Биология - Ярыгин В.Н.
Скачать (прямая ссылка):
3.1. ПРИНЦИПЫ СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ КЛЕТКИ
В природе существует значительное разнообразие конкретных клеточных форм. Вместе с тем число основных типов клеточной организации ограниченно. Выделяют прокариотический и эукариотический типы с подразделением второго на подтип клеток простейших организмов и подтип клеток многоклеточных (рис. 1).
Клетки прокариотического типа имеют особенно малые размеры — не более 0,5—3,0 мкм в диаметпе. У них нет морфологически оЬосббленного ядра, так как ядерный материал в виде ДНК не отграничен от цитоплазмы оболочкой. В клетке отсутствует развитая система мембран. Генетический аппарат образован единственной кольцевой хромосомой, которая лишена (К:нивныл ~бёл: 'ков — гистонов1. ———-----
1 Гистоны являются белками клеточных ядер. Благодаря значительному количеству основных аминокислот аргинина и лизина они имеют щелочной характер и представлены пятью главными фракциями — Н1, 1^2а, H2b, НЗ и Н4, различающимися содержанием аргинина, лизина, глицина. В хромосомах эукариотических клеток гистоны, соединяясь с ДНК, подавляют процесс считывания биологической информации. Различия прокариотических и эукариотических клеток по содержанию гисто-нон указывают на оазд^е механизмы регуляции функций наследственного материала. " 7
/У
/Si
Рис. 1. Типичные черты структурной организации клеток.
«4 — прокариотическая; б - эукариотическая растительная; в животная.
У прокариот отсутствует клеточный центр. Для них не типичны внутриклеточные перемещения цитоплазмы и амебоидное движение Время, необходимое для образования двух дочерних клеток из материнской (время генерации), сравнительно мало и исчисляется десятками минут. Прокариотические клетки не делятся митозом. К этому типу клеток относятся бактерии и сине-зеленые водоросли.
Эукариотический тип клеточной организации представлен двумя подтипами. Особенностью организмов простейших (рис. 2) является то, что они, исключая колониальные формы, в структурном отношении представляют собой клетку, в физиологическом — полноценную особь. В связи с этим в клетках некоторых простейших имеются миниатюрные образования, выполняющие на клеточном уровне функции органов, аппаратов и систем органов многоклеточного организма (цитостом, цитофарингс и порошица, сократительные вакуоли, генеративное и вегетативное ядра инфузорий).
Высокая упорядоченность внутреннего содержимого эукариотической клетки достигается путем ком парт ментализац и и -ее объема — подразделения на «ячейки», отличающиеся деталями химического (ферментного) состава.
Компартментализация (рис. 3) способствует пространственному разделению веществ или процессов в клетке. Отдельный компартмент представлен органеллой (лизосома) или ее частью (пространство, I ограниченное внутренней мембраной митохондрии). Важная роль в ; осуществлении компартментализашш принадлежит биологическим 1 мембранам, которые выполняют ряд функций: отграничивающую ’ (барьерную), регуляции _и обеспечения избирательнОТТфошщаемости веществ, образования поверхностей раздела между водной (гидро-фильной71? нёводной (гидроФобнойГфазами с размещением на „этих поверхностях определенных ферментных комплексов. Благодаря при-ч' сутствию липидов (жировых веществ) мембраны формируют гидро-
Рис. 2. Структурная организация одноклеточного организма (инфузория).
I - генеративное ядро; 2 - вегетативное
ядро, 3 — цитостом с цитофарин1сом; 4 пищеварительные вакуоли; 5 - порошица; (? - сократительные вакуоли; 7 гиало-плазма; 8 — реснички.
фобную внутриклеточную фазу как компартмент для химических реакций в неводной среде. Молекулярный состав мембран, набор соединений и ионов, адсорбированных на их поверхностях неодинаков, о что обусловливает их функциональную специализацию* Включение в !— мембрану молекул рецепторов делает ее восприимчивой к биологиче- О ски активным соединениям, например гормонам.
Известно несколько схем взаимоотношений в мембране основных С химических компонентов — белков и липидов, а также других веществ, С* адсорбируемых на мембранной поверхности. /С
В настоящее время большей популярностью пользуется точка/„Зазрения, согласно которой мембрана составлена из бимолекулярного! ^ слоя липидов. Гидрофобные участки их молекул повернуты друг к \ другу, а гидрофильные находятся на поверхности слоя. Разнообразные ]0 белковые молекулы встроены в этот слой или адсорбированы на его поверхностях (рис. 4).
Благодаря компартментализации клеточного объема в эукариотической клетке наблюдается разделение функций между разными структурами. Одновременно различные органеллы закономерно взаимодействуют друг с другом.
Клетки многоклеточных организмов (растительные и животные) имеют оболочку. Плазмолемма (клеточная оболочка) животных клеток образована мембраной, покрьТтой~гааружТГ~СЛОем~ гликокадиксатолщиной 10—20 нм.Основными компонентами глйкока-ликса служат.комплексы полисахаридов с белками (гликопротеиды) и жирами (гликолипиды). Плазмолемма выполняет отграничивающую и барьерную функцию. Благодаря свойству избирательной проницаемо- j
