Будова та функції клітини. Клітинна будова організму

Будова та функції ядра

Як правило, еукаріотична клітина має одне ядро, але зустрічаються двоядерні (інфузорії) та багатоядерні клітини (опалина). Деякі високоспеціалізовані клітини вдруге втрачають ядро (еритроцити ссавців, ситоподібні трубки покритонасінних).

Форма ядра - сферична, еліпсоподібна, рідше лопатева, бобоподібна та ін. Діаметр ядра - зазвичай від 3 до 10 мкм.

Будова ядра:
1 – зовнішня мембрана; 2 – внутрішня мембрана; 3 - пори; 4 - ядерце; 5 – гетерохроматин; 6 – еухроматин.

Ядро відмежовано від цитоплазми двома мембранами (кожна їх має типове будова). Між мембранами – вузька щілина, заповнена напіврідкою речовиною. У деяких місцях мембрани зливаються одна з одною, утворюючи пори (3), через які відбувається обмін речовин між ядром та цитоплазмою. Зовнішня ядерна (1) мембрана з боку, зверненої до цитоплазми, покрита рибосомами, що надають їй шорсткість, внутрішня (2) мембрана гладка. Ядерні мембрани є частиною мембранної системи клітини: вирости зовнішньої ядерної мембрани з'єднуються з каналами ендоплазматичної мережі, утворюючи єдину систему каналів, що сполучаються.

Каріоплазма (ядерний сік, нуклеоплазма)- Внутрішній вміст ядра, в якому розташовуються хроматин і одне або кілька ядер. До складу ядерного соку входять різні білки (зокрема ферменти ядра), вільні нуклеотиди.

Ядрішко(4) являє собою щільне округле тільце, занурене в ядерний сік. Кількість ядер залежить від функціонального стану ядра і варіює від 1 до 7 і більше. Ядерця виявляються тільки в ядрах, що не діляться, під час мітозу вони зникають. Ядро утворюється на певних ділянках хромосом, що несуть інформацію про структуру рРНК. Такі ділянки називаються ядерцевим організатором та містять численні копії генів, що кодують рРНК. З рРНК та білків, що надходять з цитоплазми, формуються субодиниці рибосом. Таким чином, ядерце є скупченням рРНК і рибосомальних субодиниць на різних етапах їх формування.

Хроматин- Внутрішні нуклеопротеїдні структури ядра, що фарбуються деякими барвниками і відрізняються формою від ядерця. Хроматин має вигляд глибок, гранул та ниток. Хімічний склад хроматину: 1) ДНК (30-45%); 2) гістонові білки (30-50%); 3) негістонові білки (4-33%); отже, хроматин є дезоксирибонуклеопротеїдним комплексом (ДНП). Залежно від функціонального стану хроматину розрізняють: гетерохроматин(5) та еухроматин(6). Еухроматин – генетично активні, гетерохроматин – генетично неактивні ділянки хроматину. Еухроматин при світловій мікроскопії не помітний, слабо забарвлюється і є деконденсовані (деспіралізовані, розкручені) ділянки хроматину. Гетерохроматин під світловим мікроскопом має вигляд глибок або гранул, що інтенсивно забарвлюється і являє собою конденсовані (спіралізовані, ущільнені) ділянки хроматину. Хроматин – форма існування генетичного матеріалу в інтерфазних клітинах. Під час поділу клітини (мітоз, мейоз) хроматин перетворюється на хромосоми.

Функції ядра: 1) зберігання спадкової інформації та передача її дочірнім клітинам у процесі поділу; 2) регуляція життєдіяльності клітини шляхом регуляції синтезу різних білків; 3) місце утворення субодиниць рибосом.

Яндекс.ДиректУсі оголошення

Хромосоми

Хромосоми- це цитологічні паличкоподібні структури, що являють собою конденсований хроматин і що з'являються в клітині під час мітозу або мейозу. Хромосоми та хроматин – різні форми просторової організації дезоксирибонуклеопротеїдного комплексу, що відповідають різним фазам життєвого циклу клітини. Хімічний склад хромосом такий самий, як і хроматину: 1) ДНК (30-45%); 2) гістонові білки (30-50%); 3) негістонові білки (4-33%).

Основу хромосоми становить одна безперервна дволанцюжкова молекула ДНК; Довжина ДНК однієї хромосоми може досягати кількох сантиметрів. Зрозуміло, що молекула такої довжини не може розташовуватися в клітині у витягнутому вигляді, а піддається укладання, набуваючи певної тривимірної структури, або конформації. Можна виділити такі рівні просторового укладання ДНК та ДНП: 1) нуклеосомний (накручування ДНК на білкові глобули), 2) нуклеомерний, 3) хромомірний, 4) хромонімний, 5) хромосомний.

У процесі перетворення хроматину на хромосоми ДНП утворює не тільки спіралі та суперспіралі, але ще петлі та суперпетлі. Тому процес формування хромосом, який відбувається у профазу мітозу або профазу 1 мейозу, краще називати не спіралізацією, а конденсацією хромосом.

Хромосоми: 1 – метацентрична; 2 – субметацентрична; 3, 4 – акроцентричні. Будова хромосоми: 5 - центромір; 6 – вторинна перетяжка; 7 – супутник; 8 – хроматиди; 9 – теломери.

Метафазна хромосома (хромосоми вивчаються метафазу мітозу) складається з двох хроматид (8). Будь-яка хромосома має первинну перетяжку (центроміру)(5), яка ділить хромосому на плечі. Деякі хромосоми мають вторинну перетяжку(6) та супутник(7). Супутник - ділянка короткого плеча, що відокремлюється вторинною перетяжкою. Хромосоми, що мають супутник, називають супутниковими (3). Кінці хромосом називаються тіломірами(9). Залежно від положення центроміри виділяють: а) метацентричні(рівноплечі) (1), б) субметацентричні(помірковано нерівноплечі) (2), в) акроцентричні(Різко нерівноплечі) хромосоми (3, 4).

Соматичні клітини містять диплоїдний(подвійний - 2n) набір хромосом, статеві клітини - гаплоїдний(Одинарний - n). Диплоїдний набір аскариди дорівнює 2, дрозофіли – 8, шимпанзе – 48, річкового раку – 196. Хромосоми диплоїдного набору розбиваються на пари; хромосоми однієї пари мають однакову будову, розміри, набір генів і називаються гомологічними.

Каріотип- сукупність відомостей про кількість, розміри та будову метафазних хромосом. Ідіограма – графічне зображення каріотипу. У представників різних видів каріотипи різні, одного виду – однакові. Автосоми- хромосоми, однакові для чоловічого та жіночого каріотипів. Статеві хромосоми- Хромосоми, за якими чоловічий каріотип відрізняється від жіночого.

Хромосомний набір людини (2n = 46, n = 23) містить 22 пари аутосом та 1 пару статевих хромосом. Аутосоми розподілені за групами та пронумеровані:

Статеві хромосоми не належать до жодної групи і не мають номера. Статеві хромосоми жінки – ХХ, чоловіки – ХУ. Х-хромосома – середня субметацентрична, У-хромосома – дрібна акроцентрична.

В області вторинних перетяжок хромосом груп D та G знаходяться копії генів, що несуть інформацію про будову рРНК, тому хромосоми груп D та G називаються ядерцетворчими.

Функції хромосом: 1) зберігання спадкової інформації; 2) передача генетичного матеріалу від материнської клітини до дочірніх.

Лекція №9.
Будова прокаріотичної клітини. Віруси

До прокаріотів належать архебактерії, бактерії та синьо-зелені водорості. Прокаріоти- одноклітинні організми, у яких відсутні структурно оформлене ядро, мембранні органоїди та мітоз.

I. Цитологія.

ІІ. Будова клітини:

1. мембрана;

3. цитоплазма:

а) органоїди:

1.ендоплазматична мережа;

2.рибосоми;

3.комплекс Гольджі;

4.лізосоми;

5. клітинний центр;

6.енергетичні органоїди.

б) клітинні включення:

1. вуглеводи;

ІІІ. Функції клітин:

1. розподіл клітини;

2. обмін речовин:

а) пластичний обмін;

б) енергетичний обмін.

3. дратівливість;

4. роль органічних речовин у здійсненні функцій клітини:

б) вуглеводи;

г) нуклеїнові кислоти:

IV. Нові відкриття в області клітини.

V. Хабаровські цитологи.

VI. Висновок

цитологія.

Цитологія (грец. Цитос - клітина, логос - наука) - наука про клітини. Цитологія вивчає будову та хімічний склад клітин, функції клітин в організмі тварин і рослин, розмноження та розвиток клітин, пристосування клітин до умов навколишнього середовища.

