Види клітинних включень та їх функції

Український державний хіміко-технологічний університет

Кафедра: біології та БЖД

Реферат

З мікробіології

На тему : Види клітинних включень та їх функції

Виконала:

Студентка групи 1БТ-3

Молитва Альона

Перевірела:

Доцент каф. БТ і БЖД

Кілочек Т.П.

Дніпропетровськ 2010

План

Будова і функції оболонки клітини

Хімічний склад клітини. Неорганічні речовини

Тести

1. Будова і функції оболонки клітини

Клітина будь-якого організму, являє собою цілісну живу систему. Вона складається з трьох нерозривно зв'язаних між собою частин: оболонки, цитоплазми і ядра. Оболонка клітини здійснює безпосередню взаємодію з зовнішнім середовищем і взаємодія із сусідніми клітинами (у багатоклітинних організмах).

Оболонка клітини. Оболонка клітини має складну будову. Вона складається з зовнішнього шару і розташованої під ним плазматичної мембрани. Клітини тварин і рослин розрізняються за будовою їхнього зовнішнього шару. У рослин, а також у бактерій, синьо-зелених водоростей і грибів на поверхні клітини розташована щільна оболонка, чи клітинна стінка. У більшості рослин вона складається з клітковини. Клітинна стінка грає винятково важливу роль: вона являє собою зовнішній каркас, захисну оболонку, забезпечує тургор рослинних клітин: через клітинну стінку проходить вода, солі, молекули багатьох органічних речовин.

Зовнішній шар поверхні клітин тварин на відміну від клітинних стінок рослин дуже тонкий, еластичний. Він не видний у світловий мікроскоп і складається з різноманітних полісахаридів і білків. Поверхневий шар тваринних клітин одержав назву глікокалікс.

Глікокалікс виконує насамперед функцію безпосереднього зв'язку клітин тварин із зовнішнім середовищем, із усіма навколишніми її речовинами. Маючи незначну товщину (менше 1 мкм), зовнішній шар клітин тварин не виконує опорної ролі, яка властива клітинним стінкам рослин. Утворення глікокалікса, так само як і клітинних стінок рослин, відбувається завдяки життєдіяльності самих клітин.

Плазматична мембрана. Під глікокаліксом і клітинною стінкою рослин розташована плазматична мембрана (лат. “мембрана»-шкірочка, плівка), що граничить безпосередньо з цитоплазмою. Товщина плазматичної мембрани близько 10 нм, вивчення її будови і функцій можливо тільки за допомогою електронного мікроскопа.

До складу плазматичної мембрани входять білки і ліпіди. Вони мають упорядковане розташування і з'єднані один з одним хімічними взаємодіями. По сучасних поняттях молекули ліпідів у плазматичній мембрані розташовані в два ряди й утворять суцільний шар. Молекули білків не утворюють суцільного шару, вони розташовуються в ліпідах.

Молекули білка і ліпідів рухливі, що забезпечує динамічність плазматичної мембрани.

Плазматична мембрана виконує багато важливих функцій, від яких залежить життєдіяльність клітини. Одна з таких функцій полягає в тому, що вона утворює бар'єр, що відмежовує внутрішній вміст клітини від зовнішнього середовища. Але між клітинами і зовнішнім середовищем постійно відбувається обмін речовин. З зовнішнього середовища в клітину надходить вода, різноманітні солі у формі окремих іонів, неорганічні й органічні молекули. Вони проникають у клітину через дуже тонкі канали плазматичної мембрани. В зовнішнє середовище виводяться продукти, утворені в клітині. Транспорт речовин одна з головних функцій плазматичної мембрани. Через плазматичну мембрану з клітини виводяться продукти обміну, а також речовини, синтезовані в клітині. До числа їх відносяться різноманітні білки, вуглеводи, гормони, що виробляються в клітині різних залоз і виводяться в позаклітинне середовище у формі дрібних крапель.

Клітини, що утворять у багатоклітинних тварин різноманітні тканини ( епітеліальну, м'язову й ін.), з'єднуються один з одним плазматичною мембраною. У місцях з'єднання двох клітин мембрана кожної з них може утворювати складні вирости, що додають з'єднанням особливу міцність.

З'єднання клітин рослин забезпечується шляхом утворення тонких каналів, що заповнені цитоплазмою й обмежені плазматичною мембраною. По таких каналах, що проходить через клітинні оболонки, з однієї клітини в іншу надходять живильні речовини, іони, вуглеводи й інші з'єднання.

