Особенности строения прокариотической клетки

Прокариоты – одноклеточные доядерные организмы. Наследственный аппарат представлен одной молекулой ДНК кольцевой формы. ДНК вместе с белками формирует в бактериальной клетке особый комплекс – нуклеоид. Прокариоты являются гаплоидами. Молекулярная масса ДНК соответствует приблизительно 2000 структурных генов. Клетка ограничена двойной плазматической мембраной (наружной и внутренней). Поверх мембраны образуется клеточная стенка. Она состоит из углевода муреина, образующего жесткую решетку. В цитоплазме отсутствуют органеллы мембранного строения. Их функцию выполняют впячивания внутренней мембраны – мезосомы. В цитоплазме имеются рибосомы. Бактерии могут содержаться мелкие молекулы ДНК (плазмиды). Фотосинтезирующие бактерии имеют фотомембраны. Запасные питательные вещества представлены углеводами.

Структурные компоненты клеток эукариот: плазматическая мембрана, цитоплазма, ядро. Их строение. Классификация органоидов и включений.

Эукариотические клетки имеют обособленное ядро, наружную биологическую мембрану – плазмолемму и цитоплазму с органеллами и включениями.

Плазмолемма отделяет содержимое клетки от внешней среды и регулирует движение ионов и макромолекул в клетку и из нее. Плазмолемма имеет жидкостно-мозаичное строение (модель Сингера). Она состоит из двойного фосфолипидного слоя, белков и полисахаридов. Молекулы фосфолипидов представлены неполярными гидрофобными концами и полярными гидрофильными головками, обращенными к внешней среде. Белки расположены мозаично: поверхностные, погруженные и пронизывающие.

На поверхности мембраны находятся олигосахаридные цепи, состоящие из моносахаридных остатков. Их функции:

- распознавание внешних сигналов;

- контакт клеток и образование тканей;

- иммунный ответ.

Клетки растений имеют целлюлозную, а грибов – хитиновую оболочки поверх плазмолеммы. На наружной поверхности плазмолеммы животных клеток находится полисахаридный слой – гликокаликс.

Химический состав клеточной мембраны следующий:

1) белки – 55% (из них до 200 ферментов);

2) липиды – 35%;

3) углеводы – 5-10% (в соединении с простыми или сложными белками).

Функции липидов мембран: структурная, барьерная.

Функции белков мембран: структурная, ферментативная, рецепторная, транспортная.

Функция гликопротеидов – рецепторная.

Свойства мембран: пластичность, полупроницаемость, динамичность.

Функции мембран:

1) структурная (входят в состав большинства органоидов);

2) барьерная (поддерживает постоянство химического состава) и защитная;

3) регуляторная (регуляция обменных процессов);

4) рецепторная;

5) транспортная.

Через плазмолемму осуществляется транспорт веществ в клетку. Транспорт бывает пассивный и активный.

1. Пассивный транспорт происходит без затрат энергии, по градиенту концентрации. Это может быть: диффузия газов, осмотическое движение воды, облегченная диффузия веществ (аминокислот, сахаров, жирных кислот) посредством белков-переносчиков.

2. Активный транспорт идет против градиента концентрации, с затратой энергии. Для него необходимо наличие специальных ионных каналов, ферментов и АТФ. Так работает натрий-калиевый насос. Концентрация калия в клетке выше, чем в околоклеточном пространстве, и, тем не менее, ионы калия поступают в клетку, а ионы натрия выводятся наружу. Ионы натрия формируют на поверхности мембраны положительный заряд, внутри клетки заряд отрицательный по отношению к среде. На каждые 2 поступающие иона К⁺ из клетки выводится 3 иона Na⁺. Заряд на мембране обеспечивает передачу нервного импульса, всасывание питательных веществ ворсинками кишечника, адсорбцию в почечных канальцах.

Mg²⁺/Ca²⁺ насос обеспечивает мышечные сокращения.

Крупномолекулярные соединения белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов проникают внутрь клетки путем эндоцитоза. Различают два вида эндоцитоза: фагоцитоз и пиноцитоз. Фагоцитоз – захватывание мембранной твердых частиц. При этом внутри клетки при участии лизосом образуется пищеварительная вакуоль. Пиноцитоз – поступление жидкостей в клетку.

Выделение из клетки веществ, заключенных в мембрану, называется экзоцитозом.

Поступившие в клетку вещества могут использоваться:

1) для синтеза веществ, необходимых самой клетке (анаболическая система);

2) как источник энергии (катаболическая система).

Цитоплазма – живое содержимое клетки без ядра. В цитоплазме различают гиалоплазму, органеллы и включения.

Гиалоплазма является основным веществом клетки, с которым связаны коллоидные свойства цитоплазмы, ее вязкость, эластичность, сократимость и внутреннее движение. Гиалоплазма состоит из двух фаз: жидкой и твердой. Жидкая фаза представлена коллоидным раствором белков, углеводов, нуклеотидов и ионов неорганических веществ. Твердая фаза представлена микротрабекулярной системой, микротрубочками и микрофиламентами (фибриллы), которые образуют цитоскелет клетки.

Органеллы – это специализированные постоянные компоненты цитоплазмы, обладающие определенным строением и выполняющие ту или иную функцию в жизнедеятельности клетки. Органеллы подразделяют на две группы: общего и специального назначения.

1. Органеллы общего назначения (встречаются во всех видах клеток):

а) мембранного строения (митохондрии, пластиды, комплекс Гольджи, эндоплазматический ретикулум, лизосомы, вакуоли);

б) немембранного строения (рибосомы, клеточный центр).

2. Органеллы специального назначения (характерны для определенного типа клеток): миофибриллы, тонофибриллы, нейрофибриллы, реснички, жгутики и микроворсинки.

Цитоплазматические включения – это непостоянные структуры в цитоплазме, представляющие собой продукты жизнедеятельности клеток. По своему биологическому значению включения могут быть условно разделены на основные группы: трофические, секреторные, специального назначения, экскреторные, пигментные.

Ядро (nucleus, karion) – это постоянный структурный компонент всех клеток эукариот. Оболочка интерфазного ядра состоит из двух элементарных мембран (наружной и внутренней), пространство между которыми называется перинуклеарным. Мембраны имеют поры, через которые идет обмен веществ между ядром и цитоплазмой. Наружная ядерная мембрана переходит в стенки каналов гранулярной эндоплазматической сети, на которой расположены рибосомы.

Нуклеоплазма – однородная масса, заполняющая пространство между структурами ядра. Она содержит белки, нуклеотиды, АТФ и различные виды РНК, а так же хроматин и ядрышки.

Хроматин – комплекс ДНК и гистоновых белков (дезоксирибонуклеопротеид) в отношении 1: 1,3. Выявляется в интерфазном ядре. В процессе митоза спирализованный хроматин образует хромосомы.

Ядрышко – состоит из белков (80%), РНК (до 15%), ДНК (до 12%). Образуется в ядрышковом организаторе на хромосоме. Обеспечивает синтез р-РНК и образование субъединиц рибосом.

Функции ядра: хранение и передача генетической информации, регуляция процессов жизнедеятельности клетки.