Сучасна цитологія – наука комплексна. Вона має тісні зв'язки з іншими біологічними науками, наприклад, з ботанікою, зоологією, фізіологією, вченням про еволюцію органічного світу, а також з молекулярною біологією, хімією, фізикою, математикою.

Цитологія - одна з молодих біологічних наук, її вік близько 100 років. Вік терміну «клітина» налічує близько 300 років.

Досліджуючи клітину як найважливішу одиницю живого, цитологія займає центральне становище у низці біологічних дисциплін. Вивчення клітинного будови організмів було розпочато мікроскопами XVII століття, у ХІХ столітті була створена єдина всім органічного світу клітинна теорія (Т. Шванн, 1839). У ХХ столітті швидкому прогресу цитології сприяли нові методи: електронна мікроскопія, ізотопні індикатори, культивування клітин та ін.

Назва «клітина» запропонував англієць Р. Гук ще 1665 р., але у ХІХ столітті почалося її систематичне вивчення. Незважаючи на те, що клітини можуть входити до складу різних організмів та органів (бактерій, ікринок, еритроцитів, нервів тощо) і навіть існувати як самостійні (найпростіші) організми, в їх будові та функціях виявлено багато спільного. Хоча окрема клітина є найпростішою формою життя, будова її досить складно…

Будова клітини.

Клітини знаходяться в міжклітинній речовині, що забезпечує їх механічну міцність, живлення та дихання. Основні частини будь-якої клітини – цитоплазма та ядро.

Клітина покрита мембраною, що складається з кількох шарів молекул, що забезпечує вибіркову проникність речовин. У цитоплазмі розташовані дрібні структури – органоїди. До органоїдів клітини належать: ендоплазматична мережа, рибосоми, мітохондрії, лізосоми, комплекс Гольджі, клітинний центр.

Мембрана.

Якщо розглядати в мікроскоп клітину якоїсь рослини, наприклад, корінця цибулі, то видно, що вона оточена порівняно товстою оболонкою. Оболонка зовсім іншої природи добре помітна у гігантського аксона кальмара. Але не оболонка вибирає які речовини пускати і які не пускати в аксон. Оболонка клітини служить як би додатковим «земляним валом», який оточує та захищає головну фортечну стіну – клітинну мембрану з її автоматичними воротами, насосами, спеціальними «спостерігачами», пастками та іншими дивовижними пристроями.

«Мембрана – кріпосна стіна клітини», але тільки в тому сенсі, що вона захищає та захищає внутрішній вміст клітини. Рослинну клітину можна відокремити від зовнішньої оболонки. Можна зруйнувати оболонку бактерій. Тоді може здатися, що вони взагалі нічим не відокремлені від навколишнього розчину - це просто шматочки колодця з внутрішніми включеннями.

Нові фізичні методи, передусім електронна мікроскопія, як дозволили з безперечністю встановити наявність мембрани, а й розглянути деякі її деталі.

Внутрішній вміст клітини та її мембрана складаються в основному з тих самих атомів. Ці атоми - вуглець, кисень, водень, азот - розташовані на початку таблиці Менделєєва. На електронній фотографії тонкого зрізу клітини мембрани видно як двох темних ліній. Загальна товщина мембрани може бути точно виміряна з цих знімків. Вона одно всього 70-80 А (1А = 10 -8 див), тобто. у 10 тис. разів менше за товщину людського волосся.

Отже, клітинна мембрана дуже дрібне молекулярне сито. Проте мембрана – дуже своєрідне сито. Її пори швидше нагадують довгі вузькі проходи у фортечній стіні середньовічного міста. Висота та ширина цих проходів у 10 разів менша за довжину. Крім того, в цьому ситі отвори зустрічаються дуже рідко - пори займають у деяких клітин лише одну мільйонну частину площі мембрани. Це відповідає лише одному отвору площі звичайного волосяного сита для просіювання борошна, тобто. зі звичайної погляду мембрана зовсім сито.

Ядро.

Ядро - найбільш помітний і найбільший органоїд клітини, який першим привернув увагу дослідників. Клітинне ядро (лат. Nucleus, грец. Каріон) відкрито в 1831 шотландським ученим Робертом Брауном. Його можна порівняти з кібернетичною системою, де має місце зберігання, переробка та передача в цитоплазму величезної інформації, що міститься в дуже малому обсязі. Ядро відіграє головну роль у спадковості. Ядро виконує також функцію відновлення цілісності клітинного тіла (регенерація), є регулятором життєвих відправлень клітини. Форма ядра найчастіше куляста або яйцеподібна. Найважливішою складовою ядра є хроматин (від грец. хрому – колір, забарвлення) – речовина, добре фарбується ядерними фарбами.

Ядро відокремлено від цитоплазми подвійною мембраною, яка безпосередньо пов'язана з ендоплазматичною мережею та комплексом Гольджі. На ядерної мембрані виявлені пори, якими (як і через зовнішню цитоплазматичну мембрану) одні речовини проходять легше, ніж інші, тобто. пори забезпечують вибіркову проникність мембрани.

Внутрішній вміст ядра складає ядерний сік, що заповнює простір між структурами ядра. У ядрі завжди є одне або кілька ядерців. У ядерці утворюються рибосоми. Тому між активністю клітини та розміром ядерців існує прямий зв'язок: чим активніше протікають процеси біосинтезу білка, тим більше ядерця і, навпаки, у клітинах, де синтез білка обмежений, ядерця або дуже невеликі, або зовсім відсутні.

У ядрі розташовані ниткоподібні утворення – хромосоми. У ядрі клітини тіла людини (крім статевих) міститься 46 хромосом. Хромосоми є носіями спадкових задатків організму, що передаються від батьків потомству.

Більшість клітин містить одне ядро, але існують і багатоядерні клітини (у печінці, м'язах та ін.). Видалення ядра робить клітину нежиттєздатною.

цитоплазма.

Цитоплазма – напіврідка слизова безбарвна маса, що містить 75-85% води, 10-12% білків та амінокислот, 4-6% вуглеводів, 2-3% жирів та ліпідів, 1% неорганічних та інших речовин. Цитоплазматичний вміст клітини здатний рухатися, що сприяє оптимальному розміщенню органоїдів, кращому протіканню біохімічних реакцій, виділенню продуктів обміну і т.д. Шар цитоплазми формує різні утворення: вії, джгутики, поверхневі вирости

Цитоплазма пронизана складною сітчастою системою, пов'язаною із зовнішньою плазматичною мембраною і що складається з сполучених між собою канальців, бульбашок, сплощених мішечків. Така сітчаста система названа вакуолярною системою.

Органоїди.

Цитоплазма містить низку дрібних структур клітини – органоїдів, які виконують різні функції. Органоїди забезпечують життєдіяльність клітини.

Ендоплазматична мережа.

Назва цього органоїду відбиває місце розташування його у центральній частині цитоплазми (грец. «ендон» - усередині). ЕПС є дуже розгалуженою системою канальців, трубочок, бульбашок, цистерн різної величини і форми, відмежованих мембранами від цитоплазми клітини.

ЕПС буває двох видів: гранулярна, що складається з канальців та цистерн, поверхня яких усіяна зернятками (гранулами) та агранулярна, тобто. гладка (без гран). Грани в ендоплазматичній мережі ні що інше, як рибосоми. Цікаво, що у клітинах зародків тварин спостерігається переважно гранулярна ЕПС, а дорослих форм – агранулярная. Знаючи, що рибосоми в цитоплазмі є місцем синтезу білка, можна припустити, що гранулярна ЕПС переважає в клітинах, що активно синтезують білок. Вважають, що агранулярна мережа більшою мірою надана у тих клітинах, де йде активний синтез ліпідів (жирів та жироподібних речовин).

Обидва види ендоплазматичної мережі не тільки беруть участь у синтезі органічних речовин, але й накопичують і транспортують їх до місць призначення, регулюють обмін речовин між клітиною та навколишнім середовищем.

Рибосоми.

Рибосоми - не мембранні клітинні органоїди, що складаються з рибонуклеїнової кислоти та білка. Їхня внутрішня будова багато в чому залишається загадкою. В електронному мікроскопі вони мають вигляд округлих або грибоподібних гранул.

Кожна рибосома розділена жолобком на велику та маленьку частини (субодиниці). Часто кілька рибосом поєднуються ниткою спеціальної рибонуклеїнової кислоти (РНК), яка називається інформаційною (і-РНК). Рибосоми здійснюють унікальну функцію синтезу білкових молекул із амінокислот.

Гольджі комплекс.

Продукти біосинтезу надходять у просвіти порожнин і канальців ЕПС, де концентруються в спеціальний апарат – комплекс Гольджі, розташований поблизу ядра. Комплекс Гольджі бере участь у транспорті продуктів біосинтезу до поверхні клітини та у виведенні їх із клітини, у формуванні лізосом тощо.