На поверхні багатьох клітин тварин, наприклад різних епітеліїв, знаходяться дуже дрібні тонкі вирости цитоплазми, покриті плазматичною мембраною, - мікроворсинки. Найбільша кількість мікроворсинок знаходиться на поверхні кліток кишечнику, де відбувається інтенсивне переварювання й всмоктування перевареної їжі.

Фагоцитоз. Великі молекули органічних речовин, наприклад білків і полісахаридів, частки їжі, бактерії надходять у клітину шляхом фагоцита (греч. “фагео” - пожирати). У фагоциті особисту участь приймає плазматична мембрана. У тім місці, де поверхня клітини стикається з часткою якої-небудь щільної речовини, мембрана прогинається, утворить поглиблення й оточує частку, що у “мембранному упакуванні” занурюється усередину клітини. Утворюється травна вакуоля і в ній переварюються органічні речовини, що надійшли в клітину.

Цитоплазма. Відмежована від зовнішнього середовища плазматичною мембраною, цитоплазма являє собою внутрішнє напіврідке середовище клітин. У цитоплазму еукаріотичних клітин розташовується ядро і різні органоіди. Ядро розташовується в центральній частині цитоплазми. У ній зосереджені різноманітні включення - продукти клітинної діяльності, вакуолі, а також дрібні трубочки і нитки, що утворять кістяк клітини. У складі основної речовини цитоплазми переважають білки. У цитоплазмі протікають основні процеси обміну речовин, вона поєднує ціле ядро і всі органоіди, забезпечує їхню взаємодію, діяльність клітини як єдиної цілісної живої системи.

Ендоплазматическая мембрана. Вся внутрішня зона цитоплазми заповнена численними дрібними каналами і порожнинами, стінки яких являють собою мембрани, подібні по своїй структурі з плазматичною мембраною. Ці канали з'єднуються один з одним і утворять мембрану, що одержала назву ендоплазматической мембрана.

Ендоплазматична мембрана неоднорідна по своїй будові. Відомі два її типи - гранулярна і гладка. На мембранах каналів і порожнин гранулярного типа розташовується безліч дрібних округлих тілець - рибосом, що додають мембранам шорсткуватий вид. Гладка ендоплазматична мембрана не несе рибосом на своїй поверхні.

Ендоплазматична мембрана виконує багато різноманітних функцій. Основна функція гранулярної ендоплазматической мембрани - участь у синтезі білка, що здійснюється в рибосомах.

На мембранах гладкої ендоплазматичної мембрани відбувається синтез ліпідів і вуглеводів. Усі ці продукти синтезу накопичуються в каналах і порожнинах, а потім транспортуються до різних органоїдів клітини, де накопичуються в цитоплазмі як клітинні включення. Ендоплазматична мембрана зв'язує між собою основні органоїди клітини.

Рибосоми. Рибосоми виявлені в клітинах всіх організмів. Це мікроскопічні тільця округлої форми діаметром 15-20 нм. Кожна рибосома складається з двох неоднакових по розмірах частинок, малої і великий.

В одній клітині міститься багато тисяч рибосом, вони розташовуються або на мембранах гранулярної ендоплазматической мембрани, або вільно лежать у цитоплазмі. До складу рибосом входять білки і РНК. Функція рибосом - це синтез білка. Синтез білка - складний процес, що здійснюється не однією рибосомою, а цілою групою, що включає до декількох десятків об'єднаних рибосом. Таку групу рибосом називають полісомой. Синтезовані білки спочатку накопичуються в каналах і порожнинах ендоплазматической мембрани, а потім транспортуються до органоїдів і ділянок клітини. Ендоплазматична мембрана і рибосоми, являють собою єдиний апарат біосинтезу і транспортування білків.

Мітохондрії. У цитоплазмі більшості клітин тварин і рослин містяться дрібні тільця (0,2-7 мкм) - мітохондрії (гречок. «митос» - нитка, «хондрион» - зерно, гранула).

Мітохондрії добре видні у світловий мікроскоп, за допомогою якого можна розглянути їхню форму, розташування, порахувати кількість. Внутрішня будівля мітохондрій вивчена за допомогою електронного мікроскопа. Оболонка мітохондрії складається з двох мембран - зовнішньої і внутрішньої. Зовнішня мембрана гладка, вона не утворить ніяких складок і виростів. Внутрішня мембрана, навпроти, утворює численні складки, що спрямовані в порожнину мітохондрії. Складки внутрішньої мембрани називають кристами (лат. «криста» - гребінь, виріст) Число кристал неоднаково в мітохондріях різних клітин. Їх може бути від декількох десятків до декількох сотень, причому особливо багато кристал у мітохондріях активно функціонуючих клітин, наприклад м'язових.

