Презентація "Загальний план будови клітини"

Загальний план будови клітини

План: Загальний план будови клітин. Клітинна теорія. Методи цитологічних досліджень. Клітинні мембрани. Цитоплазма. Рибосоми. Одномембранні органели. Двомембранні органели.

1. Загальний план будови клітин. Клітинна теорія. Клітина – це елементарна біологічна система, основна структурна та функціональна одиниця живого, єдине ціле зі структурних компонентів, основними властивостями якої є саморегуляція, самовідтворення та самооновлення. (основна структурно-функціональна одиниця організмів)Отже, сама клітина є: Елементарною біологіною системою, оскільки є межою подільності клітинних організмів, найменшою одиницею їхньої будови. Основною структурною одиницею живого, тому що лежить в основі будови й розвитку клітинних прокаріотичних та еукаріотичних організмів. Єдиним цілим, тому що всі органели клітини функціонально пов’язані між собою і будь-яка органела не може існувати поза клітиною.

Клітина складається з трьох основних частин: Ядро. Цитоплазма. Оболонка Цитоплазма відмежована від зовнішнього середовища або від сусідніх клітин клітинною оболонкою (плазмалемою). Цитоплазма, в свою чергу, складається з гіалоплазми та організованих структур, до яких належать органели і включення. Мозок клітини – ядро. Це - двомембранна органела, яка містить важливі інструкції у вигляді ДНК. Ядро керує всією клітиною. Містить ядерний сік (білки та ДНК), ядерну оболонку (пори).

Де на малюнку ядро та ядерце?

Органели – постійні клітині структури. Кожна із органел виконує певні функції, забезпечуючи ті чи інші процеси життєдіяльності клітини (живлення, рух). Особливості будови тієї чи іншої органели тісно пов'язані з виконуваними нею функціями. На відміну від органел, включення – непостійні структури, тобто можуть з'являтись у процесі життєдіяльності клітини, зникають і знову утворюватись. Це здебільшого запасні сполуки чи кінцеві продукти обміну речовин у вигляді краплин, зерен. Залежно від рівня організації клітин організми діляться на прокаріотів та еукаріотів. 1- ендоплазматична сітка; 2- комплекс Гольджі; 3 – лізосома; 4 – вакуоля; 5 – мітохондрія; 6 – пластида; 7 – рибосома; 8 – клітинний центр;

За кількістю клітин розрізняють: Одноклітинні організми – складаються із однієї клітини, яка виконує всі життєві функції. Колоніальні організми – складаються з багатьох подібних клітин, які здебільшого функціонують незалежно від інших. Багатоклітинні організми – складаються з багатьох клітин, які відрізняються за будовою та функціями й утворюють тканини, органи, системи органів.

Уперше будову клітини спостерігав та описав у 1665 році англійський природодослідник Роберт Гук. Після вдосконалення мікроскопа та проведення серії спостережень він помітив, що корок складається з багатьох порожнистих відділень, розмежованих перетинками. Ці порожнини він назвав клітинами. Уважається, що одноклітинними були перші живі організми Землі. Найбільш древніми з них вважаються бактерії та археї. Багатоклітинність з'являлася кілька разів незалежно. Одноклітинні організми були відкриті Антоні ван Левенгуком.

Створення клітинної теорії – найважливіша подія в біології, один з вирішальних доказів єдності всієї живої природи. Виникнення цитології пов’язано зі створенням клітинної теорії – найбільш широкого та фундаментального з усіх біологічних узагальнень. Сформував її німецький зоолог Т. Шванн у 1838 р., спираючись на праці німецького ботаніка М. Шлейдена. Цю теорію пізніше доповнив німецький вчений Р. Вірхов.

Основні положення клітинної теорії: Клітина – одиниця будови, життєдіяльності, росту й розвитку живих організмів; позаклітинного життя немає;Клітина – єдина система, що складається з безлічі закономірно пов’язаних один з одним елементів, які становлять певне цілісне утворення;Клітини всіх організмів подібні за своїм хімічним складом, будовою та функціями;Нові клітини утворюються лише в результаті поділу вихідних клітин (клітина від клітини);

2. Методи цитологічних досліджень. Мікроскопія (від грецьк. mikros - малий та skopeо - спостерігаю) – вивчення під мікроскопом – є основним методом цитологічних досліджень. Методи дослідження за допомогою світлового (оптичного) мікроскопа називають світловою мікроскопією. Так можна вивчати загальний план будови клітин та їхні окремі органели, розміром не менше ніж 200 нм. Сучасний світловий мікроскоп забезпечує збільшення об'єктів у 2-3 тис. разів. З його допомогою можна побачити великі органели (мітохондрії, хлоропласти).

