Слайд 1История создания клеточной теории
1590 год. Янсен изобрел микроскоп, в котором увеличение
обеспечивалось соединением двух линз.
1665 год. Роберт Гук впервые употребил термин клетка (рассматривал срез пробки)
1650-1700 годы. Антони ван Левенгук впервые описал бактерии и другие микроорганизмы (простейшие)
1700-1800 годы. Опубликовано много новых описаний и рисунков различных тканей, преимущественно растительных.
1827 году Карл Бэр обнаружил яйцеклетку у млекопитающих.
1831-1833 годы. Роберт Броун описал ядро в растительных клетках.
1838-1839 годы. Ботаник Матиас Шлейден и зоолог Теодор Шванн объединили идеи разных ученых и сформулировали клеточную теорию, которая постулировала, что основной единицей структуры и функции в живых организмах является клетка.
1855 год. Рудольф Вирхов показал, что все клетки образуются в результате клеточных делений.
Цитология – комплексная наука о клетке
Слайд 2Клетка — элементарная живая система, единица строения, жизнедеятельности, размножения и индивидуального
развития организмов.
2. Клетки всех живых организмов гомологичны, едины по строению и происхождению. (Эти важные обобщения, которые легли в основу клеточной теории сделали Матиас Шлейден и Теодор Шванн в 1838–1839 гг)
3. Образование клеток. Новые клетки возникают только путем деления ранее существовавших клеток. (В 1858 году это положение выдвинул немецкий ученый Рудольф Вирхов)
4. Клетка и организм. Клетка может быть самостоятельным организмом (прокариоты и одноклеточные эукариоты). Все многоклеточные организмы представляют собой сложно организованные системы, состоящие из взаимодействующих клеток.
5. Функции клеток. В клетках осуществляются: обмен веществ, раздражимость и возбудимость, движение, размножение и дифференцировка.
6. Эволюция клетки. Клеточная организация возникла на заре жизни и прошла длительный путь эволюционного развития от безъядерных форм (прокариот) к ядерным (эукариотам).
Основные положения клеточной теории
Слайд 3Цитология
Методы исследования клетки:
Световой микроскоп (увелич. до 1 500 раз)
Электронный микроскоп (ув.
до 1 000 000 раз)
Применение специальных красителей (они выявляют определенные структуры клетки)
Метод центрифугирования (применение ультрацентрифуги)
Сходное клеточное строение организмов свидетельствует о едином происхождении всего живого
Слайд 5Первый микроскоп был изобретен ….
В 1665 году Роберт Гук ….
Антоний Ван
Левенгук открыл ….
Роберт Броун в растительных клетках впервые описал ….
В 1827 году Карл Бэр обнаружил ….
В 1838–1839 гг. сформулировали основные положения клеточной теории немецкие ученые ….
В 1855 г. Рудольф Вирхов доказал, что ….
Основной единицей строения и жизнедеятельности живых организмов является ….
Все клетки живых организмов имеют ….
Новые клетки образуются только ….
Клетки гомологичны, потому что….
Повторение
Слайд 6Прокариоты
Прокариоты (доядерные) – организмы, клетки которых не имеют ядра:
бактерии
сине-зеленые водоросли (цианобактерии)
Слайд 7Эукариоты
Эукариоты (ядерные) – организмы, клетки которых имеют ядро:
растения
животные
грибы
Слайд 11Эукариотическая клетка
В каждой эукариотической клетке можно выделить три основные части:
Наружную клеточную
мембрану
Ядро
цитоплазму
Слайд 12Клеточная мембрана
жидкостно-мозаичная модель
Слайд 13Мембрана покрывает все клетки. Основой мембраны является липидный бислой, в котором
гидрофобные хвосты фосфолипидов обращены внутрь, а гидрофильные головки – наружу. (мембрана очень тонкая– примерно 7,5 нм)
С липидным бислоем связаны белки (до 60%) – они могут примыкать к липидному бислою, погружаться в него или пронизывать его насквозь. Молекулы белков и липидов подвижны, способны перемещаться, главным образом, в плоскости мембраны
Клеточная мембрана
Слайд 14животная клетка покрыта плазмалеммой (мембраной), на поверхности которой находится гликокаликс.
