Внатрешна структура на прокариоти. Компаративни карактеристики на клеточната структура на прокариотите и еукариотите

Прокариотски клетки- ова се најпримитивните, многу едноставно структурирани организми кои ги задржуваат карактеристиките на длабоката антика. ДО прокариотски(или преднуклеарни) организми вклучуваат бактерии и сино-зелени алги (цијанобактерии). Врз основа на сличноста на структурата и острите разлики од другите клетки, прокариотите се класифицирани во независно царство на смачкани клетки.

Ајде да ја погледнеме структурата прокариотска клеткакористејќи бактерии како пример. Генетскиот апарат на прокариотската клетка е претставен со ДНК на еден кружен хромозом, се наоѓа во цитоплазмата и не е ограничен од него со мембрана. Овој аналог на јадрото се нарекува нуклеоид. ДНК не формира комплекси со протеини и затоа сите гени кои се дел од хромозомот „работат“, т.е. од нив континуирано се читаат информации.

Прокариотска клеткаопкружен со мембрана што ја одвојува цитоплазмата од клеточниот ѕид, формирана од сложена, високополимерна супстанција. Во цитоплазмата има малку органели, но се присутни бројни мали рибозоми (бактериските клетки содржат од 5.000 до 50.000 рибозоми).

Структура на прокариотска клетка

Во цитоплазмата на прокариотската клетка се пробиваат мембрани кои го формираат ендоплазматскиот ретикулум; содржи рибозоми кои вршат синтеза на протеини.

Внатрешноста на клеточниот ѕид на прокариотската клетка е претставена со плазма мембрана, чии испакнатини во цитоплазмата формираат мезозоми, кои се вклучени во изградбата на клеточните прегради, репродукцијата и се место на прицврстување на ДНК. Дишењето кај бактериите се јавува во мезозомите, а кај сино-зелените алги во цитоплазматските мембрани.

Многу бактерии депонираат резервни материи во клетката: полисахариди, масти, полифосфати. Резервните супстанции, кога се вклучени во метаболизмот, можат да го продолжат животот на клетката во отсуство на надворешни извори на енергија.

(1-клеточен ѕид, 2-надворешна цитоплазматска мембрана, 3-хромозом (кружна молекула на ДНК), 4-рибозом, 5-мезозом, 6-инвагинација на надворешната цитоплазматска мембрана, 7-вакуоли, 8-флагели, 9 купишта мембрани, во кои се јавува фотосинтеза)

Како по правило, бактериите се размножуваат со делење на два дела. По издолжувањето на ќелијата, постепено се формира попречна преграда, која се поставува во правец однадвор кон внатре, потоа клетките ќерки се распрснуваат или остануваат поврзани во карактеристични групи - синџири, пакети итн. Бактерија - колиНа секои 20 минути го удвојува својот број.

Бактериите се карактеризираат со формирање на спори. Започнува со одвојување на дел од цитоплазмата од матичната клетка. Одвоениот дел содржи еден геном и е опкружен со цитоплазматска мембрана. Потоа околу спорот расте клеточен ѕид, често повеќеслоен. Кај бактериите, сексуалниот процес се јавува во форма на размена на генетски информации помеѓу две клетки. Сексуалниот процес ја зголемува наследната варијабилност на микроорганизмите.

Повеќето живи организми се обединети во суперкралството на еукариотите, кое го вклучува царството на растенија, габи и животни. Еукариотските клетки се поголеми прокариотски клетки, се состои од површински апарат, јадро и цитоплазма.

Еукариотска клетка

Еукариотски(еукариотски)клетките содржат јадрокоординирање на виталната активност на клетката, во која се наоѓа наследниот апарат на телото и бројни органоиди, извршувајќи различни функции. Повеќето еукариоти се аероби, односно користат атмосферски кислород за енергетскиот метаболизам.

Најочигледно Разликата помеѓу прокариотите и еукариотите е во тоа што вторите имаат јадро, што се рефлектира во имињата на овие групи: „карио“ се преведува од старогрчки како јадро, „про“ - пред, „еу“ - добро. Оттука, прокариотите се преднуклеарни организми, еукариотите се нуклеарни.

Сепак, ова е далеку од единствената и можеби не главната разлика помеѓу прокариотските организми и еукариотите. Прокариотските клетки воопшто немаат мембрански органели.(со ретки исклучоци) - митохондрии, хлоропласти, комплекс Голџи, ендоплазматичен ретикулум, лизозоми. Нивните функции се вршат со израстоци (инвагинации) на клеточната мембрана, на која се наоѓаат различни пигменти и ензими кои обезбедуваат витални процеси.

Прокариотите немаат хромозоми карактеристични за еукариотите. Нивниот главен генетски материјал е нуклеоид, обично обликуван како прстен. Во еукариотските клетки, хромозомите се комплекси на ДНК и хистонски протеини (игра важна улогаво пакување на ДНК). Овие хемиски комплекси се нарекуваат хроматин. Нуклеоидот на прокариотите не содржи хистони, а молекулите на РНК поврзани со него му даваат облик.