Клітинні структури дрібніших розмірів (наприклад, рибосоми) відкрито й досліджено за допомогою електронного мікроскопа, винайденого у першій половині ХХ століття. Електронний мікроскоп дає збільшення в сотні тисяч разів (до 500 000 і більше) і дозволяє вивчати ультраструктуру клітин – найдрібніші деталі їхньої будови. Виготовлення препаратів для світлової та електронної мікроскопії – досить складна процедура (тимчасові й постійні препарати).

Іншими методами цитологічних досліджень є:центрифугування (клітину піддають руйнуванню, а потім розділяють суміш органел у центрифузі при високій швидкості обертання; органели осідають на дно пробірки, розподіляючись шарами відповідно до своєї густини; кожен шар можна виділити й дослідити окремо). Цей метод застосовують для вивчення окремих клітинних структур. 1955 року бельгійський учений Крістіан де Дюв завдяки використанню цього методу відкрив лізосоми, за що йому було присуджено Нобелівську премію;

метод "мічених атомів", або авторадіографія (у клітину вводять речовину, в якій один з атомів певного хімічного елемента заміщений його радіоактивним ізотопом; за допомогою спеціальних приладів, здатних фіксувати ці ізотопи, можна простежити за міграцією цих речовин у клітині та їхнім перетворенням);метод культури клітин (ізольовані живі клітини переносять у стерильне поживне середовище, яке схоже на природне для них середовище; за таких умов клітини здатні розмножуватися і виявляти інші ознаки життєдіяльності; змінюючи середовище, можна вивчати його вплив на клітини). Завдяки цьому методу для дослідження токсичної дії певних речовин не гублять лабораторних тварин. Достатньо скористатися клітинами, вирощеними в культурі. На таких модельних системах можна перевіряти дію лікувальних препаратів, стимуляторів, різних фізичних та інших чинників.

метод прижиттєвого вивчення (досліджують живі клітини, їх процеси життєдіяльності – рух цитоплазми, поділ тощо).

3. Клітинні мембрани. Плазматична (біологічна) мембрана — система спеціалізованих структур, яка оточує кожну клітину, визначає її розміри і забезпечує збереження істотних відмінностей між вмістом клітини й зовнішнім середовищем, бо відокремлює органели. Але мембрана — це не просто механічна перегородка, а високоспеціалізований «фільтр», який підтримує різницю концентрацій йонів з обох боків, забезпечує вибіркову проникність (бар'єрну), створення мембранного потенціалу, регуляцію обміну між клітиною і середовищем, рецепцію (розпізнавання), ферментативну активність, адгезію (склеювання, прилипання), дифузію, осмос

Транспортування речовин крізь мембрани. Одна з основних властивостей біологічної мембрани, пов'язаних із наявністю у ній каналів, — її вибіркова проникність (напівпроникність): одні речовини проходять крізь неї важко, інші — легко й навіть у бік більшої концентрації. Це забезпечує процеси дифузії й осмосу (пасивне транспортування), ендо- та екзоцитозу й за участю переносників (активне транспортування)

Пасивний транспорт – такий вид транспорту відбувається за градієнтом концентрації і не вимагає витрат енергії. Дифузія — рух молекул та іонів із місця високої концентрації до місця нижчої або взаємне проникнення молекул речовин (газу, рідини, твердого тіла) одна в одну при безпосередньому, стиканні чи крізь пористу перегородку. Є важливою в життєдіяльності всіх організмів (наприклад, дифузія кисню з легень у кров і з крові в тканини, всмоктування продуктів травлення з кишок, поглинання елементів мінерального живлення кореневими волосками тощо).

Осмос — це процес вирівнювання концентрації двох розчинів, розділених напівпроникною мембраною (оболонкою), переміщенням розчинника з менш концентрованого у більш концентрований розчин.