Мітохондрії називають «силовими станціями» кліток» тому що їхня основна функція - синтез аденозинтрифосфорной кислоти (АТФ). Ця кислота синтезується в мітохондріях клітин всіх організмів і являє собою універсальне джерело енергії, необхідне для здійснення процесів життєдіяльності клітин і цілого організму.

Нові мітохондрії утворяться розподілом вже існуючих у клітці мітохондрій.

Пластиди. У цитоплазмі клітини усіх рослин знаходяться пластиди. У клітинах тваринні пластиди відсутні. Розрізняють три основних типи пластид: зелені - хлоропласти; червоні, жовтогарячі і жовті - хромопласти; безбарвні - лейкопласти.

Хлоропласт. Ці органоїди містяться в клітинах листів і інших зелених органів рослин, а також у різноманітних водоростей. Розміри хлоропластів 4-6 мкм, найбільше часто вони мають овальну форму. У вищих рослин в одній клітині звичайно буває кілька десятків хлоропластів. Зелений колір хлоропластів залежить від змісту в них пігменту хлорофілу. Хлоропласт - основний органоїд клітин рослин, у якому відбувається фотосинтез, тобто утворення органічних речовин (вуглеводів) з неорганічних при використанні енергії сонячного світла.

По будові хлоропласти подібні з мітохондріями. Від цитоплазми хлоропласт відмежована двома мембранами - зовнішньої і внутрішній. Зовнішня мембрана гладка, без складок і виростів, а внутрішня утворює багато складчастих виростів, спрямованих усередину хлоропласта. Тому усередині хлоропласта зосереджена велика кількість мембран, що утворять особливі структури - грани. Вони складені на зразок стопки монет.

У мембранах гранів розташовуються молекули хлорофілу, тому саме тут відбувається фотосинтез. У хлоропластах синтезується АТФ. Між внутрішніми мембранами хлоропласта містяться ДНК, РНК, і рибосоми. Отже, у хлоропластах, так само як і в мітохондріях, відбувається синтез білка, необхідного для діяльності цих органоїдів. Хлоропласти розмножуються розподілом.

Хромопласти знаходяться в цитоплазмі кліток різних частин рослин: у квітках, плодах, стеблах, листах. Присутністю хромопластів порозумівається жовте, жовтогаряче і червоне фарбування віночків квіток, плодів, осінніх листів.

Лейкопласти. знаходяться в цитоплазмі клітин незабарвлених частин рослин, наприклад у стеблах, коренях, бульбах. Форма лейкопластів різноманітна.

Хлоропласти, хромопласти і лейкопласти здатні до взаємному переходу. Так при дозріванні плодів, зміні фарбування листів восени хлоропласти перетворюються в хромопласти, а лейкопласти можуть перетворюватися в хлоропласти, наприклад, при позеленінні бульб картоплі.

Апарат Гольджи. У багатьох клітинах тварин, наприклад у нервових, він має форму складної мережі, розташованої навколо ядра. У клітинах рослин і найпростіших апарат Гольджи представлений окремими тільцями серповидної чи палочковидної форми. Будова цього органоїда подібно до клітин рослинних і тваринних організмів, незважаючи на розмаїтість його форми.

До складу апарата Гольджи входять: порожнини, обмежені мембранами і розташовані групами (по 5-10); великі і дрібні пухирці, розташовані на кінцях порожнин . Усі ці елементи складають єдиний комплекс.

Апарат Гольджи виконує багато важливих функцій. По каналах ендоплазматичної мембрани до нього транспортуються продукти синтетичної діяльності клітини - білки, вуглеводи і жири. Усі ці речовини спочатку накопичуються, а потім у виді великих і дрібних пухирців надходять у цитоплазму або використовуються в самій клітині в процесі її життєдіяльності, або виводяться і використовуються в організмі. Наприклад, у клітинах підшлункової залози ссавців синтезуються травні ферменти, що накопичуються в порожнинах органоїда. Потім утворяться пухирці, наповнені ферментами. Вони виводяться з клітин у протоку підшлункової залози, відкіля перетікають у порожнину кишечнику. Ще одна важлива функція цього органоїда полягає в тому, що на його мембранах відбувається синтез жирів і вуглеводів (полісахаридів), що використовуються в клітині і які входять до складу мембран. Завдяки діяльності апарата Гольджи відбуваються відновлення і ріст плазматичної мембрани.