Еукариотските хромозоми се наоѓаат во јадрото. Кај прокариотите, нуклеоидот се наоѓа во цитоплазмата и обично е прикачен на едно место за клеточната мембрана.

Покрај нуклеоидот, прокариотските клетки имаат различни количини плазмиди- нуклеоиди значително помали по големина од главниот.

Бројот на гени во нуклеоидот на прокариотите е помал од редот на големината отколку во хромозомите. Еукариотите имаат многу гени кои вршат регулаторна функција во однос на другите гени. Ова им овозможува на еукариотските клетки на повеќеклеточниот организам кои ги содржат истите генетски информации да се специјализираат; со менување на вашиот метаболизам, реагирајте пофлексибилно на промените во надворешните и внатрешно опкружување. Структурата на гените е исто така различна. Кај прокариотите, гените во ДНК се распоредени во групи наречени оперони. Секој оперон се транскрибира како една единица.

Исто така, постојат разлики помеѓу прокариотите и еукариотите во процесите на транскрипција и преведување. Најважно е што во прокариотските клетки овие процеси можат да се случат истовремено на една молекула на гласник (гласник) РНК: додека таа сè уште се синтетизира на ДНК, рибозомите веќе „седат“ на неговиот завршен крај и синтетизираат протеин. Во еукариотските клетки, mRNA се подложува на таканаречено созревање по транскрипцијата. И само после тоа може да се синтетизира протеин на него.

Рибозомите на прокариотите се помали (коефициент на седиментација 70S) од оние на еукариотите (80S). Бројот на протеини и РНК молекули во рибозомалните подединици се разликува. Треба да се забележи дека рибозомите (како и генетскиот материјал) на митохондриите и хлоропластите се слични на прокариотите, што може да укаже на нивното потекло од древните прокариотски организми кои завршиле внатре во клетката домаќин.

Прокариотите обично се одликуваат со посложена структура на нивните школки. Покрај цитоплазматската мембрана и клеточниот ѕид, тие имаат и капсула и други структури, во зависност од видот на прокариотскиот организам. Клеточниот ѕид врши потпорна функција и спречува пенетрација штетни материи. Бактерискиот клеточен ѕид содржи муреин (гликопептид). Меѓу еукариотите, растенијата имаат клеточен ѕид (неговата главна компонента е целулоза), а габите имаат хитин.

Прокариотските клетки се делат со бинарна фисија. Тие имаат Бр сложени процесиклеточна делба (митоза и мејоза), карактеристика на еукариотите. Иако пред поделбата нуклеоидот се удвојува, исто како хроматинот во хромозомите. ВО животен циклусКај еукариотите, постои алтернација на диплоидни и хаплоидни фази. Во овој случај, обично преовладува диплоидната фаза. За разлика од нив, прокариотите го немаат ова.

Еукариотските клетки се разликуваат по големина, но во секој случај тие се значително поголеми од прокариотските клетки (десетици пати).

Хранливи материивлегуваат во прокариотските клетки само преку осмоза. Во еукариотските клетки, покрај тоа, може да се забележи и фаго- и пиноцитоза („фаќање“ на храна и течност со помош на цитоплазматската мембрана).

Општо земено, разликата помеѓу прокариотите и еукариотите лежи во јасно посложената структура на вторите. Се верува дека прокариотските клетки настанале преку абиогенезата (долготрајна хемиска еволуција во услови на раната Земја). Еукариотите се појавија подоцна од прокариотите, преку нивното обединување (симбиотски, а исто така и химерични хипотези) или еволуција на поединечни претставници (хипотеза за инвагинација). Комплексноста на еукариотските клетки им овозможи да организираат повеќеклеточен организам и, во процесот на еволуција, да ја обезбедат целата основна разновидност на животот на Земјата.

Табела на разлики помеѓу прокариотите и еукариотите

Прокариотската клетка е многу поедноставна од животинските и растителните клетки. Однадвор е покриен со клеточен ѕид кој врши заштитни, формативни и транспортни функции. Ригидноста на клеточниот ѕид е обезбедена од муреин. Понекогаш бактериската клетка е покриена одозгора со капсула или мукозен слој.

Протоплазмата на бактериите, како онаа на еукариотите, е опкружена плазма мембрана. Сакуларните, тубуларните или ламеларните инвагинации на мембраната содржат мезозоми вклучени во процесот на дишење, бактериохлорофил и други пигменти. Генетскиот материјал на прокариотите не формира јадро, туку се наоѓа директно во цитоплазмата. Бактериската ДНК е единствена кружна молекула, од која секоја се состои од илјадници и милиони нуклеотидни парови. Геномот на бактериска клетка е многу поедноставен од оној на клетките на поразвиените суштества: во просек, бактериската ДНК содржи неколку илјади гени.

Отсутен во прокариотските клетки ендоплазматичен ретикулум, А рибозомиплови слободно во цитоплазмата. Прокариотите немаат митохондриите; Нивните функции делумно ги извршува клеточната мембрана.