Активний транспорт – такий різновид транспорту відбувається проти градієнтів концентрації і заряду, тому вимагає витрат енергії (витрачається АТФ). У багатоклітинних організмів на активний транспорт використовується до 40% усієї спожитої енергії. Натрій-калієвий насос – це одна з найдослідженіших систем активного транспорту. Для більшості клітин концентрація іонів Na+ значно менша, ніж у навколишньому середовищі. Для іонів К+ характерне протилежне співвідношення: їх концентрація всередині клітини більша, ніж зовні. Через це іони Na+ завжди намагаються проникнути в клітину, а іони К+ вийти назовні. Вирівнюванню концентрацій цих іонів перешкоджає дія особливої системи клітинної мембрани, що виконує роль насоса, який відкачує іони Na+ з клітини і одночасно закачує іони К+ всередину. За один цикл переносу крізь мембрану проходять три іони Na+ і два іони К+ .https://www.youtube.com/watch?v=8 Haj. O2 HW6e. I

Через свої розміри макромолекули та частки не можуть проникати у клітину за допомогою активного чи пасивного транспорту. У процесі еволюції був вироблений спеціальний механізм, який відповідає за надходження таких великих фрагментів. Для транспорту часток і великих молекул плазматична мембрана утворює невеликих пухирці – везикули (лат. vesicula – “кулька”). У випадку, коли везикули мають досить великі розміри, їх називають вакуолями.

Поглинання речовин (ендоцитоз) відбувається також шляхом фагоцитозу і піноцитозу. Піноцитоз – механізм, за допомогою якого в клітину надходять білки та інші макромолекули, що знаходяться в розчинах. Фагоцитоз – процес аналогічний піноцитозу призначений для надходження твердих частинок в клітину – великих макромолекулярних комплексів, бактерій, вірусів. Явище піноцитозу притаманне тільки еукаріотам. Явище фагоцитозу властиве амебам, деяким іншим найпростішим.

4. Цитоплазма. Цитоплазма складає основну масу клітини – це весь її внутрішній вміст, за винятком ядра. Містить 75-85 % води, 15-25 % білків і багато інших речовин, але в менших кількостях. У сучасній цитології у складі цитоплазми виділяють:цитозоль;цитоскелет.

Цитозоль – це безструктурний цитоплазматичний матрикс або рідка частина цитоплазми, яка знаходиться навколо клітинних компартментів, утворених внутрішніми мембранами. На долю цитозолю припадає близько 55 % загального об’єму клітини. Біля 20 % маси цитозолю припадає на білки. Крім того, тут є нуклеїнові кислоти, моносахариди та інші необхідні клітині речовини. Цитозоль зберігає запаси жиру у вигляді крапель. Цитозоль містить гранули крохмалю, вкриті спеціальними ферментами, які можуть його синтезувати і розщеплювати.

Цитоскелет – це система внутрішньоклітинних трубочок, яка відіграє важливу роль у підтримці форми клітини, у поділі клітини, при транспортуванні речовин, особливо везикул. Встановлено, що компоненти цитоскелету не мають мембран. До їх хімічного складу не входять фосфоліпіди. З’ясовано, що велику роль у побудові цитоскелету відіграють скоротливі білки актин і міозин (вони також є основними компонентами м’язів у тварин). Інший білок цитоскелету – кератин – є складовою частиною волосся і шерсті. До складу цитоскелету входить також білок тубулін. Залежно від розмірів, у будові цитоскелету розрізняють два основні типи трубочок:філаменти – білкові нитки різного діаметра і складу; мікротрубочки – білкові нитки з фіксованим діаметром, зібрані у пучки зі сталою кількістю

Філаменти розрізняються як за хімічним складом, так і за розмірами. Їх поділяють на групи: тонкі філаменти – складаються з актину, діаметр близько 5 нм. Такий розмір знаходиться на межі розрізняючої здатності електронного мікроскопа; товсті філаменти – складаються з міозину, діаметр – 15 нм; змішані філаменти – мають різний хімічний склад.

Функції цитоскелету. Підтримка об'єму і форми клітин. Зміна форми клітин. Система білкових фібрил здатна до скорочення або розтягування. За рахунок цього може відбуватися зміна форми клітин (наприклад, формування псевдоподій у лейкоцитах). Утворення ворсинок і джгутиків у найпростіших. Забезпечення скорочувальної функції м'язових волокон. Актинові філаменти є однією з головних частин скорочувального актиноміозинового комплексу.