В настоящее
время общепринятой является жидкостно-мозаичная модель строения плазмалеммы
Углеводный компонент мембран (гликокаликс) обычно представлен олигосахаридными или полисахаридными цепями, связанными с молекулами белков (гликопротеины) или липидов (гликолипиды), имеет толщину 10-20 нм
Клеточная мембрана
Слайд 15Гликокаликс
Функции:
восприятие информации из внешней и внутренней среды
обеспечение тканевой совместимости (содержит «маркеры»,
по которым имунные клетки определяют: своя это клетка или чужеродная)
Слайд 16Цитоплазматическая мембрана
Функции:
1 отграничивает содержимое клетки
2 барьер для чужеродных веществ
3 избирательный транспорт
веществ
4 эндоцитоз (фагоцитоз, пиноцитоз)
5 экзоцитоз
6 обеспечение связи между клетками (адгезивная).
7 взаимодействие с окружающей средой (рецепторная)
Слайд 18Одна из основных функций мембраны — транспортная, обеспечивающая обмен веществ между
клеткой и внешней средой. Мембраны обладают свойством избирательной проницаемости, то есть хорошо проницаемы для одних веществ и непроницаемы для других.
пассивный транспорт — транспорт веществ, идущий без затрат энергии;
активный транспорт — транспорт, идущий с затратами энергии.
Транспорт веществ через мембрану
Слайд 19Виды транспорта
Пассивный транспорт
Активный транспорт
Перемещение веществ, идущее без затрат энергии
Перемещение веществ, идущее
с затратами энергии
Транспорт веществ через мембрану
Слайд 20В основе пассивного транспорта лежит разность концентраций и зарядов. При пассивном
транспорте вещества всегда перемещаются из области с более высокой концентрацией в область с более низкой, то есть по градиенту концентрации. Если молекула заряжена, то на ее транспорт влияет и электрический градиент. Поэтому часто говорят об электрохимическом градиенте, объединяя оба градиента вместе. Скорость транспорта зависит от величины градиента.
Различают три основных механизма пассивного транспорта:
Транспорт веществ через мембрану
Слайд 211. Простая диффузия — транспорт веществ непосредственно через липидный бислой. Через
него легко проходят газы, неполярные или малые незаряженные полярные молекулы. Чем меньше молекула и чем более она жирорастворима, тем быстрее она проникает через мембрану.
Интересно, что вода, несмотря на то, что она относительно нерастворима в жирах, очень быстро проникает через липидный бислой. Это объясняется тем, что ее молекула мала и электрически нейтральна.
Диффузию воды через мембраны называют осмосом.
Транспорт веществ через мембрану
Слайд 22Классическим примером осмоса (движения воды через мембрану) являются процессы плазмолиза и
деплазмолиза. При добавлении 10% раствора поваренной соли к препарату кожицы лука наблюдается плазмолиз – ионы Na+ и Сl- вызывают выход воды из протопласта клетки и отставание протопласта от клеточной стенки.
При удалении раствора соли и добавлении воды идет обратный процесс – деплазмолиз.
Транспорт веществ через мембрану
Слайд 232 Диффузия через мембранные каналы. Заряженные молекулы и ионы (Na+, K+,
Ca2+, Cl-) не способны проходить через липидный бислой путем простой диффузии, тем не менее, они проникают через мембрану, благодаря наличию в ней особых каналообразующих белков, формирующих различные каналы.
Транспорт веществ через мембрану
Слайд 24Транспорт веществ через мембрану
3 Облегченная диффузия — транспорт веществ с помощью
специальных транспортных белков, каждый из которых отвечает за транспорт определенных молекул или групп родственных молекул.
Они взаимодействуют с молекулой переносимого вещества и перемещают ее сквозь мембрану.
Таким образом в клетку транспортируются сахара, аминокислоты, нуклеотиды и многие другие полярные молекулы.
Слайд 25Виды пассивного транспорта
Транспорт веществ через липидный бислой (простая диффузия)
Транспорт веществ через
мембранные каналы
Транспорт веществ через специальные транспортные белки (облегченная диффузия)
Транспорт веществ через мембрану
Слайд 26Транспорт веществ через мембрану
Активный транспорт: перенос через мембрану молекул против электрохимического
градиента белками-переносчиками с затратой энергии АТФ.