Прокариоти

Бактериите се најмалите организми со клеточна структура; нивните големини се движат од 0,1 до 10 микрони. Типична точка за печатење може да прими стотици илјади бактерии со средна големина. Бактериите можат да се видат само преку микроскоп, поради што се нарекуваат микроорганизми или микроби; се проучуваат микроорганизмите микробиологија . Гранката на микробиологијата која ги проучува бактериите се нарекува бактериологија . Оваа наука започна Ентони ван Левенхукво 17 век.

Поради можноста за размена на гени меѓу претставниците разни видовипа дури и родови, доста е тешко да се систематизираат прокариотите. Сè уште не е изградена задоволителна таксономија на прокариоти; сите постоечки системи се вештачки и ги класифицираат бактериите според некоја група карактеристики, без да се води сметка за нивната филогенетска врска. Претходно, бактериите заедно со печуркиИ алгивклучени во подкралството на пониските растенија. Во моментов, бактериите се класифицирани како посебно суперкралство на прокариоти. Најчестиот систем на класификација е Бергеј систем, кој се базира на структурата на клеточниот ѕид.

На крајот на 20 век, научниците открија дека клетките на релативно малку проучена група бактерии - архебактерии – содржи rRNA, различна по структура и од р-РНК на прокариотите и од р-РНК на еукариотите. Структурата на генетскиот апарат на архебактериите (присуство интронии повторување на секвенците, обработка, форма рибозоми) ги доближува до еукариотите; од друга страна, архебактериите имаат и типични карактеристики на прокариотите (отсуство на јадро во клетката, присуство на флагели, плазмиди и гасни вакуоли, големина на rRNA, фиксација на азот). Конечно, архебактериите се разликуваат од сите други организми по структурата на нивниот клеточен ѕид, видот на фотосинтезата и некои други карактеристики. Архебактериите се способни да постојат во екстремни услови (на пример, во топли извори на температури над 100 ° C, во океанските длабочини на притисок од 260 atm, во заситени раствори на сол (30% NaCl)). Некои архебактерии произведуваат метан, други користат сулфурни соединенија за производство на енергија.

Очигледно, архебактериите се многу древна група на организми; „екстремните“ можности укажуваат на условите карактеристични за површината на Земјата во Архејска ера. Се верува дека архебактериите се најблиску до хипотетичките „про-клетки“ кои последователно доведоа до сета разновидност на животот на Земјата.

Неодамна стана јасно дека постојат три главни типа rRNA, претставени, соодветно, првиот - во еукариотските клетки, вториот - во клетките на вистинските бактерии, како и во митохондриитеИ хлоропластиеукариоти, третиот - во архебактерии. Истражувањата во молекуларната генетика не принудија да фрлиме нов поглед на теоријата за потеклото на еукариотите. Сега се верува дека три различни гранки на прокариоти еволуирале истовремено на древната Земја - архебактерии, еубактерии и уркариоти , се карактеризира со различни структури и различни методи за добивање енергија. Укариотите, кои во суштина беа нуклеарно-цитоплазматска компонента на еукариотите, потоа беа вклучени како симбионтипретставници на различни групи на еубактерии, кои се претворија во митохондрии и хлоропласти на идните еукариотски клетки.

Така, класниот ранг претходно доделен за архебактерии е очигледно недоволен. Во моментов, многу истражувачи имаат тенденција да ги поделат прокариотите на две кралства: архебактерии и вистински бактерии (евбактерии ) или дури и одделете ги археабактериите во посебно суперкралство Archaea.

Класификацијата на вистинските бактерии е дадена во шема.

ВО бактериска клеткаНема јадро, хромозомите се слободно лоцирани во цитоплазмата. Покрај тоа, на бактериската клетка и недостасуваат мембрански органели: митохондриите, EPS, Голџи апаратитн. Надворешната страна на клеточната мембрана е покриена со клеточен ѕид.

Повеќето бактерии се движат пасивно, користејќи вода или воздушни струи. Само некои од нив имаат органели за движење - флагели . Прокариотските флагели се многу едноставни по структура и се состојат од протеинот флагелин, кој формира шуплив цилиндар со дијаметар од 10-20 nm. Тие се навртуваат во медиумот, придвижувајќи ја ќелијата напред. Очигледно, ова е единствената структура позната во природата која го користи принципот на тркалото.

Според нивната форма, бактериите се поделени во неколку групи:

коки (имаат тркалезна форма);

бацили (имаат форма во форма на прачка);

спирила (имаат форма на спирала);

вибриони (имаат форма на запирка).

Врз основа на методот на дишење, бактериите се делат на аероби (повеќето бактерии) и анаероби (предизвикувачки агенси на тетанус, ботулизам, гасна гангрена). На првите им треба кислород за да дишат, а на вторите, кислородот е бескорисен, па дури и отровен.

Однесувањето на бактериите не е особено сложено. Хемиските рецептори бележат промени во киселоста на околината и концентрацијата на различни материи: шеќери, амино киселини, кислород. Многу бактерии реагираат на промени во температурата или светлината, а некои бактерии можат да го почувствуваат магнетното поле на Земјата.

