Строение клетки животного

Клетка заполнена полужидким веществом – цитоплазмой. Это – ее внутренняя среда. В ней находятся клеточные компоненты и непостоянные включения (запасные питательные элементы и отходы обменных процессов). В составе цитоплазмы присутствуют неорганические и органические вещества, главное из которых – вода. В этой вязкой субстанции протекают процессы клеточного метаболизма.

В цитоплазме вода создает диспергирующую фазу, в которой растворены или взвешены:

• ферментные глобулярные белки;
• фибриллярные компоненты так называемого цитоскелет;
• липиды;
• жирные кислоты;
• нуклеопротеины;
• свободные аминокислоты и соли;
• Ca, Mg, Na и P.

Роль:

• создает среду для подавляющего большинства биохимических реакций;
• обеспечивает их субстратами, содержит ферменты для этих реакций, например, метаболические пути, такие как глюкоза;
• также является «переносчиком», который неизбежно опосредует обмен любого вещества между всеми внутриклеточными конструкции и окружающая среда.

Особенностью цитоплазмы является способность обратимо изменять агрегатные состояния. Ну, иногда он ведет себя как жидкость (золь - полужидкий), иногда он жесткий и гибкий (гель - полутвердый). Эта возможность является следствием коллоидной природы цитоплазмы и имеет большое функциональное значение.

Цитоскелет - (клеточный скелет) представляет собой погруженную в цитоплазму пространственную белковую сеть, которая соединяется с клеточной мембраной и различными органеллами.

Роль:

• распределение органелл в цитоплазме зависит от скелета клетки;
• поддержание правильной формы клетки;
• также позволяет клеткам двигаться;
• участвует в фагоцитозе, секреции белков за пределами клетки;
• делении клетки.

Он состоит из микротрубочек, микрофиламентов и промежуточных филаментов. Микротрубочки - это полые трубочки из тубулина. Микрофиламенты - это нити, состоящие из другого белка - актина. В клетках, принадлежащих к разным тканям, промежуточные филаменты состоят из белков разных типов.

Митохондрия - это органелла, вырабатывающая энергию для клетки, и поэтому ее называют «энергетическим центром клетки». Средняя клетка содержит от нескольких десятков до нескольких сотен митохондрий. Митохондрии могут делиться, и только так их количество в клетке увеличивается; митотически делящаяся клетка отдает соответствующее количество митохондрий каждой дочерней клетке.

Каждая митохондрия состоит из двух белково-липидных мембран - внешней и внутренней. Внутренняя мембрана образует характерные углубления - митохондриальные гребешки. Внутренняя часть митохондрии заполнена митохондриальным матриксом.

Митохондрии имеют собственный генетический материал, который находится в форме кольцевых молекул ДНК, взвешенных в митохондриальном матриксе. Гены, расположенные в мтДНК, кодируют некоторые ферменты, необходимые для правильного функционирования митохондрий. Остальные митохондриальные белки кодируются генами, расположенными в ДНК ядра клетки. Митохондрии также имеют свои собственные рибосомы, которые находятся в митохондриальном матриксе и больше похожи на бактериальные рибосомы, чем на цитоплазматические рибосомы.

В митохондриях есть два важных пути биохимических реакций, которые приводят к выработке энергии, хранящейся в высокоэнергетических связях молекул АТФ. Цикл лимонной кислоты (цикл Кребса) имеет место в митохондриальном матриксе, а реакции дыхательной цепи происходят во внутренней митохондриальной мембране.

Таким образом, митохондрии - органеллы, окисляющие органические вещества и синтезирующие АТФ. Они отделены от цитоплазмы двойной мембраной. Внутренняя часть их оболочки имеет множественные складки (кристы) и содержит митохондриальную ДНК. Кроме того, в ее состав входит РНК, рибосомы и ряд микровключений.

Биологические мембраны (клеточная мембрана) - плазменные мембраны (также называемые биологическими мембраны или белково-липидные мембраны) в основном состоят из фосфолипидов и белков. Молекулы фосфолипидов выстраиваются друг против друга и образуют полужидкую двухслойную липидную мембрану, в которой закреплены мембранные белки.

Биологическую мембрану (клеточную мембрану) образуют два слоя липидных молекул, каждая из которых имеет головку и хвост. В билипидную массу погружены белковые молекулы. Такая система ведет себя как жидкость. Она обладает большим поверхностным натяжением, поэтому способна образовывать замкнутые полости.

Отдельные молекулы белка проходят через мембрану так, что их концы оказываются по обе стороны оболочки. Это – так называемые интегральные белки. Они связываются с химическими элементами, расположенными в околомембранном пространстве, играя важную роль в обменных процессах.

Молекула фосфолипида состоит из двух фрагментов, различающихся сродством к воде: гидрофильной головки и гидрофобного хвоста. Гидрофобный хвост молекулы фосфолипида образован двумя цепями жирных кислот.

Мембранные белкиони принимают участие в транспортировке различных молекул через мембрану, они участвуют в передаче сигналов между клетками и, как структурные белки, придают клеткам правильную форму.

Плазматическая мембрана не является жесткой структурой: фосфолипиды и белки находятся в постоянном движении друг с другом.

Биологические мембраны избирательно проницаемы. Это означает, что не все молекулы могут так легко перемещаться с одной стороны мембраны на другую. Для некоторых молекул плазматические мембраны непроницаемы, а другие молекулы могут транспортироваться через белково-липидную мембрану с помощью специальных белковых транспортеров.

Размер ядра варьируется от 3 до 25 мкм. В большинстве случаев оно имеет овоидную (яйцевидную) или шаровидную форму. Изредка встречаются:

• веретенообразные;
• кольцевидные;
• бобовидные;
• сегментированные;
• палочковидные.