Комплекс Гольджі був відкритий італійським цитологом Каміліо Гольджі (1844 - 1926) і в 1898 був названий «комплексом (апаратом) Гольджі». Білки, вироблені в рибосомах, вступають у комплекс Гольджі, а коли вони потрібні іншому органоїду, частина комплексу Гольджі відокремлюється, і білок доставляється в необхідне місце.

Лізосоми.

Лізосоми (від грец. «Лізео» - розчиняю і «сома» - тіло) - це органоїди клітини овальної форми, оточені одношаровою мембраною. У них міститься набір ферментів, які руйнують білки, вуглеводи, ліпіди. У разі пошкодження лізосомної мембрани ферменти починають розщеплювати та руйнувати внутрішній вміст клітини, і вона гине.

Клітинний центр.

Клітинний центр можна спостерігати у клітинах, здатних ділитися. Він складається з двох паличкоподібних тілець - центріолей. Перебуваючи біля ядра і комплексу Гольджі, клітинний центр бере участь у процесі поділу клітини, у освіті веретена поділу.

Енергетичні органоїди.

Мітохондрії (грец. «Мітос» - нитка, «хондріон» - гранула) називають енергетичними станціями клітини. Така назва обумовлюється тим, що саме в мітохондріях відбувається вилучення енергії, що міститься в поживних речовинах. Форма мітохондрій мінлива, але найчастіше вони мають вигляд ниток чи гранул. Розміри та кількість їх також непостійні та залежать від функціональної активності клітини.

На електронних мікрофотографіях видно, що мітохондрії складаються з двох мембран: зовнішньої та внутрішньої. Внутрішня мембрана утворює вирости, звані христами, які суцільно вистелені ферментами. Наявність кріст збільшує загальну поверхню мітохондрій, що є важливим для активної діяльності ферментів.

У мітохонлріях виявлено свої специфічні ДНК та рибосоми. У зв'язку з цим вони самостійно розмножуються при розподілі клітини.

Хлоропласти – формою нагадують диск чи кулю з подвійною оболонкою – зовнішньої і внутрішньої. Усередині хлоропласту також є ДНК, рибосоми та особливі мембранні структури – грани, пов'язані між собою та внутрішньою мембраною хлоропласту. У мембранах гран і знаходиться хлорофіл. Завдяки хлорофілу в хлоропластах відбувається перетворення енергії сонячного світла на хімічну енергію АТФ (аденозинтрифосфат). Енергія АТФ використовується в хлоропластах для синтезу вуглеводів із вуглекислого газу та води.

Клітинні включення.

До клітинних включень відносяться вуглеводи, жири та білки.

Вуглеводи. Вуглеводи складаються з вуглецю, водню та кисню. До вуглеводів відносяться глюкоза, глікоген (тваринний крохмаль). Багато вуглеводів добре розчиняються у воді і є основними джерелами енергії для здійснення всіх життєвих процесів. При розпаді одного грама вуглеводів звільняється 17,2 кДж енергії.

Жири. Жири утворені тими самими хімічними елементами, як і вуглеводи. Жири нерозчинні у воді. Вони входять до складу клітинних мембран. Жири також є запасним джерелом енергії в організмі. При повному розщепленні одного грама жиру звільняється 39, 1 кДж енергії.

Білки. Білки є основними речовинами клітини. Білки складаються з вуглецю, водню, кисню, азоту, сірки. Часто до складу білка входить фосфор. Білки є головним будівельним матеріалом. Вони беруть участь у формуванні мембран клітини, ядра, цитоплазми, органоїдів. Багато білків виконують роль ферментів (прискорювачів перебігу хімічних реакцій). У одній клітині налічується до 1000 різних білків. При розпаді білків в організмі звільняється приблизно така кількість енергії, як і при розщепленні вуглеводів.

Всі ці речовини накопичуються в цитоплазмі клітини у вигляді крапель та зерен різної величини та форми. Вони періодично синтезуються в клітині та використовуються в процесі обміну речовин.

Функції клітин.

Клітина має різні функції: розподіл клітини, обмін речовин і дратівливість.

Розподіл клітини.

Розподіл – це вид розмноження клітин. Під час поділу клітини добре помітні хромосоми. Набір хромосом у клітинах тіла, характерний для даного виду рослин та тварин, називається каріотипом.

У будь-якому багатоклітинному організмі існує два види клітин – соматичні (клітини тіла) та статеві клітини чи гамети. У статевих клітинах число хромосом вдвічі менше, ніж у соматичних. У соматичних клітинах усі хромосоми представлені парами – такий набір називається диплоїдним та позначається 2n. Парні хромосоми (однакові за величиною, формою, будовою) називаються гомологічними.

У статевих клітинах кожна із хромосом в одинарному числі. Такий набір називається гаплоїдним та позначається n.

Найбільш поширеним способом поділу соматичних клітин є мітоз. Під час мітозу клітина проходить ряд послідовних стадій або фаз, внаслідок яких кожна дочірня клітина отримує такий самий набір хромосом, який був у материнської клітини.

Під час підготовки клітини до поділу – під час інтерфази (період між двома актами поділу) число хромосом подвоюється. Уздовж кожної вихідної хромосоми з хімічних сполук, що є в клітині, синтезується її точна копія. Подвоєна хромосома і двох половинок – хроматид. Кожна хроматид містить одну молекулу ДНК. У період інтерфази у клітині відбувається процес біосинтезу білка, подвоюються також усі найважливіші структури клітини. Тривалість інтерфази загалом 10-20 годин. Потім настає процес розподілу клітини – мітоз.

Під час мітозу клітина проходить наступні чотири фази: профаза, метафаза, анафаза та телофаза.

У профазі добре видно центріолі – органоїди, які грають певну роль розподілі дочірніх хромосом. Центріолі діляться та розходяться до різних полюсів. Від них простягаються нитки, що утворюють веретено поділу, яке регулює розбіжність хромосом до полюсів клітини, що ділиться. Наприкінці профази ядерна оболонка розпадається, зникає ядерце, хромосоми спіралізуються та коротшають.

Метафаза характеризується наявністю добре видимих хромосом, що знаходяться в екваторіальній площині клітини. Кожна хромосома і двох хроматид має перетяжку – центроміру, до якої прикріплюються нитки веретена поділу. Після поділу центроміри кожна хроматида стає самостійною дочірньою хромосомою.

В анафазі дочірні хромосоми розходяться до різних полюсів клітини.

В останній стадії – телофазі – хромосоми знову розкручуються і набувають вигляду довгих тонких ниток. Навколо них виникає ядерна оболонка, у ядрі формується ядерце.

У процесі поділу цитоплазми її органоїди рівномірно розподіляються між дочірніми клітинами. Весь процес мітозу продовжується зазвичай 1-2 години.

У результаті мітозу всі дочірні клітини містять однаковий набір хромосом і одні й самі гени. Отже, мітоз – це спосіб поділу клітини, який полягає в точному розподілі генетичного матеріалу між дочірніми клітинами, обидві дочірні клітини одержують диплоїдний набір хромосом.

Біологічне значення мітозу величезне. Функціонування органів прокуратури та тканин багатоклітинного організму було неможливо без збереження однакового генетичного матеріалу в незліченних клітинних поколіннях. Мітоз забезпечує такі важливі процеси життєдіяльності, як ембріональний розвиток, зростання, підтримка структурної цілісності тканин при постійній втраті клітин у процесі їх функціонування (заміщення загиблих еритроцитів, епітелію кишечника та ін.), відновлення органів та тканин після пошкодження.

Обмін речовин.

Основна функція клітини – обмін речовин. З міжклітинної речовини до клітин постійно надходять поживні речовини і кисень і виділяються продукти розпаду. Так, клітини людини поглинають кисень, воду, глюкозу, амінокислоти, мінеральні солі, вітаміни, а виводять вуглекислий газ, воду, сечовину, сечову кислоту тощо.

Набір речовин, властивий клітинам людини, притаманний і багатьом іншим клітинам живих організмів: всім тваринним клітинам, деяким мікроорганізмам. У клітин зелених рослин характер речовин значно інший: харчові речовини вони становлять вуглекислий газ і вода, а виділяється кисень. У деяких бактерій, що живуть на коренях бобових рослин (віка, горох, конюшина, соя), харчовою речовиною є азот атмосфери, а виводяться солі азотної кислоти. У мікроорганізму, що селиться у вигрібних ямах і на болотах, харчовою речовиною служить сірководень, а виділяється сірка, покриваючи поверхню води та ґрунту жовтим нальотом сірки.

Таким чином, у клітин різних організмів характер харчових і речовин, що виділяються, різниться, але загальний закон дійсний для всіх: поки клітина жива, відбувається безперервний рух речовин - з зовнішнього середовища в клітину і з клітини в зовнішнє середовище.