Во неповолни услови, бактеријата се покрива со густа обвивка, цитоплазмата е дехидрирана, а виталната активност речиси престанува. Во оваа состојба, бактериските спори можат да останат во длабок вакуум со часови и да толерираат температури од -240 °C до +100 °C.

1. Прокариотската клетка се карактеризира со присуство
А) рибозоми
Б) митохондриите
Б) формирано јадро
Г) плазма мембрана
Г) ендоплазматичен ретикулум
Д) една кружна ДНК

Одговори

2. Прокариотските клетки се разликуваат од еукариотските
А) присуство на рибозоми
Б) отсуство на митохондрии
Б) недостаток на формирано јадро
Г) присуство на плазма мембрана
Г) отсуство на органели на движење
Д) присуство на еден прстенест хромозом

Одговори

3. Воспоставете кореспонденција помеѓу структурата на клетките и нивниот тип: 1-прокариотски, 2-еукариотски
А) немаат формирано јадро
Б) имаат нуклеарна мембрана
Б) диплоидни или хаплоидни
Г) секогаш хаплоиден
Г) немаат митохондрии или голџи комплекс
Д) содржат митохондрии, комплекс Голџи

Одговори

A1 B2 C2 D1 D1 E2

4. Зошто бактериите се класифицирани како прокариоти?
А) содржат јадро во клетката, одвоено од цитоплазмата
Б) се состои од многу диференцирани клетки
Б) имаат еден прстенест хромозом
Г) немаат клеточен центар, комплекс Голџи и митохондрии
Г) немаат јадро изолирано од цитоплазмата
Д) имаат цитоплазма и плазма мембрана

Одговори

5. Бактериска клетка спаѓа во групата на прокариотски клетки, бидејќи таа
А) нема јадро покриено со школка
Б) има цитоплазма
Б) има една молекула на ДНК потопена во цитоплазмата
Г) има надворешна плазма мембрана
Г) нема митохондрии
Д) има рибозоми каде што се јавува биосинтеза на протеини

Одговори

6. Клетките на еукариотските организми за разлика од прокариотските имаат
А) цитоплазма
Б) јадро покриено со школка
Б) молекули на ДНК
Г) митохондриите
Г) густа обвивка
Д) ендоплазматичен ретикулум

Одговори

7. Воспоставете кореспонденција помеѓу карактеристиките на клетката и нејзиниот тип: 1-прокариотска, 2-еукариотска
А) Нема мембрански органели
Б) Постои клеточен ѕид направен од муреин
Б) Наследниот материјал е претставен со нуклеоид
Г) Содржи само мали рибозоми
Г) Наследниот материјал е претставен со линеарна ДНК
Д) Во митохондриите се јавува клеточно дишење

Одговори

A1 B1 C1 D1 D2 E2

8. Прокариотските клетки се разликуваат од еукариотските
А) присуство на нуклеоид во цитоплазмата
Б) присуство на рибозоми во цитоплазмата
Б) Синтеза на АТП во митохондриите
Г) присуство на ендоплазматичен ретикулум
Г) отсуство на морфолошки различно јадро
Д) присуство на инвагинации на плазма мембраната кои вршат функција на мембрански органели

Врз основа на нивната клеточна структура, живите организми се поделени на прокариотИ еукариоти. Клетките на двете се опкружени плазма мембрана, надвор од кои во многу случаи постои клеточен ѕид. Внатре во ќелијата има полутечност цитоплазмата. Сепак, прокариотските клетки се многу поедноставни од еукариотските клетки.

Основен генетски материјал прокариот (од грчки за– пред и карион– јадро) се наоѓа во цитоплазмата во форма на кружна молекула на ДНК. Оваа молекула ( нуклеоид) не е опкружен со нуклеарна обвивка карактеристична за еукариотите и е прикачен на плазма мембраната (сл. 1). Така, прокариотите немаат формирано јадро. Во прилог на нуклеоидот, мала кружна ДНК молекула наречена плазмид. Плазмидите можат да се движат од една клетка во друга и да се интегрираат во главната молекула на ДНК.

Некои прокариоти имаат екстензии на плазма мембраните: мезозоми, ламеларни тилакоиди, хроматофори. Тие содржат ензими вклучени во процесите на фотосинтеза и дишење. Покрај тоа, мезозомите се поврзани со синтезата на ДНК и секрецијата на протеините.

Прокариотските клетки се мали по големина, нивниот дијаметар е 0,3-5 μm. На надворешната страна на плазма мембраната на сите прокариоти (со исклучок на микоплазмите) е клеточен ѕид. Се состои од комплекси на протеини и олигосахариди, распоредени во слоеви, ја штитат клетката и ја одржуваат нејзината форма. Тоа е одвоено од плазма мембраната со мал меѓумембрански простор.

Во цитоплазмата на прокариотите се наоѓаат само немембрански органели рибозоми. Структурата на рибозомите на прокариотите и еукариотите е слична, меѓутоа, рибозомите на прокариотите се помали по големина и не се прикачени на мембраната, туку се наоѓаат директно во цитоплазмата.