Натрий-калиевый насос. Для нормального функционирования клетке важно поддерживать определенное соотношение ионов К+ и Na+ в цитоплазме и во внешней среде. Натрий-калиевый насос активно перекачивает Na+ из клетки, а K+ в клетку. На его работу тратится почти треть всей энергии, необходимой для жизнедеятельности клетки.
Слайд 27Транспорт веществ через мембрану
Насос представляет собой особый трансмембранный белок мембраны, способный
к конформационным изменениям, благодаря чему он может присоединять к себе 2 иона К+, с наружной стороны мембраны и 3 иона Na+ с внутренней стороны.
За один цикл работы насос выкачивает из клетки 3 иона Na+ и закачивает 2 иона К+ за счет энергии одной макроэргической связи молекулы АТФ.
Слайд 29Транспорт веществ через мембрану
С затратой энергии происходят процессы эндоцитоза и экзоцитоза.
Процесс
поглощения макромолекул клеткой называется эндоцитозом. При эндоцитозе плазматическая мембрана образует впячивание, края ее сливаются, и происходит отшнуровывание в цитоплазму везикул — пузырьков, отграниченных от цитоплазмы одиночной мембраной, являющейся частью наружной цитоплазматической мембраны.
Различают два типа эндоцитоза:
фагоцитоз — захват и поглощение крупных твердых частиц (например, фагоцитоз лимфоцитов, простейших и др.);
пиноцитоз — процесс захвата и поглощения капелек жидкости с растворенными в ней веществами.
Слайд 31Транспорт веществ через мембрану
Экзоцитоз — процесс выведения различных веществ из клетки.
Содержимое везикулы выводится за пределы клетки, а ее мембрана включается в состав наружной цитоплазматической мембраны.
Слайд 32Транспорт веществ через мембрану
Слайд 34Клеточная стенка
есть у всех клеток кроме животной
плотная оболочка
у растений – из
целлюлозы у грибов – из хитина у бактерий – из муреина
Функции:
придает клетке определенную форму и прочность;
защищает живое содержимое клетки;
играет определенную роль в поглощении, транспорте и выделении веществ
Слайд 35У растений цитоплазма соседних клеток соединяется благодаря плазмодесмам. Плазмодесмы — цитоплазматические
тяжи, соединяющие содержимое соседних клеток. Они проходят через поры в клеточной стенке. Представляют собой узкие каналы, выстланные плазматической мембраной.
Клеточная стенка
Слайд 36Внутренняя среда клетки, цитоплазма состоит из:
гиалоплазмы — основного вещества цитоплазмы;
органоидов
— постоянных компонентов цитоплазмы;
включений — временных компонентов цитоплазмы.
Химический состав цитоплазмы:
вода (60-90%);
белки (10-20%);
жиры и жироподобные вещества (2-3%);
другие различные органические и неорганические соединения (до 1,5%).
Цитоплазма
Слайд 37Цитоплазма
Цитоплазма имеет щелочную реакцию. Одна из характерных особенностей — циклоз, движение
цитоплазмы.
Функции цитоплазмы:
1. объединяет все клеточные структуры
2. среда для протекания химических реакций (гликолиз, распад веществ до мономеров и др.)
3. транспорт веществ
Слайд 38наиболее важная структура эукариотических клеток
большинство клеток имеет одно ядро в центре
клетки
встречаются многоядерные клетки (некоторые простейших, клетки печени). Число ядер может достигать нескольких десятков.
Некоторые высокоспециализированные клетки утрачивают ядро (эритроциты млекопитающих и клетки ситовидных трубок у покрытосеменных растений).
Ядро
Слайд 39Ядро
Инфузория имеет большое и малое ядро
Опалина – многоядер- ное простейшее
Двуядерная клетка
печени
Эритроциты
млекопитающих
Ситовидная трубочка
Слайд 41хранение генетической информации
передача генетической информации дочерним клеткам в процессе деления;
контроль жизнедеятельности
клетки путем регуляции синтеза различных белков
в ядре происходит транскрипция (образование РНК). Перед делением клетки происходит репликация (удвоение) ДНК
Функции ядра
Строение ядра.