Обмін речовин виконує дві функції. Перша функція – забезпечення клітки будівельним матеріалом. З речовин, які у клітину, - амінокислот, глюкози, органічних кислот, нуклеотидів – у клітині безупинно відбувається біосинтез білків, вуглеводів, ліпідів, нуклеїнових кислот. Біосинтез – це утворення білків, жирів, вуглеводів та їх сполук із більш простих речовин. У процесі біосинтезу утворюються речовини, властиві певним клітинам організму. Наприклад, у клітинах м'язів синтезуються білки, що забезпечують їхнє скорочення. З білків, вуглеводів, ліпідів, нуклеїнових кислот формується тіло клітини, її мембрани, органоїди. Реакції біосинтезу особливо активно йдуть у молодих клітинах, що ростуть. Проте біосинтез речовин постійно відбувається у клітинах, які закінчили зростання та розвитку, оскільки хімічний склад клітини протягом життя багаторазово оновлюється. Виявлено, що "тривалість життя" молекул білків клітини коливається від 2-3 годин до кількох днів. Після цього терміну вони руйнуються та замінюються знову синтезованими. Таким чином, клітина зберігає функції та хімічний склад.

Сукупність реакцій, що сприяють побудові клітини та оновленню її складу, носить назву пластичного обміну(грец. «пластикос» – ліпний, скульптурний).

Друга функція обміну речовин – забезпечення клітини енергією. Будь-який прояв життєдіяльності (рух, біосинтез речовин, генерація тепла та ін.) потребують витрати енергії. Для енергозабезпечення клітини використовується енергія хімічних реакцій, яка звільняється в результаті розщеплення речовин, що надходять. Ця енергія перетворюється на інші види енергії. Сукупність реакцій, що забезпечують клітини енергією, називають енергетичним обміном.

Пластичний та енергетичний обміни нерозривно пов'язані між собою. З одного боку, всі реакції пластичного обміну потребують витрати енергії. З іншого боку, реалізації реакції енергетичного обміну необхідний постійний синтез ферментів, оскільки «тривалість життя» молекул ферментів невелика.

Через пластичний та енергетичний обміни здійснюється зв'язок клітини із зовнішнім середовищем. Ці процеси є основною умовою підтримки життя клітини, джерелом її зростання, розвитку та функціонування.

Жива клітина являє собою відкриту систему, оскільки між клітиною та навколишнім середовищем постійно відбувається обмін речовин та енергії.

Подразливість.

Живі клітини здатні реагувати на фізичні та хімічні зміни навколишнього середовища. Ця властивість клітин називається дратівливістю чи збудливістю. У цьому зі стану спокою клітина перетворюється на робочий стан – збудження. При збудженні у клітинах змінюється швидкість біосинтезу та розпаду речовин, споживання кисню, температура. У збудженому стані різні клітини виконують властиві їм функції. Залізисті клітини утворюють і виділяють речовини, м'язові клітини скорочуються, у нервових клітинах виникає слабкий електричний сигнал – нервовий імпульс, який може поширюватися клітинними мембранами.

Роль органічних сполук у виконанні функцій клітини.

Головна роль здійсненні функцій клітини належить органічним сполукам. Серед них найбільше значення мають білки, жири, вуглеводи та нуклеїнові кислоти.

Білки є великими молекулами, які з сотень і тисяч елементарних ланок – амінокислот. Загалом у живій клітині відомо 20 видів амінокислот. Назву амінокислоти отримали через вміст у своєму складі амінної групи NH 2 .

Білки обміну речовин займають особливе місце. Ф. Енгельс так оцінив цю роль білків: «Життя - це спосіб існування білкових тіл, істотним моментом якого є постійний обмін речовин з навколишньою їх зовнішньою природою, причому з припиненням цього обміну речовин припиняється і життя, що призводить до розкладання білка». І справді, скрізь, де є життя, знаходять білки.

Білки входять до складу цитоплазми, гемоглобіну, плазми крові, багатьох гормонів, імунних тіл, підтримують сталість водно-сольового середовища організму. Без білків немає зростання. Ферменти, які обов'язково беруть участь у всіх етапах обміну речовин, мають білкову природу.

Вуглеводи.

Вуглеводи надходять до організму у вигляді крохмалю. Розщепившись у травному тракті до глюкози, вуглеводи всмоктуються в кров та засвоюються клітинами.

Вуглеводи - головне джерело енергії, особливо при посиленій м'язовій роботі. Більше половини енергії організм дорослих отримує за рахунок вуглеводів. Кінцеві продукти обміну вуглеводів – вуглекислий газ та вода.

У крові кількість глюкози підтримується на відносно незмінному рівні (близько 0,11%). Зменшення вмісту глюкози спричиняє зниження температури тіла, розлад діяльності нервової системи, стомлення. Підвищення кількості глюкози викликає її відкладення у печінці як запасного тваринного крохмалю – глікогену. Значення глюкози для організму не вичерпується її як джерела енергії. Глюкоза входить до складу цитоплазми і, отже, необхідна для утворення нових клітин, особливо у період зростання.

Вуглеводи мають важливе значення і в обміні речовин центральної нервової системи. При різкому зниженні кількості цукру на крові відзначаються розлади діяльності нервової системи. Настають судоми, марення, непритомність, зміна діяльності серця.

Той, що надійшов з їжею, в травному тракті розщеплюється на гліцерин і жирні кислоти, які всмоктуються в основному в лімфу і лише частково в кров.

Жир використовується організмом як багате джерело енергії. При розпаді одного грама жиру в організмі звільняється енергії вдвічі більше, ніж при розпаді такої ж кількості білків та вуглеводів. Жири входять і до складу клітин (цитоплазма, ядро, клітинні мембрани), де їхня кількість стійка і постійно.

Скупчення жиру можуть виконувати інші функції. Наприклад, підшкірний жир перешкоджає посиленій віддачі тепла, навколонирковий жир оберігає нирку від забитих місць і т.д.

Нестача жирів у їжі порушує діяльність центральної нервової системи та органів розмноження, знижує витривалість до різних захворювань.

З жирами в організм надходять розчинні у яких вітаміни (вітаміни A, D, E та інших.), мають людини життєво важливе значення.

Нуклеїнові кислоти.

Нуклеїнові кислоти утворюються у клітинному ядрі. Звідси і походить назва (лат. Нуклеус - ядро). Входячи до складу хромосом, нуклеїнові кислоти беруть участь у зберіганні та передачі спадкових властивостей клітини. Нуклеїнові кислоти забезпечують утворення білків.

Молекула ДНК – дезоксирибонуклеїнова кислота – була відкрита у клітинних ядрах ще 1868 року швейцарським лікарем І.Ф. Мішером. Пізніше дізналися, що ДНК перебуває у хромосомах ядра.

Основна функція ДНК – інформаційна: порядок розташування її чотирьох нуклеотидів (нуклеотид - мономер; мономер – речовина, що з повторюваних елементарних ланок) несе важливу інформацію – визначає порядок розташування амінокислот в лінійних молекулах білків, тобто. їхню первинну структуру. Набір білків (ферментів, гормонів) визначає властивості клітини та організму. Молекули ДНК зберігають інформацію про ці властивості і передають в покоління нащадків, тобто. ДНК є носієм спадкової інформації.

РНК - рибонуклеїнова кислота - дуже схожа на ДНК і також побудована з мономерних нуклеотидів чотирьох типів. Головна відмінність РНК від ДНК - одинарний, а не подвійний ланцюжок молекули.

Розрізняють кілька видів РНК, вони беруть участь у реалізації спадкової інформації, що зберігається в молекулах ДНК, через синтез білка.

Дуже важливу роль у біоенергетиці клітини грає аденіловий нуклеотид, до якого приєднано два залишки фосфорної кислоти. Таку речовину називають аденозинтрифосфорною кислотою (АТФ). АТФ – універсальний біологічний акумулятор енергії: світлова енергія Сонця та енергія, укладена в споживаній їжі, запасається в молекулах АТФ.

Енергію АТФ (Е) всі клітини використовують для процесів біосинтезу, руху нервових імпульсів, світінь та інших процесів життєдіяльності.

Нові відкриття в області клітини.

Ракові клітини.

Два британці та американець розділять Нобелівську премію за 2001 р. з медицини. Їхні відкриття у сфері розвитку клітин, можливо, дозволять розробити нові методи боротьби з раком.
Як повідомив представник Нобелівського комітету, вчені-медики розділять премію $943 000. 61-річний американець Ліланд Хартвел працює в Дослідницькому раковому центрі Фреда Хатчісона в Сіетлі. Британці 58-річний Тімоті Хунт та 52-річний Пол Нурс - співробітники відділень Королівського фонду досліджень раку в Хертфордширі та Лондоні.