Многу прокариоти се подвижни и можат да пливаат или да лизгаат со помош на флагели.

Прокариотите обично се размножуваат со делење на два ( бинарни). На поделбата и претходи многу кратка фаза на удвојување или репликација на хромозомите. Значи, прокариотите се хаплоидни организми.

Прокариотите вклучуваат бактерии и сино-зелени алги или цијанобактерии. Прокариотите се појавиле на Земјата пред околу 3,5 милијарди години и веројатно биле првите клеточни форми на живот, што ги создало современите прокариоти и еукариоти.

Еукариоти (од грчки ew- вистина, карион- јадро) за разлика од прокариотите, имаат формирано јадро опкружено нуклеарна обвивка– двослојна мембрана. Молекулите на ДНК кои се наоѓаат во јадрото се со отворен крај (линеарни молекули). Покрај јадрото, дел од генетските информации се содржани и во ДНК на митохондриите и хлоропластите. Еукариотите се појавија на Земјата пред приближно 1,5 милијарди години.

За разлика од прокариотите, кои се претставени со осамени организми и колонијални форми, еукариотите можат да бидат едноклеточни (на пример, амеба), колонијални (Volvox) и повеќеклеточни организми. Тие се поделени на три големи царства: Животни, Растенија и Габи.

Дијаметарот на еукариотските клетки е 5-80 μm. Како прокариотските клетки, еукариотските клетки се опкружени со плазма мембранасе состои од протеини и липиди. Оваа мембрана делува како селективна бариера, пропустлива за некои соединенија и непропустлива за други. Надвор од плазма мембраната е силна клеточен ѕид, кој кај растенијата се состои главно од целулозни влакна, а кај габите - од хитин. Главната функција на клеточниот ѕид е да обезбеди постојана форма на клетките. Бидејќи плазма мембраната е пропустлива за вода, а растителните и габичните клетки обично доаѓаат во контакт со раствори со помала јонска јачина од јонската јачина на растворот внатре во клетката, водата ќе тече во клетките. Поради ова, волуменот на клетките ќе се зголеми, плазма мембраната ќе почне да се протега и може да пукне. Клеточниот ѕид го спречува клеточното проширување и уништување.

На животните им недостига клеточен ѕид, но надворешниот слој на плазматската мембрана е збогатен со компоненти на јаглени хидрати. Овој надворешен слој на плазма мембраната на животинските клетки се нарекува гликокаликс. Клетките на повеќеклеточните животни не бараат силен клеточен ѕид, бидејќи постојат и други механизми кои обезбедуваат регулирање на волуменот на клетките. Бидејќи клетките на повеќеклеточните животни и едноклеточни организми, кои живеат во морето, се во средина во која вкупната концентрација на јони е блиску до концентрацијата на интрацелуларните јони, клетките не отекуваат или пукаат. Едноклеточните животни кои живеат во свежа вода (амеба, цилијати на влечки) имаат контрактилни вакуоли кои постојано ја отстрануваат водата што влегува во клетката кон надвор.

Структурни компоненти на еукариотска клетка

Внатре во клетката, под плазма мембраната, постојат цитоплазмата. Главната супстанција на цитоплазмата (хијалоплазмата) е концентриран раствор на неоргански и органски соединенија, чии главни компоненти се протеините. Ова колоиден систем, која може да се промени од течна во гел состојба и назад. Значаен дел од цитоплазматските протеини се ензими кои вршат различни хемиски реакции. Се наоѓа во хијалоплазмата органоиди,извршувајќи различни функции во клетката. Органелите можат да бидат мембрански (јадро, апарат Голџи, ендоплазматичен ретикулум, лизозоми, митохондрии, хлоропласти) и немембрански (клеточен центар, рибозоми, цитоскелет).

главната компонента на мембранските органели е мембрана. Биолошките мембрани се градат според општ принцип, Но хемиски составмембраните на различни органели се различни. Сите клеточни мембрани се тенки филмови (дебели 7-10 nm), чија основа е двоен слој липиди (двослоен), наредени така што наелектризираните хидрофилни делови од молекулите се во контакт со медиумот, а хидрофобните остатоци масни киселиниод секој еднослоен се насочени во мембраната и се во контакт еден со друг (сл. 3). Протеинските молекули (интегрални мембрански протеини) се вградени во липидниот двослој на таков начин што хидрофобните делови на протеинската молекула се во контакт со остатоците од масните киселини на липидните молекули, а хидрофилните делови се изложени на околината. Покрај тоа, дел од растворливите (не-мембрански протеини) се поврзуваат со мембраната главно поради јонски интеракции (протеини на периферната мембрана). Фрагментите од јаглени хидрати се исто така прикачени на многу протеини и липиди во мембраните. Така, биолошки мембрани- Тоа се липидни филмови во кои се вградени интегрални протеини.

