Что такое эукариотическая клетка определение. Эукариотические и прокариотические клетки: особенности, функции и строение. Общий план строения эукариотической клетки
Характеристика эукариотических клеток
Средняя величина эукариотической клетки – около 13 мкм. Клетка разделена внутренними мембранами на различные компартменты (реакционные пространства). Три вида органелл четко отграничены от остальной протоплазмы (цитоплазмы) оболочкой из двух мембран: клеточное ядро, митохондрии и пластиды. Пластиды служат главным образом для фотосинтеза, а митохондрии – для выработки энергии. Все пласты содержат ДНК в качестве носителя генетической информации.
Цитоплазма содержит различные органеллы, в том числе рибосомы, которые имеются также в пластидах и митохондриях. Все органеллы лежат в матриксе.
Характеристика прокариотических клеток
Средняя величина прокариотических клеток составляет 5 мкм. У них нет никаких внутренних мембран, кроме выпячиваний внутренних мембран и плазматической мембраны. Вместо клеточного ядра имеется нуклеоид, лишенный оболочки и состоящий из одной-единственной молекулы ДНК. Кроме того, бактерии могут содержать ДНК в форме крошечных плазмид, сходных с внеядерными ДНК эукариот.
В прокариотических клетках , способных к фотосинтезу (синезеленые водоросли, зеленые и пурпурные бактерии), имеются различно структурированные крупные выпячивания мембраны – тилакоиды, по своей функции соответствующие пластидам эукариотДля прокариот характерно наличие муреннового мешка – механически прочного элемента клеточной стенки.
Основные компоненты эукариотической клетки. Их строение и функции.
Оболочка обязательно содержит плазматическую мембрану. Кроме нее, у растений и грибов имеется клеточная стенка, а у животных – гликокаликс.
У растений и грибов выделяют протопласт – все содержимое клетки, кроме клеточной стенки.
Цитоплазма – это внутренняя полужидкая среда клетки. Состоит из гиалоплазмы, включений и органоидов. В цитоплазме выделяют экзоплазму (кортикальный слой, лежит непосредственно под мембраной, не содержит органоидов) эндоплазму (внутренняя часть цитоплазмы).
Гиалоплазма (цитозоль) – это основное вещество цитоплазмы, коллоидный раствор крупных органических молекул.Обеспечивает взаимосвязь всех компонентов клетки
В ней происходят основные процессы обмена веществ, например, гликолиз.
Включения – это необязательные компоненты клетки, которые могут появляться и исчезать в зависимости от состояния клетки. Например: капли жира, гранулы крахмала, зерна белка.
Органоиды бывают мембранные и немембранные.
Мембранные органоиды бывают одномембранные (ЭПС, АГ, лизосомы, вакуоли) и двухмембранные (пластиды, митохондрии).
К немембранным органоидам относятся рибосомы и клеточный центр.
Органоиды эукариотической клетки, их строение и функции.
Эндоплазматическая сеть - одномембранный органоид. Представляет собой систему мембран, формирующих «цистерны» и каналы, соединенных друг с другом и ограничивающих единое внутреннее пространство - полости ЭПС. Различают два вида ЭПС: 1) шероховатая, содержащая на своей поверхности рибосомы, и 2) гладкая, мембраны которой рибосом не несут.
Функции: 1) транспорт веществ из одной части клетки в другую, 2) разделение цитоплазмы клетки на компартменты («отсеки»), 3) синтез углеводов и липидов (гладкая ЭПС), 4) синтез белка (шероховатая ЭПС)
Аппарат Гольджи - одномембранный органоид. Представляет собой стопки уплощенных «цистерн» с расширенными краями. С ними связана система мелких одномембранных пузырьков (пузырьки Гольджи). Каждая стопка обычно состоит из 4-х–6-ти «цистерн», является структурно-функциональной единицей аппарата Гольджи и называется диктиосомой.
Функции аппарата Гольджи: 1) накопление белков, липидов, углеводов, 2) «упаковка» в мембранные пузырьки белков, липидов, углеводов, 4) секреция белков, липидов, углеводов, 5) синтез углеводов и липидов, 6) место образования лизосом.
Лизосомы - одномембранные органоиды. Представляют собой мелкие пузырьки содержащие набор гидролитических ферментов. Ферменты синтезируются на шероховатой ЭПС, перемещаются в аппарат Гольджи, где происходит их модификация и упаковка в мембранные пузырьки, которые после отделения от аппарата Гольджи становятся собственно лизосомами. Расщепление веществ с помощью ферментов называют лизисом.
