Жизнедеятельность клетки

Лекция №2

Тема «Клетка. Ткань эпителиальная»

План:

1) Понятие клетка. История развития клетки. Деление клетки.

2) Ткани, определение, классификация, функциональные различия.

4) Эпителиальная ткань – расположение в организме, виды, функции, строение.

Клетка(cellula)

Клетка - это наименьшая структурно- функциональная единица организма, обладающая основными свойствами живой материи: чувствительностью, обменом веществ и способностью к размножению. Клетки различаются по размеру, форме, строению и функции. Размеры клеток микроскопические. По форме различают шаровидные, веретеновидные, чешуйчатые (плоские), кубические, столбчатые (призматические), звездчатые, отростчатые (древовидные) клетки. Некоторые клетки (например, нейроны) вместе с отростками достигают в длину 1,5 м и более. Каждая клетка содержит ядро цитоплазму с включенными в нее органеллами и включениями, Основную массу клетки составляет вода. В ней растворяются: 1)неорганические вещества: вода, кислоты, основания, соли; 2)органические вещества (белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты, АТФ); 3)растворимые газы. С водой выделяются продукты обмена.

Компоненты клетки: строение и функции

1. Клеточная оболочка, плазмолемма, покрывает клетку и отделяет ее от окружающей среды. Через нее осуществляется транспорт веществ внутрь клетки и из нее; обладает избирательной проницаемостью: одни вещества свободно проникают в клетку, другим доступ в нее закрыт. По своему составу представляет собой сложный липопротеиновый комплекс.

2.Цитоплазма состоит из гиалоплазмы, органелл и включений.

1) Гиалоплазма - основное вещество цитоплазмы. Это коллоидное образование, полупрозрачное (от греч. hyalos- стекло); содержит полисахариды, белки, нуклеиновые кислоты и т.д., участвуют в обменных процессах клетки.

2) Органеллы - постоянные части клетки: эндоплазматическая сеть, митохондрии, комплекс Гольджи, клеточный центр (центросома), лизосомы.

* эндоплазматическая сеть - каналы, образованные мембранами и связанные с клеточной мембраной; представлена в виде агранулярной(гладкой) и гранулярной(зернистой) сетей; гладкая сеть участвует в обмене липидов и полисахаридов, гранулярная- в синтезе белка, к ее стенкам прилегают рибосомы (место синтеза клеточного белка)- плотные частицы, содержащие белок и РНК;

*митохондрии расположены возле ядра; имеют форму палочек, зерен; состоят из двух мембран: внешней и внутренней, которая образует складки (крипты) с расположенными в них ферментами; являются энергетическими органами клетки, участвуют в процессах окисления, фосфорилирования;

* комплекс Гольджи - внутриклеточный сетчатый аппарат в виде сетки и пузырьков вокруг ядра; участвует в транспорте и химической обработке веществ, в выведении за пределы клетки продуктов ее жизнедеятельности;

*клеточный центр располагается обычно возле ядра или комплекса Гольджи и содержит два плотных образования- центриоли; участвует в процессе деления клеток и в образовании подвижных органов- жгутиков, ресничек;

*лизосомы -пузырьки, заполненные ферментами, «санитары» клетки: растворяют ее отжившие элементы.

3. Включения- временные образования, которые появляются и исчезают в процессе обмена веществ. Они могут быть белковыми, жировыми, пигментными и другими, а также физиологическими или патологическими.

4. Специализированные органоиды - структуры, которые выполняют специфические функции и находятся в некоторых типах клеток: миофибриллы, нейрофибриллы, жгутики, реснички, ворсинки.

Миофибриллы - длинные нити, проходящие внутри мышечного волокна от одного конца до другого. Они состоят из сократительного белка актомиозина и в присутствии АТФ способны сокращаться.

Нейрофибриллы выявляются в цитоплазме тела и всех отростков нервных клеток. Это тонкие нити. Которые проводят возбуждение (нервные импульсы).

Реснички и жгутики - это плазматические выросты. Реснички располагаются на свободной поверхности клеток, имеют небольшую длину, их движение перемещает частички пыли, жидкость.Жгутики длиннее ресничек, имеются у сперматозоидов.

