати 15 сантиметрів.

Наука, що вивчає особливості життєдіяльності та структуру клітини організму, називається цитологією (або клітинною біологією).

Відкриття та дослідження клітини

Роберт Гук – англійський вчений, який відомий усім нам зі шкільного курсу фізики (саме він відкрив закон про деформацію пружних тіл, який був названий його ім'ям). Крім цього, саме він першим побачив живі клітини, розглядаючи через свій мікроскоп зрізи коркового дерева. Вони нагадали йому бджолині стільники, тож він назвав їхній cell, що в перекладі з англійської означає "осередок".

Клітинна структура рослин було підтверджено пізніше (наприкінці XVII століття) багатьма дослідниками. А ось на організми тварин клітинна теорія була поширена лише на початку ХІХ століття. Приблизно тоді вчені серйозно зацікавилися вмістом (структурою) клітин.

Детально розглянути клітину та її структуру дозволили потужні світлові мікроскопи. Вони й досі залишаються основним інструментом у дослідженні цих систем. А поява минулого століття електронних мікроскопів дала можливість біологам вивчати і ультраструктуру клітин. Серед методів їх дослідження також можна виділити біохімічні, аналітичні та препаративні. Також ви можете дізнатися, як виглядає жива клітка - фото наведено у статті.

Хімічна структура клітини

До складу клітини входить безліч різних речовин:

• органогени;
• макроелементи;
• мікро- та ультрамікроелементи;
• вода.

Близько 98% хімічного складу клітини становлять так звані органогени (вуглець, кисень, водень та азот), ще 2% – макроелементи (магній, залізо, кальцій та інші). Мікро- та ультрамікроелементи (цинк, марганець, уран, йод тощо) - не більше 0,01% усієї клітини.

Прокаріоти та еукаріоти: основні відмінності

Виходячи з особливостей структури клітини, всі живі організми на Землі поділяються на два надцарства:

• прокаріоти – більш примітивні організми, які сформувалися еволюційним шляхом;
• еукаріоти – організми, клітинне ядро ​​яких є повністю оформленим (організм людини також відноситься до еукаріотів).

Основні відмінності клітини еукаріотів від прокаріотів:

• більші розміри (10-100 мкм);
• спосіб поділу (мейоз або мітоз);
• тип рибосом (80S-рибосоми);
• тип джгутиків (у клітинах організмів еукаріотів джгутики складаються з мікротрубочок, які оточені мембраною).

Будова клітини еукаріоту

До структури еукаріотичної клітини входять такі органоїди:

• ядро;
• цитоплазма;
• апарат Гольджі;
• лізосоми;
• центріолі;
• мітохондрії;
• рибосоми;
• везикули.

Ядро – це головний структурний елемент клітини еукаріотів. Саме у ньому зберігається вся генетична інформація про конкретний організм (у молекулах ДНК).

Цитоплазма - особлива речовина, в якій міститься ядро ​​та всі інші органоїди. Завдяки спеціальній мережі мікротрубочок, вона забезпечує переміщення речовин усередині клітини.

Апарат Гольджі – це система плоских цистерн, у яких постійно дозрівають білки.

Лізосоми – маленькі тільця з одиночною мембраною, основна функція яких – розщеплювати окремі органоїди клітини.

Рибосоми – універсальні ультрамікроскопічні органоїди, призначенням яких є синтез білків.

Мітохондрії – це своєрідні "легкі" клітини, а також її головне джерело енергії.

Основні функції клітини

Клітина живого організму покликана виконувати кілька найважливіших функцій, які забезпечують життєдіяльність цього організму.

Найважливішою функцією клітини є обмін речовин. Так, саме вона розщеплює складні речовини, перетворюючи їх на прості, а також синтезує складніші сполуки.

Крім цього, всі клітини здатні реагувати на вплив зовнішніх подразнюючих факторів (температура, світло і таке інше). Більшість із них також мають здатність до регенерації (самовідновлення) за допомогою поділу.

Нервові клітини також можуть реагувати на зовнішні подразники шляхом утворення біоелектричних імпульсів.