Включення. Включення – це непостійні структури клітини, які з’являються в ній і зникають в процесі метаболізму. Розрізняють трофічні, секреторні, екскреторних та пігментні включення. Група трофічних включень об’єднує вуглеводні, ліпідні і білкові включення. Найбільш поширеним представником вуглеводних включень є глікоген – полімер глюкози. Ліпідними включеннями найбільш багаті клітини жирової тканини – ліпоцити, резервують запаси жиру для потреб всього організму. Білкові включення, наприклад, вітелін в яйцеклітинах, накопичується в цитоплазмі у вигляді гранул. Секреторні включення синтезуються в клітинах і виділяються (секретуються) в просвіти протоків (клітини екзокринних залоз), в міжклітинне середовище (гормони, фактори росту та інші), кров, лімфу, міжклітинні простору (гормони). Екскреторні включення – це, як правило, продукти метаболізму клітини, від яких вона повинна звільнитися. До екскреторних включень відносяться також сторонні включення, які випадково, або навмисно (при фагоцитозі бактерій, наприклад,) потрапили в клітину субстрати. Пігментні включення характерні для пігментоцитів. Пігментоцити наявні в дермі шкіри, захищають організм від глибокого проникнення небезпечного для нього ультрафіолетового випромінювання.

5. Рибосоми. Рибосоми – невеликі гранулоподібні сферичні тільця, розміром від 15 до 35 нм. Рибосоми складаються із двох субодиниць, розташовані в цитоплазматичному матриксі або зв'язані з мембранами ендоплазматичної сітки. Субодиниці рибосом утворюються в ядерці, а потім через ядерні пори окремо одна від одної надходять до цитоплазми. Їх кількість у цитоплазмі залежить від синтетичної активності клітини і може складати від сотні до кількох тисяч на одну клітину, їх функцією є синтез білків. Найбільша кількість рибосом виявлена в клітинах, що інтенсивно синтезують білки.

Де на малюнку рибосоми?

6. Одномембранні органели. Ендоплазматична сітка — компонент єдиної вакуолярної системи цитоплазми, система плоских мембранних мішків або трубчастих утворів, з яких формується своєрідна мембранна сітка всередині цитоплазми всіх клітин. Є гранулярна й агранулярна ендоплазматичні сітки. Гранулярна (шорстка) представлена замкненими мембранами, які утворюють сплющені мішечки, цистерни або мають вигляд трубочок. З боку гіалоплазми її мембрани вкриті рибосомами. Агранулярна (гладка) ендоплазматична сітка має подібну будову, але не має рибосом. Ендоплазматична сітка швидко реагує на найменші ушкодження клітини, бере участь у синтезі білка, виконує транспортну роль (по ній пересуваються й розподіляються синтезовані органічні речовини), забезпечує зв'язок між внутрішньоклітинними структурами тощо.

Де на малюнку ендоплазматична сітка(шорстка та гладка)?

Комплекс Гольджі звичайно локалізується поблизу клітинного ядра. Апарат Гольджі складається з цистерн, згрупованих у окремі стосики Гольджі – диктіосоми. Одна диктіосома у типовому випадку містить 6 цистерн, але у нижчих еукаріотів їх кількість може бути до 30. Кількість стосиків Гольджі на одну клітину залежить від типу клітин і коливається у межах від однієї до декількох сотень. Функції комплексу Гольджі: нагромадження і модифікація синтезованих макромолекул;утворення складних секретів і секреторних везикул;синтез і модифікація вуглеводів, утворення глікопротеїдів; КГ відіграє важливу роль у відновленні цитоплазматичної мембрани шляхом утворення мембранних везикул і наступного злиття з клітинною оболонкою; утворення лізосом; Спеціальні функції комплексу Гольджі: формування акросоми сперматозоїда під час cперматогенезу; вітелогенез - процес синтезу і формування жовтка в яйцеклітині.

Де на малюнку комплекс Гольджі?

Лізосоми – дрібні сферичні органоїди клітини діаметром 1 мкм, оточені плазматичною мембраною. Вони містять гідролітичні ферменти, які можуть розщеплювати жири, білки, вуглеводи тощо. Лізосоми беруть участь у перетравлюванні речовин, які надходять у клітину ззовні та компонентів самої клітини, а також таких сторонніх об’єктів як віруси та бактерії. За походженням та функціональними особливостями розрізняють: первинні лізосоми, які щойно утворилися і містять лише гідролітичні ферменти; вторинні лізосоми – результат злиття первинних лізосом з везикулами, що містять матеріали, які потрібно розщепити. Ці везикули можуть утворюватися внаслідок захвату мембранами фрагментів як ззовні, так і всередині клітини.