Ядерная оболочка – состоит из двух мембран, наружная имеет поры и в некоторых местах переходит в каналы ЭПС
Кариоплазма — внутреннее содержимое ядра
в котором располагается хроматин
Ядрышко (одно или несколько)
Слайд 42Ядерная оболочка
состоит из 2ух мембран, имеет поры
отделяет содержимое ядра от цитоплазмы
через
поры осуществляется обмен материалами ядра с цитоплазмой:
из ядра в цитоплазму выходят РНК и субъединицы рибосом
в ядро поступают нуклеотиды, ферменты и др.
Ядро
Слайд 43Ядерный сок (кариоплазма)
раствор белков, нуклеиновых кислот, нуклеотидов, углеводов и др.
среда для
протекания внутриядерных процессов
содержит ферменты, необходимые для синтеза нуклеиновых кислот и рибосом
Ядро
Слайд 44Хроматин (интерфазные хромосомы) представляет собой молекулы ДНК, связанные с белками —
гистонами (участвуют в упаковке молекул ДНК). В зависимости от степени спирализации различают:
эухроматин — деспирализованные (раскрученные) участки хроматина, имеющие вид тонких, неразличимых при световой микроскопии нитей, генетически активных;
гетерохроматин — спирализованные и уплотненные участки хроматина, имеющие вид глыбок или гранул, генетически не активных.
Ядро
Слайд 45Ядрышко
шарообразное скопление р-РНК и молекул белка на ядрышковой хромосоме (эти участки
хромосом называют ядрышковыми организаторами)
функции: синтез р-РНК, сборка субъединиц рибосом
Ядро
Слайд 46У человека 5 пар хромосом имеют ядрышковые организаторы –
13-15, 21 и 22 пары хромосом.
Ядро
Слайд 47в процессе деления клеток ДНК спирализуется и хроматиновые структуры плотно упаковываются,
образуя хромосомы (что важно для перемещения хромосом во время митоза).
главными химическими компонентами хромосом являются ДНК (40%) и белки (60%).
хромосома перед делением состоит из двух хроматид. В процессе митоза они разойдутся в дочерние клетки и станут самостоятельными хромосомами.
форма хромосомы зависит от положения первичной перетяжки, или центромеры, - области, к которой во время деления клетки прикрепляются нити веретена деления. Центромера делит хромосому на два плеча одинаковой или разной длины
Метафазные хромосомы
Слайд 49Метафазные хромосомы
-диплоидный набор хромосом (2n) – двойной набор хромосом (характерен для
соматических клеток)
-гаплоидный набор хромосом (1n) – одинарный набор хромосом (характерен для половых клеток)
-гомологичные хромосомы – парные, одинаковые по форме и размеру хромосомы, несущие одинаковые гены (одна из гомологичных хромосом достается от материнского организма, другая – от отцовского)
Слайд 50Кариотип
кариотип – совокупность всех признаков хромосомного набора, характерного для того или
иного вида (количество, размеры и форма хромосом уникальны для каждого вида)
у человека 46 хромосом в соматических клетках
(у женщин 23 пары гомологичных хромосом, у мужчин – 22 пары гомологичных хромосом и две негомологичные половые хромосомы: ХУ)
Кариотип человека
(набор хромосом мужчины)
Слайд 51Цитоскелет эукариотической клетки образован микротрубочками (состоят из белка тубулина) и микрофиламентами
(из белка актина)
определяет форму клетки
участвует в движениях клетки и органоидов
участвует во внутриклеточном транспорте
Участвует в образовании жгутиков и ресничек, веретена деления
Центром образования цитоскелета является клеточный центр.