Усі вищезгадані функції клітини забезпечують життєдіяльність організму.

Висновок

Отже, клітина – це найменша елементарна жива система, яка є основною одиницею у будові будь-якого організму (тварини, рослини, бактерії). У її будові виділяють ядро ​​та цитоплазму, в якій містяться всі органоїди (клітинні структури). Кожен із них виконує свої певні функції.

Розмір клітини коливається у межах - від 0,1 до 100 мікрометрів. Особливості будови та життєдіяльності клітин вивчає спеціальна наука – цитологія.

Зовні люди дуже відрізняються один від одного. Великі та маленькі, високі та низькі, світлошкірі та темношкірі... Придивіться до себе та своїх друзів і ви переконаєтеся, що кожна людина індивідуальна. І все ж таки в основному ми схожі: наші тіла побудовані і функціонують за загальними законами.

Наше тіло, як і тіло всіх багатоклітинних організмів, складається із клітин. Кліток в організмі людини багато мільярдів - це його головний структурний та функціональний елемент.

Кістки, м'язи, шкіра – всі вони побудовані із клітин. Клітини активно реагують на подразнення, беруть участь в обміні речовин, ростуть, розмножуються, мають здатність до регенерації та передачі спадкової інформації.

Клітини нашого організму дуже різноманітні. Вони можуть бути плоскими, круглими, веретеноподібними, мати відростки. Форма залежить від положення клітин в організмі та виконуваних функцій. Розміри клітин також різні: від кількох мікрометрів (малий лейкоцит) до 200 мікрометрів (яйцеклітина). При цьому, незважаючи на таке різноманіття, більшість клітин мають єдиний план будови: складаються з ядра та цитоплазми, що зовні покриті клітинною мембраною (оболонкою).

Ядро є у кожній клітині, крім еритроцитів. Воно несе спадкову інформацію та регулює утворення білків. Спадкова інформація про всі ознаки організму зберігається у молекулах дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК).

ДНК є основним компонентом хромосом. Людина в кожній нестатевій (соматичній) клітині їх 46, а в статевій клітині 23 хромосоми. Хромосоми добре видно лише у період розподілу клітини. При розподілі клітини спадкова інформація у рівних кількостях передається дочірнім клітинам.

Зовні ядро ​​оточує ядерна оболонка, а всередині нього знаходиться одне або кілька ядер, у яких утворюються рибосоми - органоїди, що забезпечують збирання білків клітини.

Ядро занурене в цитоплазму, що складається з гіалоплазми (від грец. «Гіалінос» - прозорий) і органоїдів, що знаходяться в ній, і включень. Гіалоплазма утворює внутрішнє середовище клітини, вона поєднує всі частини клітини між собою, забезпечує їхню взаємодію.

Органоїди клітини – це постійні клітинні структури, що виконують певні функції. Познайомимось із деякими з них.

Ендоплазматична мережа нагадує складний лабіринт, утворений безліччю найдрібніших канальців, бульбашок, мішечків (цистерн). У деяких ділянках на її мембранах розташовані рибосоми, таку мережу називають гранулярною (зернистою). Ендоплазматична мережа бере участь у транспорті речовин у клітині. У гранулярній ендоплазматичній мережі утворюються білки, а в гладкій (без рибосом) - тваринний крохмаль (глікоген) та жири.

Комплекс Гольджі є системою плоских мішечків (цистерн) і численних бульбашок. Він бере участь у накопиченні та транспортуванні речовин, що утворилися в інших органоїдах. Тут також синтезуються складні вуглеводи.

Мітохондрії – органоїди, основною функцією яких є окислення органічних сполук, що супроводжується вивільненням енергії. Ця енергія йде на синтез молекул аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ), яка служить універсальним клітинним акумулятором. Енергію, укладену в ЛТФ, клітини потім використовують на різні процеси своєї життєдіяльності: вироблення тепла, передачу нервових імпульсів, м'язові скорочення та багато іншого.

Лізосоми, невеликі кулясті структури, містять речовини, які руйнують непотрібні, втратили своє значення або пошкоджені частини клітини, а також беруть участь у внутрішньоклітинному травленні.