Наукові відкриття, здійснені лауреатами, стосуються життєвого циклу ракових клітин. Зокрема, вони виявили ключові регулятори поділу клітин – порушення цього процесу веде до виникнення ракових клітин. Результати досліджень можуть бути використані при діагностиці хвороби та мають важливе значення для перспективи створення нових методів лікування раку.
Трьох переможців було визначено вранці 08.10.01 в результаті голосування членів комітету, яке відбулося в Каролінському інституті Стокгольма.

Клонування.

Клонована вівця Доллі явила світові технологію отримання з дорослої клітини точної копії тварини. Отже, принципово можливим стало отримати точну копію людини.

І тепер людство постало перед питанням: що буде, якщо хтось цю можливість реалізує?

Якщо згадати про трансплантацію органів, що дозволяє замінити одну чи кілька "запчастин", то клонування теоретично дозволяє забезпечити повну заміну "агрегату" під назвою людський організм.

Та це ж вирішення проблеми особистого безсмертя! Адже завдяки клонуванню зі своїх планів на життя можна виключити хворобу, інвалідність і навіть смерть!

Звучить славно, чи не так? Особливо, якщо врахувати, що копії мають бути живими і перебувати при цьому в таких умовах, щоби як мінімум не псувалися. Уявляєте ці "склади" живих людських "запчастин"?

Адже є ще й "користа" друга - використання клонування не тільки для отримання органів, а й для проведення досліджень та експериментів на живому "матеріалі".

Проте буквально всі – від учених до простої публіки – усвідомлюють, що вирощування людини на "запчастини" породжує чимало питань етичного плану. Вже зараз світова спільнота має в своєму розпорядженні документи, згідно з якими подібне не повинно бути дозволено. Конвенція про права людини встановлює принцип: "Інтереси і благо людської істоти повинні мати пріоритет над інтересами суспільства, що односторонньо розглядаються, і розвитку науки".

Російське законодавство також встановлює дуже жорсткі обмеження використання людського матеріалу. Так, у запропонованій медиками поправці до проекту "Закону про репродуктивні права громадян та гарантії їх здійснення" міститься такий пункт: "Людський ембріон не може бути цілеспрямовано отриманий або клонований у наукових, фармакологічних чи лікувальних цілях".

Загалом, дискусії з цього приводу у світі йдуть досить бурхливі. Якщо американські експерти з федеральної комісії з біотехнологій ще тільки починають вивчати правові та Етичні аспекти цього відкриття і представляти його на суд законодавців, то Ватикан залишився вірним своїй колишній позиції, заявивши про неприйнятність втручання людини в процеси репродукції і взагалі - у генетичний матеріал людини та тварини. Ісламські теологи висловлюють занепокоєння тим, що клонування людей порушить і без того інститут шлюбу, що розривається протиріччями. Індуїсти та буддисти болісно розмірковують над тим, як співвіднести клонування з проблемами карми та дхарми.

Всесвітня організація охорони здоров'я також негативно ставиться до клонування власне людини. Генеральний директор ВООЗ Хіросі Накадзіма вважає, що "використання клонування для виробництва людини є неприйнятним з етичної точки зору". Фахівці ВООЗ виходять із того, що застосування методу клонування до людей порушило б такі фундаментальні принципи медичної науки та права, як повага до людської гідності та безпека людського генетичного потенціалу.

Водночас ВООЗ не проти досліджень у галузі клонування клітин, оскільки це могло б принести користь, зокрема, для діагностики та вивчення раку. Не заперечують медики і проти клонування тварин, що може сприяти вивченню хвороб, які вражають людей. При цьому ВООЗ вважає, що хоча клонування тварин здатне принести суттєві вигоди медицині, потрібно бути весь час напоготові, пам'ятаючи про можливі негативні наслідки - такі, як перенесення заразних хвороб від тварин людині.

Побоювання, що висловлюються з приводу клонування в сучасних культурах Заходу та Сходу, цілком зрозумілі. Як би підсумовуючи їх, відомий французький цитобіолог П'єр Шамбон пропонує ввести 50-річний мораторій на вторгнення до хромосом людини, якщо це не спрямовано на усунення генетичних дефектів і захворювань.

А ось ще питання не маловажне: чи клонується душа? Чи можна взагалі вважати штучну людину особистістю, наділеною нею?

Погляд церкви щодо цього абсолютно однозначний. "Навіть якщо така штучна людина буде створена руками вчених, вона не матиме душі, а значить, це не людина, а зомбі", - вважає священик Храму Вознесіння Христового отець Олег.

Але й у можливість створення клонованої людини представник церкви не вірить, оскільки переконаний, що тільки Бог може створити людину. "Щоб у клітині ДНК, окрім суто біологічних і механічних сполук, почався процес зростання живої людської істоти, наділеної душею, у цьому має брати участь святий дух, а такого при штучному зародженні життя немає".

Хабаровські цитологи.

Питаннями цитології та гістології в Хабаровському краї займалися співробітники Медичного інституту (нині Далекосхідний Державний Медичний Університет – ДВДМУ).

Біля витоків стояв Алов Йосип Олександрович, завідувач кафедри гістології у 1952 – 1961 роках. З 1962 по 1982 р. завідував лабораторією гістології в Інституті Морфології Людини АМН СРСР у м. Москва.

Нині кафедру гістології очолює Рижавський Борис Якович (з 1979 року), який захистив докторську дисертацію у 1985 році.

Основними напрямками роботи кафедри гістології є:

Оваріоектологія (видалення яєчника) та її вплив на формування нормальної морфології кори великих півкуль у потомства (визначають особливі кількісні показники, наприклад, ростові індекси тощо)

Вплив алкоголю та ноотропних препаратів на потомство

Дослідження плаценти та її патологій у ході ембріогенезу та вплив цих відхилень на подальший онтогенез.

Використовуються переважно класичні гістологічні методики на вирішення цих завдань.

Також питаннями, пов'язаними з клітиною та тканинами, займається Центральна науково-дослідна лабораторія (ЦНДЛ) при ДВДМУ, очолювана професором Сергієм Серафимовичем Тимошиним, під керівництвом якого захищено 3 докторських та 18 кандидатських дисертацій. З його ініціативи та безпосередньої участі в Хабаровському краї було створено першу радіо імунологічну лабораторію. Впроваджено в практику охорони здоров'я методику визначення гормонів та біологічно-активних речовин радіо імунним та імуноферментним методами, що дозволяє здійснювати ранню діагностику низки захворювань, у тому числі онкологічних.

Висновок.

Клітина – це самостійна жива істота. Вона харчується, рухається у пошуках їжі, вибирає, куди йти і чим харчуватися, захищається і не пускає всередину із навколишнього середовища невідповідні речовини та істоти. Всі ці здібності мають одноклітинні організми, наприклад, амеби. Клітини, що входять до складу організму, спеціалізовані і не мають деяких можливостей вільних клітин.

Клітина – найдрібніша одиниця живого, що лежить в основі будови та розвитку рослинних та тваринних організмів нашої планети. Вона є елементарною живою системою, здатною до самооновлення, саморегуляції, самовідтворення. Клітина є основною «цеглиною життя». Поза клітиною життя немає.

Жива клітина є основою всіх форм життя Землі – тваринної і рослинної. Винятки – а, як відомо, винятки зайвий раз підтверджують правила – становлять лише віруси, однак і вони не можуть функціонувати поза клітинами, які є «будинок», де «живуть» ці своєрідні біологічні утворення.

Список використаної літератури:

1. Батуєва А.С. “Біологія. Людина», підручник для 9 класу.

2. Вернандський В.І. "Проблеми біогеохімії".

3. Воронцов Н.М., Сухорукова Л.М. "Еволюція органічного світу".

4. Дубінін Н., Губарєв В. «Нитка життя».

5. Затула Д.Г., Мамедова С.А. «Вірус – друг чи ворог?».

6. Карузіна І.П. «Навчальний посібник із основ генетики».

7. Ліберман Є.А. "Жива клітина".

8. Полянський Ю.І. "Загальна біологія", підручник для 10-11 класів.

9. Прохоров А.М. «Радянський енциклопедичний словник».

10. Скулачев В. «Оповідання про біоенергетику».

11. Хрипкова А.Г., Колесов Д.В., Миронов В.С., Шепіло І.М. "Фізіологія людини".

12. Цузмер А.М., Петришин О.Л. «Біологія, людина та її здоров'я».

13. Чухрай Є.С. "Молекула, життя, організм".

14. Штрбанова З. «Хто ми? Книга про життя, клітини та вчених».

Клітинна мембрана. Клітина (рис. 1.1) як жива система потребує підтримці певних внутрішніх умов: концентрації різних речовин, температури всередині клітини та ін. її життєдіяльності.

Мал. 1.1.

