Страница 8 из 16
в клетки кишечного эпителия и печени нарушает обмен веществ в этих клетках и разрушает их. В результате животные не могут нормально переваривать пищу и при отсутствии лечения погибают. Общность построения всех организмов из клеток, схожих по своему химическому составу, строению и функциям, свидетельствует о единстве происхождения всего живого – едином замысле Творца о создаваемом мире.
Удивительно слаженное функционирование каждой из клеток в огромной их совокупности, составляющей организм, всегда поражало ученых и приводило Их к мысли о Создателе. Один из основателей клеточной теории немецкий ботаник Маттиас Шлейден известен высказыванием: «Именно истинный-то и точный натуралист и не может никогда сделаться материалистом и отрицать душу, свободу, Бога».
А шотландский ботаник Роберт Броун, обнаруживший в клетках ядро (и открывший известное «броуновское движение»), писал: «Познание Бога в мире – это первое движение ума, пробуждающегося от житейской суеты». 1. Кем и когда создавалась клеточная теория? В чем суть открытий Р. Вирхова и К. Бэра? 2. Раскройте основные положения клеточной теории. 3.
Опишите три основных метода изучения состава и строения клеток. 4. Почему ученым важно знать строение и функционирование клеток ? § 8. Оболочка клетки Клетка взаимодействует с окружающей средой и соседними клетками в многоклеточном организме через оболочку. Клеточная оболочка выполняет три основные функции: барьерную, транспортную и рецепторную.
В ее строении различают две части: внешний слой и наружную плазматическую мембрану. Внешний слой. Эта часть оболочки у клеток растений, бактерий, синезеленых водорослей представляет собой очень плотную клеточную стенку. Она служит жестким каркасом для клетки, защищает ее, обеспечивает связь клеток в ткань. В клеточной стенке периодично расположены отверстия для обеспечения свободного проникновения воды, солей, различных питательных веществ.
Благодаря этим отверстиям растение оказывается не простой совокупностью отдельных клеток, а сложным и взаимосвязанным их сообществом. В отличие от клеточных стенок растений наружный слой клеток животных очень тонкий (менее 1 мкм), пластичный и не различим в световом микроскопе. Он называется гликокаликс (<греч. glykys сладкий + лат. callus оболочка)
и состоит из белков и присоединенных к ним молекул сложных углеводов (эти комплексы называют гликопротеинами). Каждому типу клеток соответствуют свои белки и углеводы гликокаликса, и по этим меткам клетки «узнают» друг друга в различных процессах жизнедеятельности. Если клетки печени смешать, к примеру, с клетками почек, то они самостоятельно рассортируются в две отдельные группы.
Из-за индивидуальных различий в структуре гликокаликса пересаженные ткани или органы, как правило, не приживаются. Животная клетка Растительная клетка Клеточная стенка Строение клеточных оболочек Гликокаликс слабо развит в клетках роговицы, хрящей и костей – эти ткани приживаются успешнее. Гликокаликс имеет еще и функцию торможения роста.
Новая клетка растет только до тех пор, пока ее гликокаликс не коснется соседних клеток. Утратой контактных способностей характеризуется большинство клеток злокачественных опухолей: они продолжают расти и после того, как заполнят отведенное для них пространство. Часть белков гликокаликса выполняет рецепторную функцию. Гликокаликс служит также для связи клеток в ткань. Наружная плазматическая мембрана (плазмалемма).
В основе строения клетки лежит мембранный принцип: внутриклеточное пространство пересекает множество мембран, связанных между собой, с мембранами органоидов и ядра. Все мембраны имеют сходное строение. Толщина их очень мала (около 0,01 мкм), поэтому их изучают с помощью электронного микроскопа. Мембраны состоят из липидов и белков. Липиды образуют двойной слой.
Белки погружены в слой липидов на различную глубину или располагаются на его внутренней и внешней поверхностях. К белкам, находящимся на внешней стороне наружной мембраны, прикреплены углеводы гликокаликса. Плазмалемма не только отделяет содержимое клетки от внешней среды, но и осуществляет транспорт веществ. Через нее в межклеточное пространство в виде мелких капель выводятся синтезированные для других клеток соединения: белки, углеводы, гормоны, а внутрь поступает вода, ионы солей, органические молекулы.