Функции лизосом: 1) внутриклеточное переваривание органических веществ, 2) уничтожение ненужных клеточных и неклеточных структур, 3) участие в процессах реорганизации клеток.
Вакуоли - одномембранные органоиды, представляют собой «емкости», заполненные водными растворами органических и неорганических веществ.Жидкость, заполняющая растительную вакуоль, называется клеточным соком.
Функции вакуоли: 1) накопление и хранение воды, 2) регуляция водно-солевого обмена, 3) поддержание тургорного давления, 4) накопление водорастворимых метаболитов, запасных питательных веществ, 5) окрашивание цветов и плодов и привлечение тем самым опылителей и распространителей семян
Митохондрия ограничена двумя мембранами. Наружная мембрана митохондрий гладкая, внутренняя образует многочисленные складки - кристы. Кристы увеличивают площадь поверхности внутренней мембраны, на которой размещаются мультиферментные системы, участвующие в процессах синтеза молекул АТФ. Внутреннее пространство митохондрий заполнено матриксом. В матриксе содержатся кольцевая ДНК, специфические иРНК, рибосомы прокариотического типа, ферменты цикла Кребса.
Функции митохондрий: 1) синтез АТФ, 2) кислородное расщепление органических веществ.
Пластиды характерны только для растительных клеток. Различают три основных типа пластид: лейкопласты - бесцветные пластиды в клетках неокрашенных частей растений, хромопласты - окрашенные пластиды обычно желтого, красного и оранжевого цветов, хлоропласты - зеленые пластиды.
Хлоропласты. В клетках высших растений хлоропласты имеют форму двояковыпуклой линзы. Хлоропласты ограничены двумя мембранами. Наружная мембрана гладкая, внутренняя имеет сложную складчатую структуру. Наименьшая складка называется тилакоидом. Группа тилакоидов, уложенных наподобие стопки монет, называется граной. В мембраны тилакоидов встроены фотосинтетические пигменты и ферменты, обеспечивающие синтез АТФ. Главным фотосинтетическим пигментом является хлорофилл, который и обусловливает зеленый цвет хлоропластов.
Внутреннее пространство хлоропластов заполнено стромой . В строме имеются кольцевая ДНК, рибосомы, ферменты цикла Кальвина, зерна крахмала.
Функция хлоропластов : фотосинтез.
Функция лейкопластов : синтез, накопление и хранение запасных питательных веществ.
Хромопласты. В строме имеются кольцевая ДНК и пигменты - каротиноиды, придающие хромопластам желтую, красную или оранжевую окраску.
Функция хромопластов: окрашивание цветов и плодов и тем самым привлечение опылителей и распространителей семян.
Рибосомы - немембранные органоиды, диаметр примерно 20 нм. Рибосомы состоят из двух субъединиц - большой и малой. Химический состав рибосом - белки и рРНК. Молекулы рРНК составляют 50–63% массы рибосомы и образуют ее структурный каркас. Во время биосинтеза белка рибосомы могут «работать» поодиночке или объединяться в комплексы - полирибосомы (полисомы) . В таких комплексах они связаны друг с другом одной молекулой иРНК. Объединение субъединиц в целую рибосому происходит в цитоплазме, как правило, во время биосинтеза белка.
Функция рибосом: сборка полипептидной цепочки (синтез белка).
Цитоскелет образован микротрубочками и микрофиламентами. Микротрубочки - цилиндрические неразветвленные структуры. Основной химический компонент - белок тубулин. Микротрубочки разрушаются под воздействием колхицина. Микрофиламенты - нити, состоят из белка актина. Микротрубочки и микрофиламенты образуют в цитоплазме сложные переплетения.
Функции цитоскелета: 1) определение формы клетки, 2) опора для органоидов, 3) образование веретена деления, 4) участие в движениях клетки, 5) организация тока цитоплазмы.
Клеточный центр включает в себя две центриоли и центросферу. Центриоль представляет собой цилиндр, стенка которого образована девятью группами из трех слившихся микротрубочек. Центриоли объединены в пары, где они расположены под прямым углом друг к другу. Перед делением клетки центриоли расходятся к противоположным полюсам, и возле каждой из них возникает дочерняя центриоль. Они формируют веретено деления, способствующее равномерному распределению генетического материала между дочерними клетками.
Функции: 1) обеспечение расхождения хромосом к полюсам клетки во время митоза или мейоза, 2) центр организации цитоскелета.