Клітинна мембрана повинна забезпечувати відмежування вмісту клітини від навколишнього середовища для підтримки необхідної концентрації речовин усередині клітини, водночас вона має бути проникною для постійного обміну речовин між клітиною та середовищем (рис. 1.2). Мембрани також обмежують внутрішні структури клітини. органоїди (Органели) - від цитоплазми. Однак це не просто розділові бар'єри. Клітинні мембрани самі по собі є найважливішим органом клітини, що забезпечує не тільки її структуру, а й багато функцій. Крім поділу клітин між собою та відмежування від зовнішнього середовища мембрани об'єднують клітини у тканини, регулюють обмін між клітиною та зовнішнім середовищем, самі є місцем протікання багатьох біохімічних реакцій, служать передавачами інформації між клітинами.

Мал. 1.2.

За сучасними даними, плазматичні мембрани – це ліпопротеїнові структури (ліпопротеїни – сполуки білкових та жирових молекул). Ліпіди (жири) спонтанно утворюють подвійний шар, а мембранні білки "плавають" у ньому, немов острови в океані. У мембранах присутні кілька тисяч різних білків: структурні, переносники, ферменти та ін. Крім того, між білковими молекулами є пори, крізь які можуть проходити деякі речовини. До поверхні мембрани приєднані спеціальні глікозильні групи, які беруть участь у процесі розпізнавання клітин під час утворення тканин.

Різні типи мембран відрізняються своєю товщиною (зазвичай вона становить від 5 до 10 нм). По консистенції мембрани нагадують оливкову олію. Найважливіша властивість клітинної мембрани – напівпроникність, тобто. здатність пропускати лише певні речовини. Проходження різних речовин через плазматичну мембрану необхідне доставки поживних речовин і кисню в клітину, виведення токсичних відходів, створення різниці концентрації окремих мікроелементів підтримки нервової і м'язової активності. Механізми транспортування речовин через мембрану.

дифузія - гази, жиророзчинні молекули проникають прямо через плазматичну мембрану, у тому числі полегшена дифузія, коли розчинна у воді речовина проходить через мембрану по особливому каналу;
осмос – дифузія води через напівнепроникні мембрани у бік нижчої концентрації іонів;
активний транспорт – перенесення молекул із області з меншою концентрацією в область із більшою за допомогою спеціальних транспортних білків;
ендоцитоз – перенесення молекул за допомогою бульбашок (вакуолей), що утворюються втягуванням мембрани; розрізняють фагоцитоз (поглинання твердих частинок) та піноцитоз (поглинання рідин) (рис. 1.3);

Мал. 1.3.

Екзоцитоз – процес, зворотний до ендоцитозу; за допомогою нього з клітин можуть виводитися тверді частинки та рідкий секрет (рис. 1.4).

Мал. 1.4.

Дифузія та осмос не вимагають додаткової енергії; активний транспорт, ендоцитоз та екзоцитоз потребують забезпечення енергією, яку клітина отримує при розтепленні засвоєних нею поживних речовин.

Регуляція проходження різних речовин через плазматичну мембрану є однією з найважливіших функцій. Залежно від зовнішніх умов структура мембрани може змінюватися: вона може ставати більш рідкою, активною та проникною. Регулятором проникності мембран є холестерол жироподібна речовина.

Зовнішня структура клітини підтримується щільнішою структурою – клітинною оболонкою. Клітинна оболонка може мати різну будову (бути еластичною, мати жорсткий каркас, щетинки, вусики та ін) і виконувати досить складні функції.

Ядроє у всіх клітинах людського організму, крім еритроцитів. Як правило, клітина містить лише одне ядро, проте є й винятки – наприклад, клітини поперечно-м'язів містять безліч ядер. Ядро має кулясту форму, його розміри коливаються від 10 до 20 мкм (рис. 1.5).

Ядро відмежовано від цитоплазми ядерною оболонкою, що складається з двох мембран - зовнішньої та внутрішньої, аналогічних клітинній мембрані, і вузькій щілини між ними, що містить напіврідке середовище; через пори ядерної оболонки здійснюється інтенсивний обмін речовин між ядром та цитоплазмою. На зовнішній мембрані оболонки розташовано безліч рибосом – органоїдів, які синтезують білок.

Мал. 1.5.

Під ядерною оболонкою знаходиться каріоплазма (ядерний сік), куди надходять речовини з цитоплазми. Каріоплазма містить хромосоми (довгасті структури, що містять ДНК, в яких "записана" інформація про будову білків, специфічних для даної клітини, – спадкова, або генетична, інформація) та ядерця (Округлі структури всередині ядра, в яких відбувається формування рибосом).

Сукупність хромосом, що містяться в ядрі, називають хромосомний набір. Число хромосом у соматичних клітинах парне – диплоїдне (у людини це 44 аутосоми і 2 статеві хромосоми, що визначають статеву приналежність), статеві клітини, що беруть участь у заплідненні, несуть половинний набір (у людини 22 аутосоми і 1 статева хромосома).

Найважливішою функцією ядра є передача генетичної інформації дочірнім клітинам: при розподілі клітини ядро ділиться надвоє, а ДНК, що знаходиться в ньому, копіюється (реплікація ДНК) – це дозволяє кожній дочірній клітині мати повну інформацію, отриману від вихідної (материнської) клітини (див. Розмноження клітин).

Цитоплазма(цитозоль) – драглиста речовина, що містить близько 90% води, в якій розташовані всі органоїди, містяться справжні та колоїдні розчини поживних речовин та нерозчинні відходи метаболічних процесів, протікають біохімічні процеси: гліколіз, синтез жирних кислот, нуклеїнових кислот та інших речовин. Органоїди в цитоплазмі рухаються, цитоплазма сама також здійснює періодичний активний рух - цикл оз.

Клітинні структури(органоїди , або органели) є "внутрішніми органами" клітини (табл. 1.1). Вони забезпечують процеси життєдіяльності клітини, вироблення клітиною певних речовин (секрету, гормонів, ферментів), від їхньої життєдіяльності залежить загальна активність тканин організму, здатність виконувати специфічні для цієї тканини функції. Структури клітини, як і клітина, проходять свої життєві цикли: народжуються (створюються шляхом відтворення), активно функціонують, старіють і руйнуються. Більшість клітин організму здатне відновлюватися на субклітинному рівні за рахунок відтворення та оновлення входять до її структури органоїди.

Мал. 1.6.

Таблиця 1.1

Клітинні органоїди, їх будова та функції

Органоїди	Будова
Цитоплазма	Укладена у зовнішню мембрану, включає різні органоїди. Представлена колоїдним розчином солей та органічних речовин, пронизана цитоскелетом (системою білкових ниток)	Поєднує всі клітинні структури в єдину систему, забезпечує середовище для протікання біохімічних реакцій, обмін речовинами та енергією в клітині
Зовнішня клітинна мембрана	Два шари мономолекулярного білка, між якими розташований бимолекулярний шар ліпідів, у ліпідному шарі є отвори – пори	Обмежує клітину, розділяє її з навколишнім середовищем, має вибіркову проникність, активно регулює обмін речовин та енергії із зовнішнім середовищем, відповідає за з'єднання клітин у тканині, забезпечує піноцитоз і фагоцитоз; регулює водний баланс клітини та виводить з неї "шлаки" – продукти життєдіяльності.
Ендоплазматична мережа (ЕС)	Система трубочок, канальців, цистерн, бульбашок, утворених ультрамікроскопічними мембранами, об'єднана в єдине ціле із зовнішньою мембраною ядерної оболонки та зовнішньою клітинною мембраною. Гранулярна ЕС несе рибосоми, гладка не має рибосом	Транспорт речовин усередині клітини та між сусідніми клітинами; поділ клітини на сектори, де можуть проходити різні процеси. Гранулярна ЕС бере участь у синтезі білка. У каналах ЕС відбувається синтез білка, жирів, транспорт АТФ
Рибосоми	Маленькі сферичні органоїди, що складаються з РНК та білка	Здійснюють синтез білка
Апарат Гольджі	Мікроскопічні одномембранні органели, що складаються з стопочки плоских цистерн, по краях яких відгалужуються трубочки, що відокремлюють дрібні бульбашки.	У бульбашках накопичуються продукти обмінних процесів клітини. Запаковані в бульбашки, вони надходять у цитоплазму і використовуються, або виводяться назовні як шлаки
Лізосоми	Одномембранні органоїди, кількість яких залежить від життєдіяльності клітини. У лізосомах містяться ферменти, утворені в рибосомах	Перетравлення поживних речовин. Захисна функція. Автоліз (саморозчинення органел та самої клітини в умовах харчового чи кисневого голодування)

Розмноження клітин

Усі клітини утворюються у вигляді поділу. Цикл життя клітини включає дві стадії: інтерфазу та мітоз. Під час інтерфази маса клітини збільшується (клітина "зростає"). Одні клітини (наприклад, клітини нервової тканини) залишаються в цій стадії, не переходячи в наступну, в інших (клітинах більшості тканин, здатних до зростання та регенерації) при збільшенні маси під час інтерфази подвоюється хромосомна ДНК, і клітина вступає в стадію мітозу ( рис. 1.7).