Зовні клітина вкрита тонкою (близько 0,002 мкм) клітинною мембраною, яка відмежовує вміст клітини від навколишнього середовища. Основна функція мембрани - захисна, але вона сприймає також впливу зовнішньої для клітини середовища. Мембрана не суцільна, вона напівпроникна, через неї вільно проходять деякі речовини, тобто вона виконує і транспортну функцію. Через мембрану здійснюється і зв'язок із сусідніми клітинами.

Ви бачите, що функції органоїдів складні та різноманітні. Вони грають для клітини таку ж роль, як і органи для цілісного організму.

Тривалість життя клітин нашого організму є різною. Так, деякі клітини шкіри живуть 7 днів, еритроцити – до 4 місяців, а от кісткові клітини – від 10 до 30 років.

Перевірте свої знання

1. Назвіть основні органоїди клітини. Яка їхня роль?
2. Якої форми бувають клітини? Від чого це залежить?
3. Яку роль грають у клітині молекули ДНК?
4. Скільки хромосом у статевих та в соматичних клітинах людини?
5. Які функції ядра?
6. Розкажіть про будову та роль ендоплазматичної мережі.
7. Які функції виконує комплекс Гольджі?
8. Чому мітохондрії називають «акумулятором» клітини?
9. Які органоїди беруть участь у руйнуванні та розчиненні частин клітини, що втратили своє значення?

Подумайте

Чому клітину вважають структурним та функціональним елементом тіла?

Клітина – структурна та функціональна одиниця тіла людини, органоїди – постійні клітинні структури, що виконують певні функції.

1. Якої форми бувають клітини? Від чого це залежить?

Форма клітин нашого організму дуже різноманітна: плоскі, круглі, веретеноподібні, звивисті, мати один або кілька відростків або джгутиків, що залежить від розташування клітин в організмі та функцій, що виконуються цими клітинами.

2. Назвіть роль ядра; цитоплазми; клітинної мембрани.

Роль ядра див.

Цитоплазма є живим вмістом клітини і складається з органоїдів, включень та гіалоплазми. Гіалоплазма утворює внутрішнє середовище клітини та забезпечує взаємодію всіх частин клітини між собою; склад гіалоплазми визначає осмотичні властивості клітини Органели (ендоплазматична мережа, комплекс Гольджі, мітохондрії, лізосоми) забезпечують нормальне функціонування клітин зокрема та організму загалом (див. питання 7,8,9,10).

Клітинна мембрана служить зовнішнім каркасом клітини, що обмежує клітину від зовнішнього середовища; основні функції: захисна та транспортна, також мембрана забезпечує зв'язок між клітинами, бере участь у сприйнятті сигналів з навколишнього середовища та передачі їх у клітину (рецептор), бере участь у побудові спеціальних структур клітини (джгутиків, відростків та ін.)

3. Які функції ядра? У яких клітинах людини її немає?

Ядро відповідає за зберігання та передачу спадкової інформації у вигляді постійної структури ДНК; регуляцію всіх процесів життєдіяльності у вигляді системи білкового синтезу. Більшість клітин людини має одне ядро, зустрічаються багатоядерні клітини, без'ядерними є еритроцити.

4. Скільки хромосом у статевих та в соматичних клітинах людини?

Людина в соматичних клітинах міститься подвійний набір хромосом – 23 пари (46 хромосом); у статевих – одинарний (23 хромосоми).

5. Що являє собою цитоплазма? Яка її роль у клітці?

Див. питання 2.

6. Поясніть значення для клітини такої властивості мембрани, як напівпроникність?

Напівпроникність – здатність живих клітин пропускати одні речовини та не пропускати інші. У клітину по градієнту концентрації проникають вода з деякими розчиненими речовинами, необхідними для живлення клітин, назовні виводяться відходи життєдіяльності, що забезпечує підтримку сталості іонного та молекулярного складу клітини.

7. Розкажіть про будову та роль у клітині ендоплазматичної мережі.

