Пиноцитоз и фагоцитоз

Расскажите о пино- и фагоцитозе. Чем различаются эти процессы?

Мембрана клетки — подвижное образование, способное путём формирования впячиваний и выростов захватывать объекты внешней среды. Этот процесс называют эндоцитозом. Причина эндоцитоза — сложные биохимические реакции, происходящие в цитоплазме и связанные в первую очередь с изменением третичной структуры внутриклеточных белков. Если клетка захватывает каплю жидкости — это пиноцитоз, если твердую частицу — фагоцитоз. В результате образуются пиноцитарные или фагоцитарные вакуоли (мембранные пузырьки). Процесс, обратный эндоцитозу (выброс из клетки содержимого вакуолей), называют экзоцитозом.

Взаимосвязь строения и функций мембраны клеток

Раскройте взаимосвязь строения и функций мембраны клеток.

Известно, что основой любой мембраны является бислой (двойной слой) фосфолипидов, в котором гидрофильные «головки» молекул (глицерин) обращены наружу, а гидрофобные остатки жирных кислот — внутрь. С липидным бислоем связаны молекулы белков, которые могут примыкать к мембране с любой из сторон, погружаться в нее или даже пронизывать. Положение клеточной мембраны на границе клетки и окружающей среды определяет ее основные функции. Прочный, эластичный, легко восстанавливающийся бислой является барьером, обеспечивающим постоянство внутриклеточной среды и предохраняющим цитоплазму от проникновения чужеродных веществ. Транспортная функция мембраны имеет избирательный характер. Мелкие незаряженные молекулы (O₂, N₂) легко проникают непосредственно через бислой. Более крупные и/или заряженные частицы (Na⁺, К⁺, некоторые гормоны) проходят через специальные белковые поры (каналы) или транспортируются белками-переносчиками. Будучи подвижной структурой, клеточная мембрана может также осуществлять транспорт веществ путем эндо- и экзоцитоза.

Цитоплазменные органоиды клетки

Какие органоиды клетки находятся в цитоплазме?

Органоиды, расположенные в цитоплазме эукариотической клетки, можно разделить на три группы: одномембранные, двухмембранные и немембранные. К одномембранным органоидам относят эндоплазматическую сеть (гладкую и шероховатую), аппарат Гольджи, лизосомы и вакуоли. Двухмембранные органоиды — это пластиды и митохондрии; немембранные — рибосомы, цитоскелет и клеточный центр

Органоиды цитоплазмы и их значение

Охарактеризуйте органоиды цитоплазмы и их значение в жизнедеятельности клетки.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС) представляет собой совокупность вакуолей, каналов и трубочек. Она образует внутри цитоплазмы единую сеть, объединенную с наружной мембраной ядерной оболочки. Различают гладкую и шероховатую ЭПС. Гладкая ЭПС участвует в синтезе липидов и углеводов, а также обезвреживает токсичные вещества. На поверхности мембран шероховатой ЭПС располагаются рибосомы.

Аппарат Гольджи — одномембранный органоид, входящий в состав единой мембранной сети клетки и представляющий собой стопку плоских цистерн. В нем происходит окончательная сортировка и упаковка продуктов жизнедеятельности клетки в мембранные пузырьки (вакуоли). В числе прочего аппарат Гольджи формирует лизосомы и обеспечивает экзоцитоз.

Лизосомы — мелкие мембранные пузырьки, которые содержат ферменты для переваривания питательных веществ. Лизосомы сливаются с эндоцитозной вакуолью, формируя пищеварительную вакуоль. Если содержимое лизосом высвобождается внутри самой клетки, наступает ее автолиз (самопереваривание клетки).

Митохондрии относят к двухмембранным органоидам. Их внешняя мембрана гладкая, а внутренняя образует складки (кристы). Митохондрии — энергетические станции клетки, их основная функция — синтез АТФ.

Пластиды представляют собой двухмембранные органоиды растительных клеток. Существует три типа пластид: хлоропласты, хромопласты и лейкопласты. Бесцветные лейкопласты запасают крахмал; зеленые хлоропласты осуществляют фотосинтез; оранжевые, желтые и красные хромопласты обеспечивают окраску плодов и цветов (привлечение опылителей и распространителей семян). Считается установленным, что в далеком прошлом митохондрии и пластиды произошли от прокариот, «проглоченных» эукариотической клеткой и вступивших с нею в симбиоз. Митохондрии и пластиды имеют кольцевую ДНК, самостоятельно синтезируют часть белков, а их рибосомы мельче эукариотических.