Мітоз підрозділяють на профазу (руйнується ядерна мембрана, хромосоми роз'єднуються і з'єднуються зі спеціальними мікротрубочками, які спрямовуватимуть їх рух до полюсів клітини, що ділиться – центріолів); метафазу (хромосоми вишиковуються по екватору клітини, що ділиться і остаточно розчіплюються); анафазу (хромосоми переміщуються до полюсів клітини); телофазу (клітина ділиться надвоє в екваторіальній площині, нитки веретена руйнуються, навколо хромосом формуються ядерні мембрани). Мітоз отримав назву безстатевого поділу, або клонування: кожна дочірня клітина отримує ідентичний набір хромосом і може знову продовжити зростання та розвиток – перейти в стадію ітерфази. Зазвичай такий процес триває близько години.

Інший тип розмноження – статевий – отримав назву мейозу. Такий різновид поділу клітин дозволяє у результаті двох послідовних поділів, за своїм механізмом близьких до процесів мітозу, утворити гамети – статеві клітини з половинним набором хромосом (по одній хромосомі з кожної пари). При злитті двох батьківських гамет у зиготу (запліднення) спадкова інформація, отримана від двох батьків, об'єднується та лягає в основу розвитку майбутнього організму. Випадковий характер процесів розбіжності хромосом при розподілі клітини та сполуки хромосом чоловічих та жіночих гамет призводить до виникнення нових комбінацій генів та забезпечує варіативність різних ознак біологічного виду. Надалі зигота ділиться шляхом мітозу і розвивається в самостійний організм, що несе ознаки обох батьків у виявленому чи непроявленому вигляді.

Клітина - це єдина жива система, що складається з двох нерозривно пов'язаних частин - цитоплазми та ядра (кол. табл. XII).

Цитоплазма- це внутрішнє напіврідке середовище, в якому розташоване ядро та всі органоїди клітини. Вона має дрібнозернисту структуру, пронизану численними тонкими нитками. У ній містяться вода, розчинені солі та органічні речовини. Основна функція цитоплазми – об'єднувати в одне ціле та забезпечувати взаємодію ядра та всіх органоїдів клітини.

Зовнішня мембранаоточує клітину тонкою плівкою, що складається з двох шарів білка, між якими розташований жировий шар. Вона пронизана численними дрібними порами, якими здійснюється обмін іонами і молекулами між клітиною і середовищем. Товщина мембрани 7,5-10 нм, діаметр пір 0,8-1 нм. У рослин поверх неї утворюється оболонка з клітковини. Основні функції зовнішньої мембрани - обмежувати внутрішнє середовище клітини, захищати її від пошкоджень, регулювати надходження іонів і молекул, виводити продукти обміну та речовини, що синтезуються (секрети), з'єднувати клітини і тканини (за рахунок виростів і складок). Зовнішня мембрана забезпечує проникнення у клітину великих частинок шляхом фагоцитозу (див. розділи в «Зоології» - «Найпростіші», в «Анатомії» - «Кров»). Аналогічним чином відбувається поглинання клітиною крапель рідини – піноцитоз (від грец. «піно» – п'ю).

Ендоплазматична мережа(ЕПС) - це складна система каналів і порожнин, що складається з мембран, що пронизують всю цитоплазму. ЕПС буває двох типів - гранульована (шорстка) і гладка. На мембранах гранульованої мережі розташовується безліч найдрібніших тілець - рибосом; у гладенькій мережі їх немає. Основна функція ЕПС - участь у синтезі, накопиченні та транспортуванні основних органічних речовин, що виробляються клітиною. Білок синтезується в гранульованій, а вуглеводи та жири – у гладкій ЕПС.

Рибосоми- дрібні тільця, діаметром 15-20 нм, що складаються із двох частинок. У кожній клітці їх сотні тисяч. Більшість рибосом розташовуються на мембранах гранульованої ЕПС, а частина – у цитоплазмі. До їх складу входять білки та р-РНК. Основна функція рибосом – синтез білка.

Мітохондрії- це дрібні тільця розміром 0,2-0,7 мкм. Їх кількість у клітці сягає кількох тисяч. Вони часто змінюють форму, розміри та місце розташування в цитоплазмі, переміщаючись у найбільш активну їх частину. Зовнішній покрив мітохондрії складається із двох тришарових мембран. Зовнішня мембрана гладка, внутрішня - утворює численні вирости, у яких розташовуються дихальні ферменти. Внутрішня порожнина мітохондрій заповнена рідиною, в якій розміщуються рибосоми, ДНК та РНК. Нові мітохондрії утворюються при розподілі старих. Основна функція мітохондрій – синтез АТФ. Вони синтезується невелика кількість білків, ДНК і РНК.

Пластидивластиві лише клітинам рослин. Розрізняють три види пластид - хлоропласти, хромопласти та лейкопласти. Вони здатні до взаємного переходу один одного. Розмножуються пластиди шляхом розподілу.

Хлоропласти(60) мають зелений колір, овальну форму. Розмір їх 4-6 мкм. З поверхні кожен хлоропласт обмежений двома тришаровими мембранами – зовнішньою та внутрішньою. Усередині він заповнений рідиною, в якій розташовуються кілька десятків особливих, пов'язаних між собою циліндричних структур - гран, а також рибосоми, ДНК та РНК. Кожна грана складається з кількох десятків накладених один на одного плоских мішечків із мембран. На поперечному розрізі вона має округлу форму діаметр її 1 мкм. У гранах зосереджено весь хлорофіл, у яких відбувається процес фотосинтезу. Вуглеводи, що при цьому утворюються, спочатку накопичуються в хлоропласті, потім надходять в цитоплазму, а з неї - в інші частини рослини.

Хромопластивизначають червоне, помаранчеве та жовте забарвлення квітів, плодів та осіннього листя. Вони мають форму багатогранних кристалів, розміщених у цитоплазмі клітини.

Лейкопластибезбарвні. Вони містяться в незабарвлених частинах рослин (стеблах, бульбах, коренях), мають округлу або паличкоподібну форму (розміром 5-6 мкм). Вони відкладаються запасні речовини.

Клітинний центрвиявлений у клітинах тварин та нижчих рослин. Він складається з двох маленьких циліндрів – центріолей (діаметром близько 1 мкм), розташованих перпендикулярно один одному. Стінки їх складаються з коротких трубочок, порожнина заповнена напіврідкою речовиною. Основна їхня роль - утворення веретена поділу та рівномірний розподіл хромосом по дочірніх клітинах.

Комплекс Гольджіотримав назву на ім'я італійського вченого, який вперше відкрив його в нервових клітинах. Він має різноманітну форму і складається з обмежених мембранами порожнин, що відходять від них трубочок і розташованих на кінцях бульбашок. Основна функція - накопичення та виведення органічних речовин, що синтезуються в ендоплазматичній мережі, утворення лізосом.

Лізосоми- Округлі тільця діаметром близько 1 мкм. З поверхні лізосома обмежена тришаровою мембраною, всередині її знаходиться комплекс ферментів, здатних розщеплювати вуглеводи, жири та білки. У клітці є кілька десятків лізосом. Нові лізосоми утворюються у комплексі Гольджі. Їхня основна функція - перетравлення їжі, що потрапила в клітину шляхом фагоцитозу, і видалення відмерлих органоїдів.

Органоїди руху- джгутики та вії - являють собою вирости клітини та мають однотипну будову у тварин та рослин (спільність їх походження). Рух багатоклітинних тварин забезпечується скороченням м'язів. Основною структурною одиницею м'язової клітини є міофібрили – тонкі нитки завдовжки більше 1 см, діаметром 1 мкм, розташовані пучками вздовж м'язового волокна.

Клітинні включення- вуглеводи, жири та білки – відносяться до непостійних компонентів клітини. Вони періодично синтезуються, накопичуються в цитоплазмі як запасні речовини і використовуються в процесі життєдіяльності організму.

Вуглеводи концентруються в зернах крохмалю (у рослин) та глікогену (у тварин). Їх багато в клітинах печінки, бульбах картоплі та інших органах. Жири накопичуються у вигляді крапель у насінні рослин, підшкірній клітковині, сполучній тканині і т. д. Білки відкладаються у вигляді зерен у яйцеклітинах тварин, насінні рослин та інших органах.