Една од главните функции на мембраните е да создадат граница помеѓу клетката и околината и различните оддели на клетката. Липидниот двослој е пропустлив главно за соединенија и гасови растворливи во масти; хидрофилните супстанции се транспортираат преку мембрани користејќи специјални механизми: ниска молекуларна тежина - преку различни носители (канали, пумпи, итн.) и висока молекуларна тежина - преку процеси егзо-И ендоцитоза(сл. 4).

Ориз. 4. Шема на пренос на супстанција преку мембраната

На ендоцитозаодредени материи се сорбираат на површината на мембраната (поради интеракција со мембранските протеини). Во овој момент, се формира инвагинација на мембраната во цитоплазмата. А вијалата што го содржи пренесеното соединение потоа се одвојува од мембраната. Така, ендоцитоза– е пренос на високомолекуларни соединенија во клетката надворешна средина, опкружен со дел од мембрана. Обратен процес, тоа е егзоцитоза- Ова е пренос на супстанции од клетката кон надвор. Настанува со фузија со плазма мембраната на везикула исполнета со транспортирани материи. соединенија со висока молекуларна тежина. Мембраната на везикулата се спојува со плазма мембраната, а нејзината содржина се излева.

Каналите, пумпите и другите транспортери се молекули на интегрални мембрански протеини кои обично формираат пора во мембраната.

Покрај функциите за одвојување на просторот и обезбедување селективна пропустливост, мембраните се способни да сензорираат сигнали. Оваа функција ја вршат рецепторни протеини кои ги врзуваат сигналните молекули. Индивидуалните мембрански протеини се ензими кои вршат специфични хемиски реакции.

Јадро - голема клеточна органела, опкружена со нуклеарна обвивка и обично има сферична форма. Има само едно јадро во клетката, и иако има мултинуклеарни клетки (клетки на скелетни мускули, некои габи) или оние без јадро (еритроцити и тромбоцити на цицачи), овие клетки произлегуваат од мононуклеарни прекурсорни клетки.

Главната функција на кернелот е складирање, пренос и продажба на генетски информации. Овде, молекулите на ДНК се дуплираат, како резултат на што, при делење, ќерките клетки го добиваат истиот генетски материјал. Во јадрото, користејќи поединечни делови од молекулите на ДНК (гени) како матрица, се јавува синтеза на молекули на РНК: информативна (мРНК), транспортна (тРНК) и рибозомална (рРНК), неопходни за синтеза на протеини. Во јадрото, рибозомалните подединици се собрани од молекули и протеини на rRNA, кои се синтетизираат во цитоплазмата и се пренесуваат во јадрото.

Јадрото се состои од нуклеарна обвивка, хроматин (хромозоми), јадро и нуклеоплазма (кариоплазма).

Ориз. 5. Структура на хроматин: 1 – нуклеозом, 2 – ДНК

Под микроскоп, зони на густа материја се видливи во внатрешноста на јадрото - хроматин.Во клетките кои не се делат, рамномерно го пополнува волуменот на јадрото или кондензира на одредени места во форма на погусти области и е добро обоен со основни бои. Хроматинот е комплекс од ДНК и протеини (сл. 5), главно позитивно наелектризирани хистони.

Бројот на молекулите на ДНК во јадрото е еднаков на бројот на хромозомите. Бројот и обликот на хромозомите се единствена карактеристика на еден вид. Секој хромозом содржи една молекула на ДНК, која се состои од две меѓусебно поврзани нишки и обликувана како двојна спирала со дебелина од 2 nm. Неговата должина значително го надминува дијаметарот на ќелијата: може да достигне неколку сантиметри. Молекулата на ДНК е негативно наелектризирана, па може да се преклопи (кондензира) само откако ќе се врзе за позитивно наелектризираните хистонски протеини (сл. 6).

Прво, двојна нишка на ДНК се превртува околу поединечни хистонски блокови, од кои секоја содржи 8 протеински молекули, формирајќи структура „монистра на низа“ со дебелина од околу 10 nm. Зрната се нарекуваат нуклеозоми. Како резултат на формирањето на нуклеозоми, должината на молекулата на ДНК се намалува за приближно 7 пати. Потоа, конецот со нуклеозоми се превиткува, формирајќи структура слична на јаже со дебелина од околу 30 nm. Ова јаже, свиткано во јамки, потоа се врзува за протеините кои ја формираат основата на хромозомот. Како резултат на тоа, се формира структура со дебелина од околу 300 nm. Понатамошната кондензација на оваа структура доведува до формирање на хромозом.

Во периодот помеѓу поделбите, хромозомот делумно се расплетува. Како резултат на ова, поединечни делови од молекулата на ДНК што треба да се изразат во дадена клетка се ослободуваат од протеини и се протегаат, што овозможува да се читаат информации од нив преку синтеза на молекули на РНК.

Јадрото е тип на шаблон ДНК одговорен за синтезата на rRNA и собран во одделни региони на јадрото. Јадрото е најгустата структура на јадрото, не е посебна органела, туку претставува едно од местата на хромозомот. Таа произведува rRNA, која потоа формира комплекс со протеини, формирајќи рибозомални подединици кои влегуваат во цитоплазмата.