Ворсинки- микровыросты оболочки клетки. Они имеются, например, на эпителиальных клетках тонкой кишки и во много раз увеличивают их активную всасывательную поверхность.

3. Ядро nucleus (греч. karion), располагается внутри клетки, хранит генетическую информацию, участвует в синтезе белка. Обычно ядро круглое или овальное. В плоских клетках ядро уплощенной формы, в клетках белой крови (лейкоциты)- палочковидное или бобовидные. У человека эритроциты, кровяные пластинки (тромбоциты) ядра не имеют. Ядро покрыто ядерной оболочкой, nucleolemma, представленной наружной и внутренней ядерными мембранами, между которыми находится узкое перинуклеарное пространство. Нуклеолемма обладает функцией избирательной проницаемости так же, как цитолемма. Заполнено ядро нуклеоплазмой, nucleoplasma, гелеобразным веществом, в котором содержится одно или два ядрышка, nucleolus (синтезирует белок, является носителем генов в виде ДНК, содержит РНК) и хроматин в виде плотных зернышек или лентовидных структур, богатых белком и хорошо окрашивающихся (от греч. chroma- краска). Во время деления клеток хроматин превращается в хромосомы, в которых располагаются гены в определенной последовательности. В клетках человека постоянное количество хромосом- 46.

Жизнедеятельность клетки

1. Обмен веществ и энергии. Клетка усваивает поступающие вещества, расщепляет их с образованием энергии, необходимой для теплопродукции, выделения секретов, движений и нервной деятельности; синтезирует сложные вещества. Из клетки выводятся конечные продукты обмена веществ.

Синтез белков. Основную массу клетки составляют белки. Они состоят из аминокислот и у каждого человек имеются индивидуальную специфичность, которая определяется порядком чередованием аминокислот в полипептидной цепи и передается по наследству. В синтезе белков участвует большое количество ферментов и нуклеиновые кислоты ДНК и РНК- носители наследственной информации.

2. Возбудимость. Некоторые клетки и ткани (нервная, мышечная и железистые) специально приспособлены к осуществлению быстрых реакций на раздражение. Такие клетки и ткани называют возбудимыми, а их способность отвечать на раздражение возбуждением называют возбудимостью. В ответ на действие раздражителей в возбудимых клетках возникает возбуждение- совокупность сложных физических, химических процессов и функциональных изменений. Есть и специфические признаки возбуждения: выделение секрета железистой клеткой, сокращение мышечной ткани, генерация нервных импульсов нервной клетки.

Раздражители могут быть физическими (электрический ток, температурные, механические), химическими (гормоны, белки, ионы), физико-химическими (осмотические, сдвиг рН и др.), специфическими ( адекватными) и неспецифическими (неадекватными). Адекватными называются те раздражители, которые действуют на данную биологическую структуру в естественных условиях, к восприятию которых она специально приспособлена и чувствительность к которым у нее чрезвычайно велика. Неадекватными называются те раздражители, для восприятия которых данная клетка или орган специально не приспособлены. Так, мышца сокращается при взаимодействии кислоты или щелочи, электрического тока и т.д.

Адекватные раздражители вызывают возбуждение в определенных возбудимых структурах при минимальной затрате энергии (световые лучи для рецепторов сетчатки глаза), а неадекватные- лишь при достаточной силе и продолжительности своего действия (обильное отделение слюны в ответ на раздражение кислотой рецепторов ротовой полости). Минимальная сила раздражителя, на которую возбудимая ткань отвечает раздражением, получила название порог возбуждения. Чем она меньше, тем легче возбуждается ткань. При возникновении возбуждения затрачивается энергия, накопления в клетках. При длительном возбуждении может наступить истощение энергетических запасов и, как следствие, например, в нервных клетках «нервное истощение», проявляющееся невротическими состояниями. Обратное возбуждению явление- торможение- нервный процесс, приводящий к угнетению или предупреждению возбуждения. Обязательным признаков возбуждения является изменение электрического состояния поверхностной клеточной мембраны. Наружная поверхность заряжается отрицательно по отношению к внутренней. При этом понижается мембранная разность потенциалов (деполяризация мембраны) и даже появляется разность потенциалов противоположенного знака. Достигнув критического – порогового – уровня, изменение разности потенциалов лавинообразно нарастает и быстро – в нерве за несколько десятитысячных долей секунды – достигает своего максимума.