Ендоплазматична мережа (ЕПС) є своєрідним лабіринтом з безлічі дрібних канальців, бульбашок, мішечків різної форми і розмірів, стінки яких утворені елементарними біологічними мембранами. Існує 2 типи ендоплазматичної мережі: агранулярну (гладку) та гранулярну (зернисту, що містить рибосоми на поверхні каналів та порожнин). ЕПС забезпечує поділ цитоплазми клітини на відсіки, що перешкоджають змішанню хімічних процесів, що відбуваються в них; забезпечує транспорт речовин як усередині клітини, і між сусідніми клітинами. Зерниста ЕПС накопичує, ізолює для дозрівання та транспортує білки, синтезовані рибосомами на її поверхні, синтезує мембрани клітини; гладка ЕПС синтезує та транспортує ліпіди, складні вуглеводи та стероїдні гормони, виводить з клітини отруйні речовини.

8. Які функції виконує комплекс Гольджі? Як він улаштований?

Комплекс Гольджі (КГ) є системою плоских мішечків (цистерн), від яких відбруньковуються бульбашки, і систему мембранних трубочок, що зв'язують комплекс з каналами і порожнинами гладкої ЕПС. У цистернах КГ накопичуються продукти синтезу, розпаду та речовини, що надійшли до клітини, а також речовини, що виводяться з клітини. Накопичені речовини упаковуються в бульбашки і надходять у цитоплазму, які потім використовуються харчування клітини, або виводяться назовні.

9. Чому мітохондрії називають «акумулятором» клітини?

Основною функцією мітохондрії є окислення органічних речовин, що супроводжуються вивільненням енергії, що йде на утворення молекул АТФ, яка є універсальним клітинним акумулятором.

10. Які органоїди беруть участь у руйнуванні та розчиненні частин клітини, що втратили своє значення?

Такими органелами є лізосоми.

11. Придумайте та складіть схему «Будова тваринна клітина».

12. Згадайте, чим клітина людини відрізняється від клітин рослини; гриби; бактерії.

На відміну від клітин рослин клітини тварин та людини не мають клітинної стінки, хлоропластів, великих вакуолей. Запасним вуглеводом клітин рослин є крохмаль, а клітин тварин – глікоген. Спосіб харчування клітин рослин автотрофний, а клітин тварин гетеротрофний.

Клітини грибів мають клітинну стінку з хітину, великі вакуолі. Більшість клітин грибів є багатоядерними, на відміну від клітин тварин, де більшість клітин одноядерні.

Клітини бактерій на відміну клітин людини не мають оформленого ядра і ядерців, але має мезосоми, які замінюють бактеріям інші мембранні органели. В оболонці деяких бактерій є слизова капсула, якої не буває у клітин людини. У джгутикових клітинах людини (сперматозоїдах) джгутики складної будови, містять мікротрубочки, у бактерії джгутики простої будови. У бактерії клітини діляться бінарним розподілом, рідко – брунькуванням та кон'югацією, у людини – мітозом, мейозом, амітозом.

13. Чому клітину вважають структурним та функціональним елементом тіла?

Організм побудований з великої кількості клітин, кожна з яких виконує свою особливу функцію, але разом вони забезпечують єдине функціонування організму як єдиного цілого. Кожна клітина організму має основні властивості живих організмів загалом: самовідновлення, саморегуляція і самовідтворення.

Клітинна мембрана. Клітина (рис. 1.1) як жива система потребує підтримці певних внутрішніх умов: концентрації різних речовин, температури всередині клітини та ін. її життєдіяльності.

Мал. 1.1.

Клітинна мембрана повинна забезпечувати відмежування вмісту клітини від навколишнього середовища для підтримки необхідної концентрації речовин усередині клітини, водночас вона має бути проникною для постійного обміну речовин між клітиною та середовищем (рис. 1.2). Мембрани також обмежують внутрішні структури клітини. органоїди (Органели) - від цитоплазми. Однак це не просто розділові бар'єри. Клітинні мембрани самі по собі є найважливішим органом клітини, що забезпечує не тільки її структуру, а й багато функцій. Крім поділу клітин між собою та відмежування від зовнішнього середовища мембрани об'єднують клітини у тканини, регулюють обмін між клітиною та зовнішнім середовищем, самі є місцем протікання багатьох біохімічних реакцій, служать передавачами інформації між клітинами.