Нехистонските нуклеарни протеини формираат структурна мрежа во јадрото. Тој е претставен со слој од фибрили што лежи во основата на нуклеарната обвивка. На него е прикачена интрануклеарна фибрилна мрежа, на која се прикачени хроматинските фибрили.

Нуклеарната обвивка се состои од две мембрани: надворешна и внатрешна, одделени со меѓумембрански простор. Надворешната мембрана е во контакт со цитоплазмата, може да содржи полирибозоми, а самата може да помине во мембраните на ендоплазматскиот ретикулум. Внатрешната мембрана е поврзана со хроматин. Така, нуклеарната обвивка обезбедува фиксација на хромозомскиот материјал во тродимензионалниот простор на јадрото.

Основната обвивка има кружни дупки - нуклеарни пори(Сл. 7). Во областа на порите, надворешната и внатрешната мембрана се затвораат и формираат дупки исполнети со фибрили и гранули. Внатре во порите има комплексен систем на протеини кои обезбедуваат селективно врзување и транспорт на макромолекули. Бројот на нуклеарни пори зависи од интензитетот на клеточниот метаболизам.

Ендоплазматичен ретикулум, или ендоплазматичен ретикулум (ER), е бизарна мрежа од канали, вакуоли, срамнети со земја кеси, меѓусебно поврзани и одвоени од хијалоплазмата со мембрана (сл. 8).

Разликувајте грубоИ мазнаИПР . На мембраните на грубиот ЕР постојат рибозоми(Сл. 9), кои синтетизираат протеини излачувани од клетката или интегрирани во плазма мембраната. Новосинтетизираниот протеин го напушта рибозомот и поминува низ посебен канал во шуплината ендоплазматичен ретикулум, каде што претрпува пост-транслациона модификација, на пример, врзување за јаглени хидрати, протеолитичко расцепување на дел од полипептидниот синџир и формирање на S-S врски помеѓу остатоците од цистеин во синџирот. Овие протеини потоа се транспортираат во комплексот Голџи, каде што се или дел од лизозоми или секреторни гранули. Во двата случаи, овие протеини завршуваат во мембрански везикула (везикула).

Ориз. 9. Шема на синтеза на протеини во груба ЕР: 1 – мала и
2 – голема рибозомална подединица; 3 – молекула на rRNA;
4 – груб ИПР; 5 – ново синтетизиран протеин

На мазната ЕР му недостасуваат рибозоми. Неговата главна функција е синтеза на липиди и метаболизам на јаглени хидрати. Добро е развиен, на пример, во клетките на надбубрежниот кортекс, кои содржат ензими кои обезбедуваат синтеза на стероидни хормони. Во мазната ЕР во клетките на црниот дроб има ензими кои вршат оксидација (детоксикација) на хидрофобни соединенија туѓи за телото, како што се лековите.

Ориз. 10. Апарат Голџи: 1 – везикули; 2 - тенкови

Комплекс Голџи (Сл. 10) се состои од 5-10 рамни мембрански шуплини лоцирани паралелно. Крајните делови на овие структури во форма на диск имаат продолжетоци. Може да има неколку такви формации во ќелијата. Во областа на комплексот Голџи има голем број намембрански везикули. Некои од нив се откачени од терминалните делови на главната структура во форма на секреторни гранули и лизозоми. Некои од малите везикули (везикули) кои носат протеини синтетизирани во грубиот ЕР се движат во комплексот Голџи и се спојуваат со него. Така, комплексот Голџи е вклучен во акумулацијата и понатамошната модификација на производите синтетизирани во грубиот ER и нивното сортирање.

Ориз. 11. Формирање и функции на лизозоми: 1 – фагозом; 2 – пиноцитозна везикула; 3 – примарен лизозом; 4 – Голџи апарат; 5 – секундарен лизозом

Лизозоми - тоа се вакуоли (сл. 11), ограничени со една мембрана, кои пукаат од комплексот Голџи. Внатре има доволно лизозоми кисела средина(pH 4,9-5,2). Постојат хидролитички ензими кои разградуваат различни полимери на кисела pH вредност (протеази, нуклеази, глукозидази, фосфатази, липази). Овие примарни лизозоми се спојуваат со ендоцитни вакуоли кои содржат компоненти што треба да се разградат. Супстанциите кои влегуваат во секундарниот лизозом се разложуваат на мономери и се пренесуваат преку мембраната на лизозомот во хијалоплазмата. Така, лизозомите учествуваат во процесите на интрацелуларното варење.

Митохондриите опкружена со две мембрани: надворешната, која го одвојува митохондрионот од хијалоплазмата и внатрешната, ограничувајќи ја неговата внатрешна содржина. Помеѓу нив има меѓумембрански простор широк 10-20 nm. Внатрешната мембрана формира бројни проекции ( cristas). Оваа мембрана содржи ензими кои обезбедуваат оксидација на амино киселини, шеќери, глицерол и масни киселини формирани надвор од митохондриите (циклус Кребс) и вршат пренос на електрони во респираторниот синџир (дијаграм). Поради трансферот на електрони долж респираторниот синџир од високо на пониско енергетско ниво, дел од ослободената слободна енергија се складира во форма на АТП, универзалната енергетска валута на клетката. Така, главната функција на митохондриите е оксидација на различни супстрати и синтеза на молекули на АТП.