Внутри сосредоточены хромосомы. От цитоплазмы их отделяет ядерная оболочка – кариотека. Она сформирована двумя мембранами. Расстояние между ними называется перинуклиарным пространством. Его ширина колеблется от 20 до 50 нм. На некоторых участках такого промежутка нет. В этом случае образуется пора, через которую происходит избирательный транспорт молекул.

Особым компонентом ядра клетки является хроматин, состоящий из молекул ДНК и белков. Генетическая информация клетки закодирована в ДНК, которая является частью хроматина.

Ядро содержит генетический материал, представленный хромосомами и линейными молекулами ДНК. В нем также находится ядрышко (комплекс рибонуклеопротеидов и белков, расположенных вокруг участков ДНК, содержащих гены рРНК). Его основная задача – образование рибосом.

Основа хромосом – нуклеопротеид хроматин. Он отвечает за реализацию генетической информации.

Ядро клетки - кладезь генетической информации клетки:

1. Гены, обнаруженные в молекулах ядерной ДНК, контролируют большинство жизненных процессов клетки.
2. В ядре клетки происходят процессы чтения генетической информации (транскрипция).
3. Копирование молекул ДНК (репликация).

Ядро клетки окружено двойной белково-липидной мембраной - кариолеммой. Из-за избирательной проницаемости ядерной оболочки жидкость, заполняющая внутреннюю часть ядра (кариолимфа), отличается по своему химическому составу от цитоплазмы.

На стыке внешней и внутренней ядерных мембран есть поры - дыры в ядерной оболочке, окруженные системой особых белков. Крупные молекулы транспортируются через ядерные поры от ядра к цитоплазме и в обратном направлении.

Внутри ядра клетки находится несколько ядер, содержащих участки ДНК, кодирующие рибосомную РНК. Ядра являются местом сборки рибосом белков и молекул рРНК кислоты.

Аппарат Гольджи представлен дискообразными мембранными образованиями, сгруппированными в одной точке. Главная его функция – сортировка белков. Он также участвует в накоплении и выведении веществ, ранее синтезированных в эндоплазматическом ретикулуме, и отвечает за формирование слизистых секретов.

Аппарат Гольджи- состоит из нескольких уложенных друг на друга резервуаров, окруженных множеством пузырей. Цистерны Гольджи представляют собой сплюснутые мешочки, состоящие из единой белково-липидной мембраны.Протеины, образующиеся на грубых рибосомах RE, транспортируются в цистерны Гольджи. В аппарате Гольджи есть ферменты, которые изменяют структуру белковых молекул, присоединяя к ним остатки сахара.

Затем белки упаковываются в транспортные везикулы. Белки, которые секретируются вне клетки, переносятся везикулами к клеточной мембране. Некоторые из прорастающих пузырьков от Гольджи содержат белки, предназначенные для размещения внутри лизосом.

Лизосома – мембранная органелла, внутри которой находятся растворимые гидролитические ферменты. Она обеспечивает переваривание макромолекул внутри клетки. Это могут быть захваченные при эндоцитозе вещества, бактерии или ненужные клеточные структуры. Лизосомы самостоятельно секретируют свое содержимое и участвуют в метаболизме.

Лизосомы похожи на небольшие пузырьки, ограниченные единой белково-липидной мембраной и взвешенные в цитоплазме. Лизосомы содержат ферменты, которые переваривают белки, жиры, сахара и нуклеиновые кислоты. Лизосомальные ферменты наиболее активны в кислой среде. Лизосомы участвуют в переваривании молекул, захваченных клеткой путем фагоцитоза или эндоцитоза, и в разрушении поврежденных органелл.

Шероховатый эндоплазматический ретикулум (также называемый зернистым ретикулумом) - это система канальцев и цистерн, расположенных в цитоплазме эукариотических клеток. Рибосомы прикрепляются к внешней поверхности шероховатого ретикулума.

Эндоплазматический ретикулум участвует в производстве белков, предназначенных для секреция вне клетки.

Белки, попавшие в канальцы гранулярного ретикулума, проходят через аппарат Гольджи и через секреторные пузырьки, которые транспортируют секретируемые белки к клеточной мембране.

Эндоплазматический ретикулум (ЭПР) – разветвленная система, которая представляет собой сеть канальцев, окруженных мембраной. С участием ретикулума происходит транспорт белков, синтез липидов и стероидов. Он также задействуется при формировании новой оболочки ядра после деления клетки. ЭПР содержит запас кальция, отвечающий за сокращение мышечных клеток.

Эндоплазматический ретикулум делится на:

1. гладкий;
2. шероховатый.

Гладкая эндоплазматическая сеть - это система взаимосвязанных канальцев, построенных, как и другие плазматические мембраны клеток, из фосфолипидов и белков. Он находится в цитоплазме эукариотических клеток и не прикрепляется к гладким канальцам ретикулума, что отличает его от грубого эндоплазматического ретикулума. Кроме того, каналы гладкой сетки отличаются по форме от каналов шероховатой сетки.

Основная задача гладкой эндоплазматической сети - выработка липидов. Кроме того, в гладком ретикулуме происходят реакции детоксикации, то есть нейтрализация токсичных для клетки соединений.

На мембранах эндоплазматической сети и в цитоплазме находятся рибосомы. Это органеллы, служащие для синтеза белка.

Они имеют эллипсоидную или сферическую форму. Рибосомы состоят из специфических РНК, рибосомных белков и ряда низкомолекулярных компонентов.

Клеточный центр (центросома) – немембранная органелла. Она играет ключевую роль в делении клетки, формируя веретено деления. Клеточный центр содержит две цилиндрические структуры – центриоли.