Цитоскелет
Слайд 53Органоиды
Одномембранные
ЭПC
Комплекс Гольджи
Лизосомы
Вакуоли
Двухмембранные
Митохондрии
Пластиды
Немембранные
Рибосомы
Клеточный центр
Слайд 57Эндоплазматическая сеть
есть у всех эукариот
мембранная сеть трубочек и полостей
гладкая и шероховатая
(на стенках рибосомы) ЭПС
связана с наружной мембраной ядра
составляет от 30 до 50 % всего объема клетки
Функции:
разделяет цитоплазму клетки на изолированные отсеки (компартменты)
синтез, накопление и транспорт веществ (в гладкой ЭПС синтезируются углеводы и липиды, в гранулярной – белки)
взаимосвязь частей клетки
образование вакуолей
Слайд 59Комплекс Гольджи
есть у всех эукариот
комплекс, состоящий из мембранных уплощенных цистерн -
диктиосом, канальцев, от которых отшнуровываются мелкие одномембранные пузырьки
число диктиосом в клетке колеблется от одной до нескольких сотен
наружная часть аппарата Гольджи постоянно расходуется в результате отшнуровывания пузырьков, а внутренняя — постепенно формируется за счет деятельности ЭПС
Слайд 60
Функции:
1. окончательная сортировка и упаковка продуктов жизнедеятельности клетки в виде мембранных
пузырьков
2. образование лизосом
3. участвует в экзоцитозе: выведение из клетки различных секретов (ферментов, гормонов), поэтому он хорошо развит в секреторных клетках
Комплекс Гольджи
Слайд 61Лизосомы
есть у всех эукариот
самые мелкие одномембранные органоиды
содержат около 40 гидролитических ферментов
(протеазы, липазы, нуклеазы, фосфатазы), расщепляющие органические вещества
Функции:
1. внутриклеточное пищеварение (при слиянии фагоцитозного пузырька с лизосомой образуется пищеварительная вакуоль)
2. уничтожают отслужившие органоиды и клетки (автолиз). Например, при замене хрящевой ткани костной, исчезновении хвоста у головастика лягушек
Слайд 66Рибосомы
есть у всех клеток
располагаются на гранулярной ЭПС, свободно в цитоплазме, в
митохондриях и пластидах
мелкие многочисленные немембранные органоиды (диаметр 20 нм), в клетке их сотни тысяч
состоят из большой и малой частиц
образованы р-РНК и белками
Функция:
Синтез белка. Во время биосинтеза белка рибосомы могут «работать» поодиночке или объединяться в комплексы —полисомы. В таких комплексах они связаны друг с другом одной молекулой иРНК
Слайд 67Различают два основных типа рибосом:
эукариотические — 80S (входят 4 молекулы
р-РНК и около 100 молекул белка)
прокариотические – 70S (входят 3 молекулы р-РНК и около 55 молекул белка)
Субъединицы рибосом эукариот образуются в ядре, в ядрышке. Объединение субъединиц в целую рибосому происходит в цитоплазме, во время биосинтеза белка.
Рибосомы
Слайд 69Вакуоль
у растений крупная центральная вакуоль
отграничена от цитоплазмы одной мембраной - тонопластом.
заполнена
клеточным соком
на долю вакуолей в растительной клетке приходится до 90% ее объема
вакуоли являются постоянными компонентами растительных клеток в отличие от животных, в которых могут возникать временные вакуоли
в вакуолях часто содержатся особые пигменты, придающие растительным клеткам голубую, фиолетовую, пурпурную, темно-красную и пунцовую окраску
Слайд 70Вакуоль
Функции:
Накапливает питательные вещества или продукты распада
Регулирует водно-солевой обмен
Рост клетки (за счет
увеличения вакуоли)
Обеспечивает тургор клетки
Окрашивают определенные части растений
Слайд 71Вакуоль
У животных мелкие сократительные (удаляют продукты распада), пищеварительные вакуоли
Слайд 73Митохондрии
есть у всех эукариот (от нескольких десятков до нескольких сотен и
даже тысяч)
двухмембранные органоиды: наружная мембрана гладкая, внутренняя образует вырасты - кристы
Внутреннее пространство митохондрий заполнено матриксом. В матриксе содержатся кольцевые молекулы ДНК, специфические иРНК, тРНК и рибосомы (прокариотического типа), осуществляющие автономный биосинтез части белков, входящих в состав внутренней мембраны
на внутренней мембране размещаются мультиферментные системы: белки дыхательной цепи; ферментный комплекс АТФ-синтетаза, отвечающий за синтез АТФ
Слайд 74Увеличение числа митохондрий происходит или путем деления или в результате появления
перегородок и отшнуровывания мелких фрагментов.
Митохондрии
Слайд 75Функции митохондрий:
осуществляют синтез АТФ, происходящий в результате процессов окисления органических субстратов
и фосфорилирования АДФ. (Субстратами являются углеводы, аминокислоты, глицерин и жирные кислоты)
синтез многих митохондриальных белков
Слайд 78Органоиды, характерные для растительных клеток. Образуются из пропластид, или в результате
деления (редко).