Шема на пренос на два електрони по должината на респираторниот синџир

Внатре во митохондрионот има кружна молекула на ДНК која кодира дел од митохондријалните протеини. Во внатрешниот простор на митохондриите (матрикс) има рибозоми слични на рибозомите на прокариотите, кои обезбедуваат синтеза на овие протеини.

Фактот дека митохондриите имаат своја кружна ДНК и прокариотски рибозоми доведе до хипотезата дека митохондрионот е потомок на древна прокариотска клетка која некогаш влегла во еукариотска клетка и, во процесот на еволуција, преземала одредени функции.

Ориз. 12. Хлоропласти (А) и тилакоидни мембрани (Б)

Пластиди - органели растителна клетка, кои содржат пигменти. ВО хлоропластисодржи хлорофил и каротеноиди, хромопласти– каротеноиди, во леукопластибез пигменти. Пластидите се опкружени со двојна мембрана. Внатре во нив има систем на мембрани во форма на рамни меурчиња наречени тилакоиди(сл. 12). Тилакоидите се наредени во купови што личат на купишта плочи. Пигментите се вградени во тилакоидните мембрани. Нивната главна функција е апсорпција на светлина, чија енергија, со помош на ензими вградени во тилакоидната мембрана, се претвора во градиент на H + јони на тилакоидната мембрана. Како митохондриите, пластидите имаат своја кружна ДНК и рибозоми од прокариотски тип. Очигледно, пластидите се исто така прокариотски организми кои живеат во симбиоза со еукариотските клетки.

Рибозоми се немембранозни клеточни органели кои се наоѓаат и во про- и во еукариотските клетки. Еукариотските рибозоми се поголеми по големина од прокариотските, нивната големина е 25x20x20 nm. Рибозомот се состои од големи и мали подединици соседни една до друга. Помеѓу подединиците во функционалниот рибозом има низа на mRNA.

Секоја рибозомална подединица е направена од rRNA, цврсто спакувана и поврзана со протеини. Рибозомите можат слободно да се лоцираат во цитоплазмата или да бидат поврзани со ER мембрани. Слободните рибозоми можат да бидат единечни, но тие можат да формираат полисоми кога неколку рибозоми се секвенцијално лоцирани на една нишка од mRNA. Главната функција на рибозомите е синтеза на протеини.

Цитоскелет - Ова мускулно-скелетниот системклетки, вклучувајќи протеински филаментозни (фибриларни) формации, кои се рамката на клетката и вршат моторна функција. Цитоскелетните структури се динамични, тие се појавуваат и се распаѓаат. Цитоскелетот е претставен со три типа на формации: меѓунишки(нишки со дијаметар од 10 nm), микрофиламент s (нишки со дијаметар од 5–7 nm) и микротубули. Средните нишки се протеински структури кои не се разгрануваат во форма на нишки, често распоредени во снопови. Нивните протеински составварира во различни ткива: во епителот тие се состојат од кератин, во фибробластите - од виментин, во мускулните клетки- од десмин. Средните филаменти ќе вршат функција на потпорната рамка.

Микрофиламенти - ова се фибриларни структури лоцирани директно под плазма мембраната во форма на снопови или слоеви. Тие се јасно видливи во псевдоподите на амебата, во подвижните процеси на фибробластите и во микровилите на цревниот епител (сл. 13). Микрофиламентите се изградени од контрактилните протеини актин и миозин и се интрацелуларен контрактилен апарат.

Микротубули се дел и од привремените и од трајните клеточни структури. Привремените вклучуваат вретено на делење, елементи на цитоскелетот на клетките помеѓу поделбите, а постојаните вклучуваат цилии, флагели и центриоли на клеточниот центар. Микротубулите се прави, шупливи цилиндри со дијаметар од околу 24 nm; нивните ѕидови се формирани од тркалезни молекули на протеинскиот тубулин. Под електронски микроскоп може да се види дека пресекот на микротубулата е формиран од 13 подединици поврзани во прстен. Микротубулите се присутни во хијалоплазмата на сите еукариотски клетки. Една од функциите на микротубулите е да создадат рамка во клетките. Покрај тоа, мали везикули се движат по микротубули, како на шини.

Центар за клетки се состои од две центриоли лоцирани под прав агол еден на друг и поврзани микротубули. Овие органели во клетките што се делат учествуваат во формирањето на вретеното за делење. Основата на центриолот е 9 тројки микротубули лоцирани околу обемот, формирајќи шуплив цилиндар, широк 0,2 µm и долг 0,3-0,5 µm. Како што клетките се подготвуваат да се делат, центриолите се разминуваат и се удвојуваат. Пред митозата, центриолите учествуваат во формирањето на вретените микротубули. Клетките на повисоките растенија немаат центриоли, но имаат сличен центар за организирање на микротубули.