Пероксисоми — маленькі сферичні тільця, покриті мембраною. Виявляються майже в усіх клітинах еукаріотів. Містить переважно ферменти для руйнування пероксиду водню. (Він утворюється в результаті окиснення деяких органічних речовин, має токсичні для клітини властивості). Пероксисоми беруть участь також у процесі окиснення жирних кислот. Вакуолі – це порожнини в цитоплазмі, оточені мембраною та заповнені рідиною. В еукаріотичних клітинах є різні типи вакуоль. Вакуолі можуть виникати з пухирців, які відокремлюються від ендоплазматичної сітки, або комплексу Гольджі. Вони заповнені водним розчином органічних і неорганічних сполук, серед них – продуктів обміну або пігментів. Вакуоля відмежована від цитоплазми мембраною — тонопластом. Функції вакуоль різноманітні: вони підтримують тургорний тиск, зберігають поживні речовини і накопичують продукти обміну. Скоротливі вакуолі одноклітинних тварин регулюють осмотичний тиск у клітині, беруть участь у виведенні продуктів обміну, а також сприяють надходженню в клітину води.

7. Двомембранні органели. Мітохондрії — двомембранні органели клітин еукаріотів, органели синтезу АТФ. Утворені двома мембранами близько 7 нм завтовшки. Зовнішня мембрана відокремлює мітохондрії від гіалоплазми. Звичайно вона має рівні контури і замкнена. Внутрішня мембрана відмежовує власне внутрішній вміст мітохондрії, її матрикс. Між цими мембранами є міжмембранний простір (щілина), ширина якої 10~20 нм. Внутрішня мембрана робить численні випинання всередину матриксу — плоскі, іноді галузисті гребені — кристи. Основна функція мітохондрій пов'язана з окисненням органічних сполук і використанням вивільнюваної енергії для синтезу АТФ (енергетичні станції клітини або органели клітинного дихання). Звичайно мітохондрії скупчуються поблизу тих ділянок цитоплазми, де виникає потреба в АТФ. У клітинах на відміну від багатьох органел, мітохондрії розмножуються поділом, або фрагментацією, материнських мітохондрій. Вони синтезують важливу для клітини – АТФ енергію!

Де на малюнку мітохондрії?

Характерними компонентами всіх клітин у рослин є пластиди. Це цитоплазматичні структури певної форми, зі специфічною внутрішньою будовою, які є носіями пігментного світлопоглинального комплексу. Розрізняють три типи пластид: зелені — хлоропласти, забарвлені в червоний, оранжевий або жовтий колір — хромопласти та безбарвні — лейкопласти. Колір хлоропластів зумовлений наявністю в них зеленого пігменту хлорофілу. Саме хлоропласти надають зеленого кольору листкам, молодим пагонам, плодам тощо. Хлоропласти містять рибосоми, ДНК, ферменти і крім фотосинтезу здійснюють синтез АТФ із АДФ (фосфорилування), синтез та гідроліз ліпідів, асиміляційного крохмалю і білків, що відкладаються в стромі. Завдяки наявності в хлоропластах ДНК вони, як і мітохондрії, відіграють певну роль в успадковуванні ознак (цитоплазматична спадковість). Різні відтінки листків, а також забарвлення квіток і плодів забезпечуються хромопластами. У хромопластах містяться інші пігменти — каротиноїди. Лейкопласти (найдрібніші) позбавлені пігментів, у них накопичується крохмаль. Особливо багато лейкопластів у коренях, бульбах та інших запасальних частинах рослин.

Домашнє завдання: Біологія (Балан, Вервес, Поліщук) 10 клас §14-16 Біологія і екологія: підруч. для 10 кл. закладів загальної середньої освіти: рівень стандарту/О. А. Андерсон, М. А. Вихренко, А. О. Чернінський. – К. : Школяр, 2018. – 216 с - §22 Тестове завдання (https://learningapps.org/view17101901https://learningapps.org/view1692593 ).