Различают три основных типа пластид:
лейкопласты — бесцветные пластиды в клетках неокрашенных частей растений;
хромопласты — окрашенные пластиды обычно желтого, красного и оранжевого цвета;
хлоропласты — зеленые пластиды.
Пластиды
Слайд 82Пластиды
Имеются только в растительной клетке
3 вида: хлоропласты, лейкопласты, хромопласты
двухмембранные органоиды: наружная
мембрана гладкая, внутренняя - образует граны, состоящие из тилакоидов
внутренняя среда хлоропласта — строма — содержит ДНК и рибосомы прокариотического типа, благодаря чему хлоропласт способен к автономному синтезу части белков и делению, как и митохондрии, но очень редко
Слайд 83Пластиды
Хлоропласты –зеленые, содержат хлорофилл
Функция: фотосинтез (образование органических веществ из неорганических с
использованием энергии света) 6СО2 + 6Н2О + Q = C6Н12О6 + 6О2
Лейкопласты – бесцветные пластиды
Функция: запасание крахмала
Хромопласты – желтые, оранжевые, красные пластиды (содержат каротиноиды)
Функция: окраска цветов, плодов
Слайд 84Лейкопласты.
Бесцветные, обычно мелкие пластиды. Встречаются в клетках органов, скрытых от
солнечного света — корнях, корневищах, клубнях
Тилакоиды развиты слабо.
Основная функция — синтез и накопление запасных продуктов (в первую очередь крахмала, реже — белков и липидов).
Слайд 85Хромопласты.
Встречаются в клетках лепестков многих растений, зрелых плодов, реже — корнеплодов,
а также в осенних листьях.
Содержат пигменты, относящиеся к группе каротиноидов, придающие им красную, желтую и оранжевую окраску.
Внутренняя мембранная система отсутствует или представлена одиночными тилакоидами.
Конечный этап развития пластид
Слайд 88Клеточный центр
немембранный органоид, образован 2 цилиндрическими центриолями, состоящими из микротрубочек
центриоли отсутствуют
в клетках высших растений, прокариот
центриоли располагаются перпендикулярно друг другу, их стенка образована девятью группами из трех слившихся микротрубочек (9 триплетов)
Перед делением клетки происходит удвоение центриолей
Функции:
Отвечает за образование цитоскелета и веретена деления, обеспечивая расхождение и равномерное распределение хромосом между дочерними клетками при клеточном делении
Слайд 901) ложноножки
амеба
лейкоциты крови
Органоиды движения
Слайд 912) жгутики
хламидомонада
Эвглена зеленая
трипаносома
вольвокс
лямблия
Органоиды движения
Слайд 92В середине жгутика находятся две трубочки, на периферии 9 пар трубочек
из белка тубулина. Снаружи жгутик покрыт мембраной. Центральные трубочки соединены с периферическими радиальными перекладинами.
В основании реснички или жгутика – базальное тельце. Каждое базальное тельце состоит из девяти троек микротрубочек, в его центре микротрубочек нет.
Жгутики
Слайд 93Органоиды движения
3) реснички
Реснитчатый эпителий, выстилающий дыхательные пути
Слайд 94Органоиды движения
3) реснички
инфузории
Слайд 95Включения
Запас питательных веществ:
липидные капли
крахмальные зерна
белковые зерна
глыбки гликогена
Ненужные вещества:
кристаллы оксалата кальция у
растений
Секреторные гранулы:
в железистых клетках животных
Слайд 97Кристаллы белка встречаются в вакуолях, строме пластид. В наибольшем количестве белковые
включения встречаются в семенах в виде алейроновых зерен (белковых телец). В клетках сухих семян они мелкие, имеют почти сферическую форму (1)
1-белковые зерна
2-крахмальные зерна
Слайд 98Кристаллы оксалата кальция – конечный продукт жизнедеятельности протопласта, образующийся для выведения
из обмена веществ излишков кальция в органах, которые растения время от времени сбрасывают (листья и кора). Эти кристаллы откладываются только в вакуолях, их форма часто специфична для определенных групп растений.
Слайд 100 Растительная клетка отличается от животной:
Прочной клеточной стенкой;
Присутствием пластид;
3. Развитой
системы постоянно существующих вакуолей.
4. В клетках большинства высших растений отсутствует клеточный центр с центриолями.