Ядро- один із найважливіших органоїдів клітини. Від цитоплазми його відокремлює ядерна оболонка, що складається з двох тришарових мембран, між якими розташовується вузька смужка з напіврідкої речовини. Через пори ядерної оболонки здійснюється обмін речовин між ядром та цитоплазмою. Порожнина ядра заповнена ядерним соком. У ньому знаходяться ядерце (одне або кілька), хромосоми, ДНК, РНК, білки та вуглеводи. Ядрішко - округле тільце від 1 до 10 мкм і більше; у ньому синтезується РНК. Хромосоми видно тільки в клітинах, що діляться. В інтерфазному (якому не ділиться) ядрі вони присутні у вигляді тонких довгих ниток хроматину (сполуки ДНК з білком). У них укладено спадкову інформацію. Число і форма хромосом у кожного виду тварин та рослин суворо визначені. Соматичні клітини, з яких складаються всі органи та тканини, містять диплоїдний (подвійний) набір хромосом (2 n); статеві клітини (гамети) – гаплоїдний (одинарний) набір хромосом (n). Диплоїдний набір хромосом в ядрі соматичної клітини створюється з парних (однакових), гомологічних хромосом. Хромосоми різних пар (негомологічні)відрізняються один від одного за формою, місцем розташування центроміриі вторинних перетяжок.

Прокаріоти- Це організми з дрібними, примітивно влаштованими клітинами, без чітко вираженого ядра. До них відносяться синьо-зелені водорості, бактерії, фаги та віруси. Віруси є молекулами ДНК або РНК, покриті білковою оболонкою. Вони такі малі, що їх можна розглянути лише в електронний мікроскоп. У них відсутні цитоплазма, мітохондрії та рибосоми, тому вони не здатні синтезувати білок та енергію, необхідні для їхньої життєдіяльності. Потрапивши у живу клітину та використовуючи чужі органічні речовини та енергію, вони нормально розвиваються.

Еукаріоти- організми з більшими типовими клітинами, що містять усі основні органоїди: ядро, ендоплазматичну мережу, мітохондрії, рибосоми, комплекс Гольджі, лізосоми та інші. До еукаріотів відносяться всі інші рослинні та тваринні організми. Їхні клітини мають подібний тип будови, що переконливо доводить єдність їхнього походження.

Органоїди - це спеціалізовані ділянки цитоплазми клітини, що мають певну структуру та виконують певні функції у клітині. Їх поділяють на органоїди загального призначення, які є в більшості клітин (мітохондрії, комплекс Гольджі, ендоплазматична мережа, рибосоми, клітинний центр, лізосоми, пластиди та вакуолі), та органоїди спеціального призначення, які є лише у спеціалізованих клітинах (міофібрил) , джгутики, вії, пульсуючі вакуолі - у клітинах найпростіших). Більшість органоїдів має мембранну будову. Мембрани відсутні у структурі рибосом та клітинного центру. Клітина покрита мембраною, що складається з декількох шарів молекул,

забезпечує виборчу проникність речовин. У цитоплазмі

розташовані дрібні структури – органоїди. До органоїдів клітини

відносяться: ендоплазматична мережа, рибосоми, мітохондрії, лізосоми,

комплекс Гольджі, клітинний центр

Цитоплазма містить ряд дрібних структур клітини – органоїдів,

які виконують різні функції. Органоїди забезпечують

життєдіяльність клітини.

Ендоплазматична мережа.

Назва цього органоїду відображає місце розташування його в

центральної частини цитоплазми (грец. «ендон» – усередині). ЕПС представляє

собою дуже розгалужену систему канальців, трубочок, бульбашок, цистерн

різної величини та форми, відмежованих мембранами від цитоплазми клітини.

ЕПС буває двох видів: гранулярна, що складається з канальців та цистерн,

поверхня яких усіяна зернятками (гранулами) та агранулярна, тобто.

гладка (без гран). Грани в ендоплазматичній мережі ні що інше, як

рибосоми. Цікаво, що в клітинах зародків тварин спостерігається в

здебільшого гранулярна ЕПС, а у дорослих форм – агранулярна. Знаючи, що

рибосоми в цитоплазмі є місцем синтезу білка, можна припустити, що

гранулярна ЕПС переважає в клітинах, що активно синтезують білок.

Вважають, що агранулярна мережа більшою мірою надана в тих

клітинах, де йде активний синтез ліпідів (жирів та жироподібних речовин).

Обидва види ендоплазматичної мережі не лише беруть участь у синтезі

органічних речовин, але й накопичують та транспортують їх до місць

призначення, регулюють обмін речовин між клітиною та навколишнім середовищем.

Рибосоми.

Рибосоми - не мембранні клітинні органоїди, що складаються з

рибонуклеїнової кислоти та білка. Їхня внутрішня будова багато в чому ще

залишається загадкою. В електронному мікроскопі вони мають вигляд округлих або

грибоподібних гранул.

Кожна рибосома розділена жолобком на велику та маленьку частини.

(субодиниці). Часто кілька рибосом поєднуються ниткою спеціальною

рибонуклеїнової кислоти (РНК), яка називається інформаційною (і-РНК). Рибосоми

здійснюють унікальну функцію синтезу білкових молекул із амінокислот.

Гольджі комплекс.

Продукти біосинтезу надходять у просвіти порожнин і канальців ЕПС,

де вони концентруються в спеціальний апарат – комплекс Гольджі,

розташований поблизу ядра. Комплекс Гольджі бере участь у транспорті

продуктів біосинтезу до поверхні клітини та у виведенні їх з клітини,

формуванні лізосом і т.д.

Комплекс Гольджі був відкритий італійським цитологом Каміліо Гольджі

і в 1898 був названий «комплексом (апаратом) Гольджі».

Білки, вироблені в рибосомах, вступають у комплекс Гольджі, а коли вони

потрібні іншому органоїду, частина комплексу Гольджі відокремлюється, і білок

доставляється в потрібне місце.

Лізосоми.

Лізосоми (від грец. «Лізео» - розчиняю і «сома» - тіло) - це

органоїди клітини овальної форми, оточені одношаровою мембраною. У них

знаходиться набір ферментів, що руйнують білки, вуглеводи, ліпіди. У

у разі пошкодження лізосомної мембрани ферменти починають розщеплювати та

руйнувати внутрішній вміст клітини, і вона гине.

Клітинний центр.

Клітинний центр можна спостерігати у клітинах, здатних ділитися. Він

складається з двох паличкоподібних тілець - центріолей. Перебуваючи біля ядра і

комплексу Гольджі, клітинний центр бере участь у процесі поділу клітини,

освіті веретена поділу.

Енергетичні органоїди.

Мітохондрії(грец. «Мітос» - нитка, «хондріон» - гранула) називають

енергетичними станціями клітини Така назва обумовлюється тим, що

саме в мітохондріях відбувається вилучення енергії, укладеної в

поживних речовин. Форма мітохондрій мінлива, але найчастіше вони мають

вид ниток або гранул. Розміри та кількість їх також непостійні та залежать від

функціональної активності клітини

На електронних мікрофотографіях видно, що мітохондрії складаються з

двох мембран: зовнішньої та внутрішньої. Внутрішня мембрана утворює вирости,

звані христами, які суцільно вистелені ферментами. Наявність христ

збільшує загальну поверхню мітохондрій, що важливо для активної

діяльність ферментів.

У мітохондріях виявлено свої специфічні ДНК та рибосоми. У зв'язку

з цим вони самостійно розмножуються при розподілі клітини.

Хлоропласти– формою нагадують диск чи кулю з подвійною оболонкою –

зовнішньої та внутрішньої. Усередині хлоропласту також є ДНК, рибосоми та

особливі мембранні структури – грани, пов'язані між собою та внутрішньою

мембраною хлоропласту. У мембранах гран і знаходиться хлорофіл. Завдяки

хлорофілу в хлоропластах відбувається перетворення енергії сонячного світла в

хімічна енергія АТФ (аденозинтрифосфат). Енергія АТФ використовується в

хлоропластах для синтезу вуглеводів з вуглекислого газу та води.

Клітиннівключення– це непостійні структури клітини. До них відносяться краплі і зерна білків, вуглеводів і жирів, а також кристалічні включення (органічні кристали, які можуть утворювати в клітинах білки, віруси, солі щавлевої кислоти і т.д. і неорганічні кристали, утворені солями кальцію). На відміну від органоїдів ці включення не мають мембран або елементів ціоскелета і періодично синтезуються та витрачаються. Краплі жиру використовуються як запасна речовина у зв'язку з її високою енергоємністю. Зерна вуглеводів (полісахаридів; у вигляді крохмалю у рослин і у вигляді глікогену у тварин та грибів - як джерело енергії для утворення АТФ; зерна білка - як джерело будівельного матеріалу, солі кальцію - для забезпечення процесу збудження, обміну речовин тощо)