Лізосоми. Являють собою невеликі округлі тільця. Від цитоплазми кожна лізосома відмежована мембраною. Всередині лізосоми знаходяться ферменти, що розщеплюють білки, жири, вуглеводи, нуклеїнові кислоти.

До харчової частки, що надійшла в цитоплазму, підходять лізосоми, зливаються з нею, і утвориться одну травну вакуоль, усередині якої знаходиться харчова частка, оточена ферментами лізосом. Речовини, що утворилися в результаті переварювання харчової частки, надходять у цитоплазму і використовуються клітиною.

Володіючи здатністю до активного переварювання харчових речовин, лізосоми беруть участь у видаленні частин клітин, що відмирають у процесі життєдіяльності, цілих клітин і органів. Утворення нових лізосом відбувається в клітині постійно. Ферменти, що містяться в лізосомах, як і всякі інші білки синтезуються на рибосомах цитоплазми. Потім ці ферменти надходять по каналах ендоплазматической мембрани до апарата Гольджи, у порожнинах якого формуються лізосоми. У такому виді лізосоми надходять у цитоплазму.

Клітинний центр. У клітинах тварин поблизу ядра знаходиться органоїд, що називають клітинним центром. Основну частину клітинного центра складають маленькі тільця - центріолі, розташовані в невеликій ділянці ущільненої цитоплазми. Кожна центріоля має форму циліндра довжиною до 1 мкм. Центріолі відіграють важливу роль при розподілі клітини; вони беруть участь в утворенні веретена поділу.

Клітинні включення. До клітинних включень відносяться вуглеводи, жири і білки. Усі ці речовини накопичуються в цитоплазмі клітини у виді крапель і зерен різної величини і форми. Вони періодично синтезуються в клітині і використовуються в процесі обміну речовин.

Ядро. Кожна клітина одноклітинних і багатоклітинних тварин, а також рослин містить ядро. Форма і розміри ядра залежать від форми і розміру клітин. У більшості клітин мається одне ядро, і такі клітини називаються одноядерними. Існують також клітини з двома, трьома, з декількома десятками і навіть сотнями ядер. Це - багатоядерні клітини.

Ядерний сік - напіврідка речовина, що знаходиться під ядерною оболонкою і представляє внутрішнє середовище ядра.

2. Хімічний склад клітки. Неорганічні речовини

У мікроскопічній клітині міститься кілька тисяч речовин, що беруть участь у різноманітних хімічних реакціях. Хімічні процеси, що протікають у клітині- одне з основних умов її життя, розвитку і функціонування.

Усі клітини тваринних і рослинних організмів, а також мікроорганізмів подібні по хімічному складі, що свідчить про єдність органічного світу.

Вміст хімічних елементів у клітці

Елементи Кількість (у %) Елементи Кількість (у %)

Кисень65-75Кальцій0,04-2,00

Вуглець15-16Магній0,02-0,03

Водень8-10Натрій0,02-0,03

Азот1,5-3,0Залізо0,01-0,015

Фосфор0,2-1,0Цинк0,0003

Калій0,15-0,4Мідь0,0002

Сірка0,15-0,2Йод0,0001

Хлор0,05-0,1Фтор0,0001

У таблиці приведені дані про атомний склад клітин. З 109 елементів періодичної системи Менделєєва в клітинах виявлена значна їхня більшість. Особливо великий зміст у клітині чотирьох елементів - кисню, вуглецю, азоту і водню. У сумі вони складають майже 98% усього вмісту клітини. Наступну групу складають вісім елементів, зміст яких у клітині обчислюється десятими і сотими частками відсотка. Це сірка, фосфор, хлор, калій, магній, натрій, кальцій, залізо. У сумі вони складають 1.9%. Всі інші елементи містяться в клітині у винятково малих кількостях (менше 0,01%)

Таким чином, у клітині немає яких-небудь особливих елементів, характерних тільки для живої природи. Це вказує на зв'язок і єдність живої і неживої природи. На атомному рівні розходжень між хімічним складом органічного і не органічного світу немає. Розходження виявляються на більш високому рівні організації - молекулярному.

Схема будови клітини