Все живые организмы можно разделить на две основные группы: прокариоты и эукариоты. Эти термины происходят от греческого слова karion, означающего ядро. Прокариоты - доядерные организмы, не имеют оформленного ядра. Эукариоты содержат оформленное ядро. К прокариотам относятся бактерии, цианобактерии, миксомицеты, риккетсии и др. организмы; эукариотами являются грибы, растения и животные. Клетки всех эукариот имеют сходное строение. Они состоят из цитоплазмы и ядра , которые вместе представляют собой живое содержимое клетки - протопласт. Цитоплазма представляет собой полужидкое основное вещество или гиалоплазму , вместе с погруженными в нее внутриклеточными структурами - органеллами, выполняющими различные функции (подробнее в таблице ниже). С внешней стороны цитоплазма окружена плазматической мембраной. Растительные и грибные клетки имеют также жесткую клеточную оболочку. В цитоплазме клеток растений и грибов имеются вакуоли - пузырьки, заполненные водой и растворенными в ней различными веществами. Кроме того, в клетке могут находиться включения - запасные питательные вещества или конечные продукты обмена.
| Структура | Особенности организации | Функции |
|---|---|---|
| Плазматическая мембрана (плазмалемма) | Двойной слой липидов и погруженные в него белки | Избирательно регулирует обмен веществ между клеткой и внешней средой. Обеспечивает контакт между соседними клетками |
| Ядро | Имеет двумембранную оболочку, содержит ДНК | Хранение и передача дочерним клеткам генетического материала. Регулирует клеточную активность |
| Митохондрии | Окружена двумембранной оболочкой; внутренняя мембрана образует складки - кристы. Содержит кольцевую ДНК, рибосомы, множество ферментов | Осуществление кислородного этапа клеточного дыхания (синтез АТФ) |
| Пластиды. Содержатся в растительной клетке, клетках некоторых протистов | Двумембранная структура. Производные внутренней мембраны - тилакоиды (содержат хлорофилл в хлоропластах). | Фотосинтез, запасание питательных веществ |
| Эндоплазматический ретикулум (ЭР) | Система уплощенных мембранных мешочков - цистерн, полостей, трубочек | На шереховатом ЭР расположена рибосомы. В его цистернах изолируются и дозревают синтезированные белки. Транспорт синтезированных белков. В мембранах гладкого ЭР осуществляется синтез липидов и стероидов. Синтез мембран |
| Комплекс Гольджи (КГ) | Система плоских одномембранных цистерн, ампулярно расширенных на концах цистерн и пузырьков, отщепляющихся или присоединяющихся к цистернам | Накопление, преобразование белков и липидов, синтез полисахаридов. Образование секреторных пузырьков, выведение веществ за пределы клетки. Образование лизосом |
| Лизосомы | Одномембранные пузырьки, содержащие гидролитические ферменты | Внутриклеточное переваривание, расщепление поврежденных органелл, отмерших клеток, органов |
| Рибосомы | Две субъединицы (большая и малая), состоящие из рРНК и белков | Сборка белковых молекул |
| Центриоли | Система микротрубочек (9x3), построенных из белковых субъединиц | Центры организации микротрубочек (участвуют в образовании цитоскелета, веретена деления клетки, ресничек и жгутиков) |
Все живые организмы в зависимости от наличия ядра можно условно подразделить на две большие категории: прокариоты и эукариоты. Оба эти термина ведут свое происхождение от греческого «karion» - ядро.
Те организмы, которые не имеют ядра, называют прокариотами - доядерными организмами с ядерным веществом в виде включений. Строение несколько иное. В отличие от прокариотов, эукариоты имеют оформленное ядро - это и есть их главное отличие. К прокариотам относят бактерии, цианобактерии, риккетсии и другие организмы. К эукариотам можно отнести представителей Растения и Животные.
Строение различных ядерных организмов сходно. Главные их составляющие - ядро и цитоплазма, которые вместе составляют протопласт. Цитоплазма представляет собой полужидкое основное вещество, или, как ее еще называют, гиалоплазму, в которой находятся клеточные структуры - органеллы, выполняющие различные функции. С внешней стороны цитоплазма окружена плазматической мембраной. Растительные и имеют помимо плазматической мембраны жесткую клеточную оболочку. Цитоплазма и грибов содержит вакуоли - пузырьки, которые заполнены водой с различными растворенными в ней веществами. Помимо этого, в клетке находятся включения в виде запасных питательных веществ или конечных продуктов обмена. Особенности строения эукариотической клетки обусловлены функциями включений, находящихся в клетке.
Строение и функции эукариотической клетки :
- плазматическая мембрана - это двойной липидный слой с погруженными в него белками. Основная функция плазматической мембраны - обмен веществ между самой клеткой и окружающей средой. За счет плазматической мембраны осуществляется и контакт между двумя соседними клетками.