Восстановление исходной разности потенциалов – реполяризация мембраны – происходит вначале за счет выхода ионов калия из клетки. Затем благодаря особому физиологическому механизму, так называемому натрий-калиевому насосу, восстанавливается неравенство ионных концентраций между цитоплазмой и окружающей клетку средой (ионы калия обратно входят в клетку, а ионы натрия выходят из нее). Характерной особенностью клетки в момент ее возбуждения – в период максимальной деполяризации мембраны – является ее неспособность отвечать на новое раздражение. Состояние клетки во время ее возбуждения носит название рефрактерности.

3. Способность к размножению

Деление клеток:

1) амитоз (прямое) – клетка делится на две равные или неравные части. Встречается редко;

2)митоз(непрямое) наиболее распространено, состоит из следующих этапов: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. В период подготовки к митозу (интерфаза), когда сохраняется оформленное ядро, происходит синтез копий ДНК на имеющихся молекулах ДНК (матрицах), их количество удваивается. Ядро увеличивается в размерах. В цитоплазме также происходят большие изменения: удвоение центриоли, интенсивно функционируют митохондрии, накапливая энергию для осуществления митоза, и т.д. В конце интерфазы клетка становится материнской. Деление клетки начинается с изменения ядра. Ядрышко исчезает, хроматин превращается в длинные нити, которые спирализуются и становятся компактными частицами – хромосомами. В каждой хромосоме по 2 молекулы ДНК (одна существоваля до митоза, другая синтезирована в интерфазе). После разделения центросомы на 2 части каждая из них направяется к противоположным полюсам клетки, они как бы отталкиваются одна от другой. Вместе с образующимися вокруг них и между ними тонкими белковыми нитями они формируют митотическое веретено. Ядерная мембрана разрушается, нити веретена прикрепляются к одному из участков дочерних хромосом, которые притягиваются к противоположным полюсам клетки и располагаются возле центросом. При превращении хромосом обратно в хроматин они окружаются вновь появляющейся ядерной оболочкой, и происходит образование двух новых ядер. Посередине цитоплазмы образуется перетяжка, формируются 2 новые клетки. Итак, жизненный цикл клетки – период от одного деления к другому, складывается из собственно митоза и интерфазы – периода между двумя митозами. Причем 90% всей жизни клетки приходится на интерфазу;

3) мейоз – редукционное деление, при котором количество хромосом уменьшается вдвое (гаплоидный, единичный набор хромосом). Так размножаются половые клетки. При дальнейшем слиянии мужской и женской половых клеток диплоидный набор хромосом восстанавливается.

4.Способность к дифференцировке. Приобретение клеткой специализированных функций, связанное с появлением в ней структур, обеспечивающих выполнение этих функций. При этом набор хромосом не изменяется, а изменяется лишь соотношение активных и неактивных генов. В дифференцированных клетках только небольшая часть генов способна передавать информацию. Например, гены, кодирующие синтез белков-гормонов в секреторных клетках желез, или – синтез гемоглобина. Часто при специализации (дифференцировке) утрачивается способность клеток к размножению, то есть исчезают так называемые камбиальные элементы. Например, на определенной стадии онтогенеза запасы камбиальных элементов высокодифференцированной нервной ткани истощаются и естественная утрата нейронов компенсируется лишь гипертрофией сохранившихся нейронов.

Ткани

Ткань – это исторически сложившаяся система клеток и межклеточного вещества, имеющих сходное строение и выполняющих определенную, специфичную для них функцию. Строение и функции тканей животных организмов изучает наука гистология. Каждый орган состоит из различных тканей, которые тесно связанны между собой и обеспечивают выполнение главной функции данного органа.

Классификация

4 вида тканей:

Эпителиальная, соединительная, мышечная и нервная.

Поиск по сайту: