1. Конспект лекций
по учебной дисциплине «Биология»
Содержание
1. Клеточная теория
2. Строение клетки
2.1. Оболочка клетки
2.2. Ядро
2.3. Цитоплазма и её органоиды
3. Растительные клетки
4. Клетки прокариот
2. 1. Клеточная теория
Клетки – .этоструктурныеединицыорганизмовВпервыеэтоттерминупотребилРоберт
1665 . XIXГук в году К (веку усилиямимногих учёных особенноМаттиаса
Шлейденаи ТеодораШванна) .сложиласьклеточнаятеорияЕёосновнымиположениями
:былиследующиеутверждения
• – ;клетка основнаяединицастроенияи развитиявсехживых организмов
• , ,клетки всех организмов сходны по своему строению химическому составу
;основнымпроявлениямжизнедеятельности
• каждая новая клетка образуется в результатеделения ( )исходной материнской
;клетки
• в многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемой ими
функции и образуют ткани. ,Из тканей состоят органы которые тесно связаны
.между собойи подчиненысистемамрегуляции
.Практически всеткани многоклеточных организмовсостоятиз клеток С другой
,стороны слизевики состоятиз неразделённойперегородкамиклеточноймассысо
. .множествомядер Сходнымобразомустроенаи сердечнаямышцаживотных Ряд
( , , )структур организма раковины жемчужины минеральнаяосновакостей образованыне
, .клетками апродуктамиих секреции
.Мелкиеорганизмымогут состоятьвсеголишьиз сотенклеток Организмчеловека
10включаетв себя 14
.клеток Самаямаленькаяиз известных сейчасклеток имеетразмер
0,2 , –мкм самаябольшая неоплодотворенноеяйцо эпиорниса– 3,5веситоколо .кг
5 20 .Типичныеразмерырастительныхи животных клеток составляютот до мкм При этом
.между размерамиорганизмови размерамиих клеток прямойзависимостиобычно нет
70–80 % – .массыклетки этовода
2. Строение клетки
, ,Длятого чтобыподдерживатьв себенеобходимую концентрацию веществ клетка
. ,должнабытьфизически отделенаот своегоокружения Вместес тем жизнедеятельность
.организмапредполагаетинтенсивныйобменвеществмежду клетками Рольбарьера
между клеткамииграетплазматическаямембрана.
; ,Внутреннеестроениеклетки долгоевремябылозагадкой дляученых считалось что
мембранаограничиваетпротоплазму– ,некую жидкость в которойи происходятвсе
.биохимическиепроцессы Благодаряэлектронной микроскопии тайну протоплазмы
, ,удалосьраскрыть и сейчасизвестно что внутри клетки имеютсяцитоплазма, в которой
,присутствуют различныеорганоиды и генетический материалв видеДНК, ,собранныйв
,основном в ядре( ).у эукариот
.Строениеклетки являетсяоднимиз важных принципов классификацииорганизмов В
,последующих параграфахмы сначаларассмотримструктуры общиедлярастительныхи
,животных клеток затемхарактерныеособенностиклеток растенийи доядерных
. .организмов Закончитсяэтот разделрассмотрениемпринципов деленияклетки
Изучениемклеток занимаетсяцитология.
4. 2.1. Оболочка клетки
Клеточнаямембрана– , :этооболочкаклетки выполняющаяследующиефункции
• ;разделениесодержимого клетки и внешнейсреды
• ;регуляцияобменавеществмежду клеткой и средой
• (место протекания некоторых биохимических реакций в том числефотосинтеза,
);окислительногофосфорилирования
• .объединениеклеток в ткани
Оболочки делятсяна плазматические(клеточныемембраны) и наружние. Важнейшее
–свойствоплазматическоймембраны полупроницаемость, то естьспособность
. ,пропускатьтолько определённыевещества Черезнеёмедленнодиффундируют глюкоза
, ,аминокислоты жирныекислотыи ионы причёмсамимембранымогут активно
.регулироватьпроцессдиффузии
1.2.1.Рисунок
Строениемембраны
, – .По современнымданным плазматическиемембраны это липопротеиновыеструктуры
, « » ,Липиды спонтаннообразуют бислой амембранныебелки плавают в нём словно
. :островав океане В мембранахприсутствуют несколько тысячразличных белков
, , . ,структурные переносчики ферментыи другие Предполагают что между белковыми
,молекуламиимеютсяпоры сквозькоторыемогут проходитьгидрофильныевещества
( ).непосредственномуих проникновениюв клеткумешаетлипидныйбислой К некоторым
,молекуламна поверхностимембраныподсоединеныгликозильныегруппы которые
.участвуют в процессераспознаванияклеток при образованиитканей
( 5Разныетипы мембранотличаютсяпо своейтолщине обычно онасоставляетот до
10 ). .нм По консистенции липидный бислойнапоминаетоливковоемасло В зависимости
( )от внешних условий регуляторомявляетсяхолестерол структурабислояможет
, ( ).изменятьсятак что он становитсяболеежидким от этого зависитактивностьмембран
6. • диффузия
( ,газы
);жирорастворимые молекулы проникают прямо через плазматическую мембрану
при облегчённой диффузиирастворимоев водевеществопроходит черезмембрану
, - ;по особомуканалу создаваемомукакой либоспецифическоймолекулой
• ( );осмос диффузияводычерезполунепроницаемыемембраны
• (активный транспорт перенос молекул из области с меньшей концентрацией в
, , ,область с большей например посредством специальных транспортных белков
требуетзатратыэнергии АТФ);
• при эндоцитозе ,мембранаобразуетвпячивания которые затемтрансформируются
.в пузырьки или вакуоли Различаютфагоцитоз– поглощениетвёрдых частиц
( , ) –напримерлейкоцитамикрови ипиноцитоз – ;поглощениежидкостей
• экзоцитоз– , ;процесс обратный эндоцитозу из клеток выводятся
.непереварившиесяостатки твёрдыхчастиц и жидкий секрет
.Первыедвапроцессав отличиеот остальныхне требуют дополнительнойэнергии
Модель1. -Натрийкалиевыйнасос
.Надплазматическоймембранойклетки могут располагатьсянадмембранныеструктуры
.Их строениеявляетсявлажнымклассификационнымпризнаком У животных это
( - ), , –гликокаликс белково углеводныйкомплекс у растений грибови бактерий клеточная
1.2.4.Рисунок
-Хищнаяинфузориядидиниум поедаетинфузорию туфельку
7. .стенка В составклеточнойстенки растенийвходит целлюлоза, – ,грибов хитин бактерий
– - .белковополисахаридныйкомплексмуреин
2.2. Ядро
Ядро .имеетсяв клетках всехэукариотзаисключениемэритроцитовмлекопитающих У
, ,некоторых простейших имеютсядваядра но как правило клетка содержит только одно
. ; (10–20ядро Ядрообычнопринимаетформушараили яйца по размерам )мкм оно
.являетсясамойкрупной из органелл
Ядроотграниченоот цитоплазмыядернойоболочкой, :котораясостоитиз двухмембран
, ,наружной и внутренней имеющих такоеже строение как иплазматическаямембрана.
, .Между ними находитсяузкоепространство заполненноеполужидким веществом Через
множествопор в ядернойоболочкеосуществляетсяобменвеществмежду ядроми
( ,цитоплазмой в частности выход -и РНК ).в цитоплазму Внешняямембраначастобывает
усеянарибосомами, .синтезирующимибелок
Под ядернойоболочкой находитсякариоплазма( ),ядерныйсок в которуюпоступают
. – ,веществаиз цитоплазмы Кариоплазмасодержит хроматин вещество несущееДНК,
и ядрышки. – ,Ядрышко этоокруглаяструктуравнутриядра в которойпроисходит
.формированиерибосом
, ,Совокупностьхромосом содержащихсяв хроматине называютхромосомнымнабором.
Числохромосомв соматических клетках диплоидное(2n), ,в отличиеот половыхклеток
имеющих гаплоидный (наборхромосом n).
.Важнейшейфункциейядраявляетсясохранениегенетической информации При делении
, ( ).клетки ядротакже делитсянадвое анаходящаясяв нёмДНК копируется реплицируется
.Благодаряэтому у всехдочерних клеток также имеютсяядра
2.3. Цитоплазма и её органоиды
–Цитоплазмапредставляетсобойводянистоевещество цитозоль(90 % ),воды в котором
располагаютсяразличныеорганеллы, (атакжепитательныевеществав видеистинныхи
) .коллоидных растворов и нерастворимыеотходыметаболических процессов В цитозоле
1.3.1.Рисунок
Ядроклетки
8. , , .протекаетгликолиз синтезжирных кислот нуклеотидови других веществ Цитоплазма
. ,являетсядинамической структурой Органеллыдвижутся аиногдазаметени циклоз–
, .активноедвижение в котороевовлекаетсявсяпротоплазма
, ,Перечислимосновныеорганеллы характерныеи дляклеток животных и дляклеток
.растений
1.4.1.Рисунок
Митохондрии
Митохондрии « ». ,иногданазывают клеточнымиэлектростанциями Это спиральные
, ,округлые вытянутыеили разветвлённыеорганеллы длинакоторых изменяетсяв
1,5–10пределах , – 0,25–1мкм аширина .мкм Митохондрии могут изменятьсвою формуи
, .перемещатьсяв те областиклетки гдепотребностьв них наиболеевысока В клетке
,содержитсядо тысячи митохондрий причёмэто количествосильнозависитот активности
. ,клетки Каждаямитохондрияокруженадвумямембранами внутри которых содержатся
, ,РНК белки и митохондриальнаяДНК участвующаяв синтеземитохондрийнарядус
. ,ядернойДНК Внутренняямембранасложенав складки называемыекристами.
, , ,Возможно митохондриинекогдабылисвободнодвижущимисябактериями которые
,случайнопроникнув в клетку вступили с хозяиномв симбиоз. Важнейшейфункцией
митохондрийявляетсясинтезАТФ, происходящийзасчётокисленияорганических
.веществ
9. 1.4.2.Рисунок
: .Эндоплазматическаясеть гладкаяи гранулярнаяструктуры Рядомфотографияс увеличениемв
10 000 раз
Эндоплазматическаясеть – ,этосетьмембранпронизывающихцитоплазму
.эукариотических клеток Еёможно наблюдатьтолько при помощиэлектронного
. ,микроскопа Эндоплазматическаясетьсвязываеторганеллымежду собой по ней
. ,происходиттранспортпитательныхвеществ ГладкаяЭПС имеетвидтрубочек стенки
,которых представляютсобоймембраны сходныепо своейструктурес плазматической
. .мембраной В ней осуществляетсясинтезлипидови углеводов На мембранахканалови
;полостейгранулярнойЭПС расположеномножестворибосом данный тип сетиучаствует
в синтезебелка.
Рибосомы– (15–20мелкие ) ,нм в диаметре органеллы состоящиеиз -р РНК и
. – .полипептидов Важнейшаяфункциярибосом синтезбелка Их количествов клетке
: .весьмавелико тысячии десятки тысяч Рибосомымогут бытьсвязаныс
.эндоплазматическойсетью или находитьсяв свободномсостоянии В процессесинтеза
, ,обычноодновременноучаствуют множестворибосом объединённых в цепи
называемыеполирибосомами.
10. Модель8. Полирибосомы
Аппарат Гольджи ( )представляетсобойстопку мембранных мешочков цистерн и
. ,связанную с ними системупузырьков На наружной вогнутой сторонестопки из
( , - , )пузырьков отпочковывающихся по видимому от гладкой эндоплазматическойсети
,постояннообразуютсяновыецистерны на внутреннейсторонецистерныпревращаются
.обратнов пузырьки ОсновнойфункциейаппаратаГольджи являетсятранспортвеществв
, , ,цитоплазмуи внеклеточную среду атакже синтезжиров и углеводов в частности
, , , .гликопротеинамуцина образующегослизь атакже воска камедии растительногоклея
АппаратГольджи участвуетв ростеи обновленииплазматическоймембраныи в
.формированиилизосом
1.4.3.Рисунок
АппаратГольджи
Лизосомы ,представляютсобоймембранныемешочки наполненныепищеварительными
. ,ферментами Особенномного лизосомв животных клетках здесьих размерсоставляет
. ,десятыедолимикрометра Лизосомырасщепляютпитательныевещества переваривают
, ,попавшиев клетку бактерии выделяютферменты удаляютпутёмпереваривания
. « » :ненужныечастиклеток Лизосомытакже являются средствамисамоубийства клетки в
( , )некоторых случаях например при отмираниихвостау головастика содержимоелизосом
, .выбрасываетсяв клетку и онапогибает
12. Пероксисомы( )микротельцаимеют
округлыеочертанияи окружены
.мембраной Их размерне превышает
1,5 .мкм Пероксисомысвязаныс
эндоплазматическойсетью и содержатряд
, , ,важных ферментов в частности каталазу
участвующую в разложенииперекиси
.водорода
Почти во всехэукариотических клетках имеютсяполыецилиндрическиеорганеллы
25диаметромоколо ,нм называющиесямикротрубочками. В длинуони могутдостигать
. .нескольких микрометров Стенки микротрубочек сложеныиз белкатубулина В клетках
животных и низших растенийвстречаютсяцентриоли– мелкиеполыецилиндрыдлинойв
, 27 .десятыедолимикрометра построенныеиз микротрубочек Во времяделенияклетки
, .они образуют веретено вдолькоторого выстраиваютсяхромосомы Центриолямпо
структурамидентичны базальныетельца, .содержащиесяв жгутиках и ресничкахЭти
органеллывызываютбиение . –жгутиков Другаяфункция микротрубочек транспорт
.питательныхвеществ Микротрубочки представляютсобойдостаточножёсткие
,структуры и поддерживаютформуклетки образуясвоеобразныйцитоскелет. С опорой
–и движениемсвязанаи ещёоднаформаорганелл микрофиламенты – тонкиебелковые
5–7нити диаметром .нм
1.4.6.Рисунок
Центриоли
1.4.5.Рисунок
.Пероксисомаклетки листа В центрееё
кристаллическоебелковоеядро
13. 1.4.7.Рисунок
. ,Цитоскелетклетки Микрофиламентыокрашеныв синий
– , –микротрубочки в зеленый промежуточныеволокна в
красный цвет
3. Растительные клетки
,В растительныхклетках присутствуют всеорганеллы обнаруженныев животных клетках
( ).заисключениемцентриолей Однакоимеютсяв них и свойственныетолькодлярастений
.структуры
, .Клеточныестенки растенийсостоятиз целлюлозы образующеймикрофибриллы В
,клетках древовидных растенийслоицеллюлозыпропитываютсялигнином придающим
. ,им дополнительную жёсткость Клеточныестенки служатрастениямопорой
, ,предохраняютклетки от разрыва определяютформуклетки играют важную рольв
.транспортеводыи питательныхвеществот клетки к клетке Соседниеклетки связаны
друг с другом плазмодесмами, .проходящимичерезмелкиепорыклеточныхстенок
Вакуоль– .наполненныйжидкостьюмембранныймешочек В животныхклеткахмогут
, , ,наблюдатьсянебольшиевакуоли выполняющиефагоцитарную пищеварительную
.сократительную и другиефункции Растительныеклетки имеют одну большую
. , ,центральную вакуоль Жидкость заполняющаяеё называетсяклеточнымсоком. Это
, , ,концентрированныйрастворсахаров минеральныхсолей органических кислот
. ,пигментови других веществ Вакуоли накапливаютводу могут содержатькрасящие
, ( , ), ,пигменты защитныевещества например таннины гидролитическиеферменты
, ,вызывающиеавтолизклетки отходыжизнедеятельности запасныепитательные
.вещества
14. 1.5.2.Рисунок
. ,Строениехлоропластов Хорошо виднысодержащиехлорофиллграны собранныеиз стопки
. –тилакоидных мембран Справа электроннаяфотография
Пластиды– , .органеллысвойственныетолькорастительнымклеткам Они окружены
.двойноймембраной Пластидыделятсяна хлоропласты, осуществляющие
,фотосинтез хромопласты, ,окрашивающиеотдельныечастирастенийв красные
,оранжевыеи жёлтыетона и лейкопласты, приспособленныедляхраненияпитательных
: (веществ белков протеинопласты), (жиров липидопласты) (и крахмалаамилопласты).
. , ,Пластидыобладаютотносительнойавтономией Так же как и митохондрии
,образующиесяиз предшествующих митохондрий они рождаютсятолько из родительских
. ,пластид Причиназаключаетсяв том что эти органеллысодержатнебольшоеколичество
.собственнойДНК Подобнаявнехромосомнаянаследственностьне
подчиняетсяменделевскимзаконам. ,АнализмутацийпоказываетчтоДНК органелл
. - ,отвечаетлишь замалую частьнаследственнойинформации По видимому пластиды
, -также произошлиот симбиотических прокариот поселившихсяв клетках организма
.хозяинамиллиардылетназад
1.5.1.Рисунок
Хлоропластыв растительныхклетках
15. 4. Клетки прокариот
1.6.1.Рисунок
Структурапрокариотической клетки
.Клетка прокариотустроеназначительнопрощеклеток животных и растений Снаружи она
, ,покрытаклеточнойстенкой выполняющейзащитные формирующиеи транспортные
. .функции Жёсткостьклеточной стенки обеспечиваетмуреин Иногдабактериальная
.клеткапокрытасверху капсулойили слизистымслоем
, ,Протоплазмабактерий как и у эукариот окруженаплазматическоймембраной. В
, ,мешковидных трубчатых или пластинчатых впячиванияхмембранынаходятсямезосомы
, .участвующиев процесседыхания бактериохлорофилли другиепигменты
1.6.2.Рисунок
Клетки бактерий
,Генетический материалпрокариотне образуетядра анаходитсянепосредственнов
. – ,цитоплазме ДНК бактерий одиночныекольцевыемолекулы каждаяиз которых состоит
. ,из тысячи миллионовпарнуклеотидов Геномбактериальнойклетки намного проше чем
:у клеток болееразвитых существ в среднемДНК бактерийсодержит несколько тысяч
.генов
В прокариотических клетках отсутствуетэндоплазматическаясеть, арибосомысвободно
.плаваютв цитоплазме Нет у прокариоти митохондрий; частичноих функциивыполняет
.клеточнаямембрана