Мал. 1.2.

За сучасними даними, плазматичні мембрани – це ліпопротеїнові структури (ліпопротеїни – сполуки білкових та жирових молекул). Ліпіди (жири) спонтанно утворюють подвійний шар, а мембранні білки "плавають" у ньому, немов острови в океані. У мембранах присутні кілька тисяч різних білків: структурні, переносники, ферменти та ін. Крім того, між білковими молекулами є пори, крізь які можуть проходити деякі речовини. До поверхні мембрани приєднані спеціальні глікозильні групи, які беруть участь у процесі розпізнавання клітин під час утворення тканин.

Різні типи мембран відрізняються своєю товщиною (зазвичай вона становить від 5 до 10 нм). По консистенції мембрани нагадують оливкову олію. Найважливіша властивість клітинної мембрани – напівпроникність, тобто. здатність пропускати лише певні речовини. Проходження різних речовин через плазматичну мембрану необхідне доставки поживних речовин і кисню в клітину, виведення токсичних відходів, створення різниці концентрації окремих мікроелементів підтримки нервової і м'язової активності. Механізми транспортування речовин через мембрану.

• дифузія - гази, жиророзчинні молекули проникають прямо через плазматичну мембрану, у тому числі полегшена дифузія, коли розчинна у воді речовина проходить через мембрану по особливому каналу;
• осмос – дифузія води через напівнепроникні мембрани у бік нижчої концентрації іонів;
• активний транспорт – перенесення молекул із області з меншою концентрацією в область із більшою за допомогою спеціальних транспортних білків;
• ендоцитоз – перенесення молекул за допомогою бульбашок (вакуолей), що утворюються втягуванням мембрани; розрізняють фагоцитоз (поглинання твердих частинок) та піноцитоз (поглинання рідин) (рис. 1.3);

Мал. 1.3.

Екзоцитоз – процес, зворотний до ендоцитозу; за допомогою нього з клітин можуть виводитися тверді частинки та рідкий секрет (рис. 1.4).

Мал. 1.4.

Дифузія та осмос не вимагають додаткової енергії; активний транспорт, ендоцитоз та екзоцитоз потребують забезпечення енергією, яку клітина отримує при розтепленні засвоєних нею поживних речовин.

Регуляція проходження різних речовин через плазматичну мембрану є однією з найважливіших функцій. Залежно від зовнішніх умов структура мембрани може змінюватися: вона може ставати більш рідкою, активною та проникною. Регулятором проникності мембран є холестерол жироподібна речовина.

Зовнішня структура клітини підтримується щільнішою структурою – клітинною оболонкою. Клітинна оболонка може мати різну будову (бути еластичною, мати жорсткий каркас, щетинки, вусики та ін) і виконувати досить складні функції.

Ядроє у всіх клітинах людського організму, крім еритроцитів. Як правило, клітина містить лише одне ядро, проте є й винятки – наприклад, клітини поперечно-м'язів містять безліч ядер. Ядро має кулясту форму, його розміри коливаються від 10 до 20 мкм (рис. 1.5).

Ядро відмежовано від цитоплазми ядерною оболонкою, що складається з двох мембран - зовнішньої та внутрішньої, аналогічних клітинній мембрані, і вузькій щілини між ними, що містить напіврідке середовище; через пори ядерної оболонки здійснюється інтенсивний обмін речовин між ядром та цитоплазмою. На зовнішній мембрані оболонки розташовано безліч рибосом – органоїдів, які синтезують білок.

Мал. 1.5.

Під ядерною оболонкою знаходиться каріоплазма (ядерний сік), куди надходять речовини з цитоплазми. Каріоплазма містить хромосоми (довгасті структури, що містять ДНК, в яких "записана" інформація про будову білків, специфічних для даної клітини, – спадкова, або генетична, інформація) та ядерця (Округлі структури всередині ядра, в яких відбувається формування рибосом).