- ядро - этот клеточный элемент имеет двумембранную оболочку. Основная - сохранение наследственной информации - дезоксирибонуклеиновой кислоты. Благодаря ядру регулируется клеточная активность, передается генетический материал дочерним клеткам.
- митохондрии - эти органеллы присутствуют только в растительной и животной клетках. Митохондрии, как и ядро, имеют две мембраны, между которыми есть внутренние складки - кристы. В митохондриях содержится кольцевая ДНК, рибосомы, множество ферментов. Благодаря этим органеллам осуществляется кислородный этап дыхания клетки (синтезируется аденозинтрифосфорная кислота).
- пластиды - имеются лишь в растительной клетке, поскольку их основная функция - осуществление фотосинтеза.
- (ретикулум) - это целая система уплощенных мешочков - цистерн, полостей и трубочек. На эндоплазматическом ретикулуме (шероховатом) располагаются важные органеллы - рибосомы. В цистернах сети изолируются и дозревают белки, которые также транспортируются самой сетью. На мембранах гладкого ретикулума осуществляется синтез стероидов и липидов.
- комплекс Гольджи - система плоских одномембранных цистерн и пузырьков, прикрепленных к расширенным концам цистерн. Функция комплекса Гольджи - накопление и преобразование белков и липидов. Здесь же образуются секреторные пузырьки, выводящие вещества за пределы клетки. Строение эукариотической клетки таково, что клетка имеет собственный механизм выделения отработанных веществ.
- лизосомы - одномембранные пузырьки, которые содержат гидролитические ферменты. Благодаря лизосомам клетка переваривает поврежденные органеллы, отмершие клетки органов.
- рибосомы - бывают двух типов, но основная их функция - сборка молекул белка.
- центриоли - это система микротрубочек, которые построены из белковых молекул. Благодаря центриолям образуется внутренний скелет клетки, она может поддерживать свою постоянную форму.
Строение эукариотической клетки сложнее, чем клетки прокариота. Благодаря наличию ядра, эукариоты имеют возможность передавать генетическую информацию, тем самым обеспечивая постоянство своего вида.
В большинстве случаев эукариотические клетки входят в состав многоклеточных организмов. Однако в природе есть немалое количество одноклеточных эукариот, которые в структурном отношении являются клеткой, а в физиологическом - целым организмом. В свою очередь эукариотические клетки, являющиеся частью многоклеточного организма, не способны к самостоятельному существованию. Их принято делить на клетки растений, животных и грибов. Каждые из них обладают своими особенностями и имеют свои подтипы клеток, формирующие различные ткани.
Несмотря на разнообразие, все эукариоты имеют общего предка, предположительно появившегося в процессе .
В клетках одноклеточных эукариот (простейших) есть структурные образования, выполняющие на клеточном уровне функции органов. Так у инфузорий имеется клеточные рот и глотка, порошица, пищеварительные и сократительные вакуоли.
Во всех эукариотических клетках выделяют , отграниченную от внешней среды . В цитоплазме есть отграниченные от нее уже своими мембранами и различные органоиды клетки. В ядре находится ядрышко, хроматин, ядерный сок. В цитоплазме присутствуют многочисленные (более крупные, чем у прокариот), различные включения.
Для эукариотических клеток характерна высокая упорядоченность внутреннего содержимого. Такая компартментация достигается за счет разделения клетки на части мембранами. Таким образом в клетке достигается разделение биохимических процессов. Молекулярный состав мембран, набор веществ и ионов на их поверхности отличается, что обусловливает их функциональную специализацию.
В цитоплазме присутствуют белки-ферменты гликолиза, обмена сахаров, азотистых оснований, аминокислот и липидов. Из определенных белков происходит сборка микротрубочек. Цитоплазма выполняет объединяющую и каркасную функции.
Включения - это относительно непостоянные компоненты цитоплазмы, представляющие собой запасы питательных веществ, гранулы секрета (продукты для вывода из клетки), балласт (ряд пигментов).
Органеллы постоянны и выполняют жизненно важные функции. Среди них есть органеллы общего значения ( , рибосомы, полисомы, микрофибриллы и , центриоли , и другие ) и специальные у специализировавшихся клеток (микроворсинки, реснички, синаптические пузырьки и др.).
Строение животной эукариотической клетки
Эукариотические клетки способны к эндоцитозу (захвату питательных веществ цитоплазматической мембраной).
Эукариот (если она имеется) другой химической природы по-сравнению с прокариотами. У последних ее основу составляет муреин. У растений - это в основном целлюлоза, а у грибов - хитин.
Генетический материал эукариот содержится в ядре и упакован в хромосомы, которые представляют собой комплекс ДНК и белков (в основном гистонов).