Вода, ряд ионов и низкомолекулярных соединений могут проникать через мембрану сами по себе – как говорят, пассивно. Перенос сквозь мембрану многих органических молекул — активный, его осуществляют белки-переносчики, встроенные в мембрану; на активный перенос затрачивается энергия АТФ. Обмен веществами между соседними клетками растений обеспечивается канальцами, покрытыми плазматической мембраной.
По этим канальцам из одной клетки в другую поступают различные питательные вещества, углеводы, растворы солей и пр. На поверхности некоторых клеток животных расположены микроворсинки – тонкие выросты мембраны, заполненные цитоплазмой. Большое количество микроворсинок имеют клетки кишечника. Это существенно увеличивает его площадь и облегчает процесс переваривания и всасывания пищи. Фагоцитоз (<греч. phagos пожирающий).
Пластичность наружной мембраны позволяет клетке захватывать внутрь твердые частицы пищи, крупные органические молекулы и бактерии. В результате этого явления, называемого фагоцитозом, формируется пищеварительная вакуоль, в которой захваченные вещества перерабатываются посредством ферментов. Подобным образом амеба и другие простейшие поглощают мелких одноклеточных.
В организмах человека и позвоночных животных лишь немногие клетки активно используют фагоцитоз. К примеру, лейкоциты защищают организм, захватывая болезнетворные бактерии. Явление фагоцитоза открыто русским биологом И. И. Мечниковым и положено им в основу клеточной теории иммунитета. Растения, синезеленые водоросли и бактерии имеют слишком жесткие клеточные стенки, неспособные охватывать пищу, поэтому фагоцитоз для них невозможен. Пиноцитоз (<греч. pino пить).
Так называют у растительных и животных клеток поглощение капель жидкости, содержащих во взвешенном или растворенном состоянии различные вещества. В процессе пиноцитоза плазматическая мембрана не охватывает каплю, а образует впячивание в виде тонкого канальца, через который втягивается жидкость. На фаго- и пиноцитоз клетка затрачивает энергию, получаемую в других процессах.
Пиноцитоз более универсален, этим способом питаются клетки животных, растений и грибов. Фагоцитоз у амебы Макрофаг захватывает бактерию посредством фагоцитоза Фаго- и пиноцитоз иногда называют одним словом – эндоцшпоз, обратный процесс носит название экзоцитоза. 1. Чем различаются оболочки растительных и животных клеток? 2.
Каковы основные функции клеточной оболочки? 3. В чем предназначение гликокаликса? 4. Каким образом вещества поступают в клетку? § 9. Цитоплазма и ее органоиды: эндоплазматическая сеть, митохондрии и пластиды Цитоплазма – внутреннее содержимое клетки, за исключением ядра.
В цитоплазме протекает основная часть обменных процессов организма. В ее состав входят следующие органоиды (органеллы): мембранные – эндоплазматическая сеть, митохондрии, пластиды, комплекс Гольджи, лизосомы; немембранные – рибосомы и клеточный центр. Органоиды – жизненно важные, постоянные составные части цитоплазмы. В цитоплазме содержатся также и непостоянные структуры, которые то появляются, то исчезают в процессе жизнедеятельности. Их называют включениями.
Это могут быть растворы питательных веществ, капельки жира, пигментные гранулы или зерна крахмала. Пространство между органоидами заполнено цитозолем – вязким раствором солей и органических веществ, свободно перемещающихся из одной части клетки в другую. Цитозоль обеспечивает взаимодействие составных частей клетки и содержит: воды 75-80% белков и аминокислот 10-12% углеводов 4-6% липидов 2-3% Цитоплазму пронизывают тонкие белковые трубочки и Нити, составляющие цитоскелет клетки.
Элементы цитоскелета связаны с наружной мембраной клетки, мембранами органоидов и ядра. Благодаря цитоскелету клетки имеют определенную форму. Микротрубочки способны изменять свое положение, удлиняться и укорачиваться, придавая цитоскелету пластичность. Цитоскелет амеб и лейкоцитов крови настолько мобилен, что позволяет им осуществлять фагоцитоз, образовывать ложноножки и пр. Эндоплазматическая сеть (ЭПС)