Сукупність хромосом, що містяться в ядрі, називають хромосомний набір. Число хромосом у соматичних клітинах парне – диплоїдне (у людини це 44 аутосоми і 2 статеві хромосоми, що визначають статеву приналежність), статеві клітини, що беруть участь у заплідненні, несуть половинний набір (у людини 22 аутосоми і 1 статева хромосома).

Найважливішою функцією ядра є передача генетичної інформації дочірнім клітинам: при розподілі клітини ядро ​​ділиться надвоє, а ДНК, що знаходиться в ньому, копіюється (реплікація ДНК) – це дозволяє кожній дочірній клітині мати повну інформацію, отриману від вихідної (материнської) клітини (див. Розмноження клітин).

Цитоплазма(цитозоль) – драглиста речовина, що містить близько 90% води, в якій розташовані всі органоїди, містяться справжні та колоїдні розчини поживних речовин та нерозчинні відходи метаболічних процесів, протікають біохімічні процеси: гліколіз, синтез жирних кислот, нуклеїнових кислот та інших речовин. Органоїди в цитоплазмі рухаються, цитоплазма сама також здійснює періодичний активний рух - цикл оз.

Клітинні структури(органоїди , або органели) є "внутрішніми органами" клітини (табл. 1.1). Вони забезпечують процеси життєдіяльності клітини, вироблення клітиною певних речовин (секрету, гормонів, ферментів), від їхньої життєдіяльності залежить загальна активність тканин організму, здатність виконувати специфічні для цієї тканини функції. Структури клітини, як і клітина, проходять свої життєві цикли: народжуються (створюються шляхом відтворення), активно функціонують, старіють і руйнуються. Більшість клітин організму здатне відновлюватися на субклітинному рівні за рахунок відтворення та оновлення входять до її структури органоїди.

Мал. 1.6.

Таблиця 1.1

Клітинні органоїди, їх будова та функції

Розмноження клітин

Усі клітини утворюються у вигляді поділу. Цикл життя клітини включає дві стадії: інтерфазу та мітоз. Під час інтерфази маса клітини збільшується (клітина "зростає"). Одні клітини (наприклад, клітини нервової тканини) залишаються в цій стадії, не переходячи в наступну, в інших (клітинах більшості тканин, здатних до зростання та регенерації) при збільшенні маси під час інтерфази подвоюється хромосомна ДНК, і клітина вступає в стадію мітозу ( рис.1.7).

Мітоз підрозділяють на профазу (руйнується ядерна мембрана, хромосоми роз'єднуються і з'єднуються зі спеціальними мікротрубочками, які спрямовуватимуть їх рух до полюсів клітини, що ділиться – центріолів); метафазу (хромосоми вишиковуються по екватору клітини, що ділиться і остаточно розчіплюються); анафазу (хромосоми переміщуються до полюсів клітини); телофазу (клітина ділиться надвоє в екваторіальній площині, нитки веретена руйнуються, навколо хромосом формуються ядерні мембрани). Мітоз отримав назву безстатевого поділу, або клонування: кожна дочірня клітина отримує ідентичний набір хромосом і може знову продовжити зростання та розвиток – перейти в стадію ітерфази. Зазвичай такий процес триває близько години.

Інший тип розмноження – статевий – отримав назву мейозу. Такий різновид поділу клітин дозволяє у результаті двох послідовних поділів, за своїм механізмом близьких до процесів мітозу, утворити гамети – статеві клітини з половинним набором хромосом (по одній хромосомі з кожної пари). При злитті двох батьківських гамет у зиготу (запліднення) спадкова інформація, отримана від двох батьків, об'єднується та лягає в основу розвитку майбутнього організму. Випадковий характер процесів розбіжності хромосом при розподілі клітини та сполуки хромосом чоловічих та жіночих гамет призводить до виникнення нових комбінацій генів та забезпечує варіативність різних ознак біологічного виду. Надалі зигота ділиться шляхом мітозу і розвивається в самостійний організм, що несе ознаки обох батьків у виявленому чи непроявленому вигляді.