Рибосомы — мелкие многочисленные немембранные органоиды, образованные двумя субъединицами — большой и малой. Субъединицы состоят из белка и рибосомальной РНК. Функцией рибосом является синтез белка. Часть рибосом находится непосредственно в цитоплазме, а часть — на мембранах шероховатой ЭПС.

Клеточный центр — органоид немембранного строения клеток животных, грибов и низших растений. Состоит из двух центриолей, по форме сходных с цилиндрами и состоящих из мельчайших белковых трубочек; участвует в образовании веретена деления.

Вакуоль представляет собой мембранный пузырек, заполненный клеточным соком. Она обязательно присутствует в растительной клетке. Функция вакуоли — накопление воды, солей, питательных веществ. Здесь могут также содержаться пигменты (синие, фиолетовые) и накапливаться отходы обмена веществ.

Цитоскелет — немембранный органоид, представляющий собой белковые тяжи-трубочки, расположенные как рядом с мембраной, так и в цитоплазме. Их функция — поддержание формы клетки, обеспечение внутриклеточного транспорта веществ, а также активного движения клетки (амеба, фагоцит). Мембранные пузырьки, содержащие какие- либо вещества, могут двигаться по трубочкам цитоскелета, как по рельсам.

Строение ядра эукариотической клетки

Опишите строение ядра эукариотической клетки.

Клеточное ядро обычно имеет сферическую форму; встречаются также веретеновидные, подковообразные и сегментированные ядра. Оболочка ядра состоит из двух мембран; наружная мембрана переходит в каналы ЭПС. Ядерная оболочка пронизана порами, которые достаточно велики, чтобы пропускать молекулы нуклеиновых кислот и субъединицы рибосом. Клеточное ядро заполнено ядерным соком — раствором белков, нуклеиновых кислот и углеводов. Основная масса клеточного ядра приходится на хроматин — молекулы ДНК, соединенные с белками-гистонами. В зависимости от стадии клеточного цикла хроматин располагается по всему объему ядра (дисперсно) либо скручен в хромосомы. В клеточном ядре может также находиться одно (или несколько) ядрышко — зона синтеза рРНК и формирования субъединиц рибосом.

Может ли клетка существовать без ядра

Как вы считаете, может ли клетка существовать без ядра? Ответ обоснуйте.

У прокариот кольцевая ДНК расположена непосредственно в цитоплазме и успешно выполняет свои функции. Однако строение и деятельность эукариотической клетки гораздо сложнее, чем прокариотической. В связи с этим эукариотам необходимо иметь значительно больше нуклеиновых кислот, которые удобнее локализовать в определенной зоне. Эту проблему решило появление ядерной оболочки и обособление клеточного ядра. Кроме того, ядерная оболочка защищает хроматин от химических и механических повреждений.

Может ли эукариотическая клетка существовать без ядра? В ядре хранится почти вся наследственная информация о структуре белков. Следовательно, без ядра клетка не может развиваться и гибнет. Тем не менее некоторые клетки многоклеточного организма (например, эритроциты человека) утрачивают ядро в ходе роста и специализации; к моменту потери ядра в них уже синтезирован весь необходимый набор белков. Скорость разрушения этих белков определяет срок жизни таких клеток (как правило, несколько недель).

Ядрышко

Что такое ядрышко? Каковы его функции?

Ядрышко — это внутриядерная структура, где синтезируется рибосомальная РНК и формируются отдельные субъединицы рибосом. Количество ядрышек в ядре может изменяться и определяется синтетической активностью клетки: чем более интенсивно идет образование белка, тем больше ядрышек. Сборка рибосом из отдельных субъединиц завершается в цитоплазме непосредственно перед началом синтеза белка.

Хроматин

Дайте характеристику хроматина.

Хроматин представляет собой совокупность спиралевидных двуцепочечных молекул ДНК, упакованных при помощи особых белков-гистонов. В ходе упаковки ДНК наматывается на гистоны, как нитка на катушку. В результате образуется структура — «бусы на нитке», уменьшающая длину и увеличивающая прочность молекул ДНК. Хроматин может быть дополнительно спирализован с образованием сверхкомпактных структур — хромосом. Формирование хромосом происходит непосредственно перед делением клетки.

Число хромосом в соматических и половых клетках

Как соотносится число хромосом в соматических и половых клетках?

В соматических (обычных) клетках организма, как правило, содержится двойной набор хромосом, т. е. каждая хромосома (молекула ДНК) присутствует в двух экземплярах. При образовании половых клеток происходит деление особого типа, в результате которого набор хромосом в зрелых яйцеклетках и сперматозоидах оказывается одинарным. Таким образом, соотношение числа хромосом в соматических и половых клетках составляет 2:1.