Химический состав клетки

1.

Клетка – элементарная биологическая система, способная к самообновлению, самовоспроизведению и развитию. Наука, изучающая строение и физиологические особенности клетки называется цитологией. Клетки различаются по размеру, форме, строению, функции. Размеры клеток варьируют. Например: лимфоциты – 7 мкм; яйцеклетки, гладкие миоциты – до 200-500 мкм; нейроны вместе с отростками могут достигать в длину 1,5 м и более.

В теле человека имеется большое количество клеток от 2×10¹² до 2×10¹⁴. По форме различают шаровидные, веретеновидные, чешуйчатые (плоские), кубические, призматические, звёздчатые, отростчатые клетки. Любая клетка имеет 3 основные части: клеточную мембрану – плазмолемму, цитоплазму и ядро

I. Клеточная оболочка (мембрана), плазмолемма покрывает клетку и отделяет её от окружающей среды. По своему составу представляет собой сложный липопротеиновый комплекс. Она образована двумя рядами липидов, в которые на различную глубину с наружной и внутренней стороны погружены молекулы белков. В отдельных местах оба липидных слоя пронизываются белковыми молекулами насквозь, образуя гидрофильные поры, через которые проходят водорастворимые вещества. На наружной поверхности мембраны имеется углеводородный компонент – гликокамикс, который чаще присоединяется к белковым молекулам. Мембрана является полупроницаемой и способна самопроизвольно восстанавливать целостность структуры.

Функции:

- пограничная (отделяет клетку от окружающей среды);

- определяет и поддерживает форму клетки;

- транспортная (транспорт через мембрану веществ необходимых для поддержания гомеостаза, причём одни вещества пропускает, а другие выпускает);

- рецепторная (узнавание многих молекулярных сигналов, например, гормонов;

- осуществляет обеспечение биохимических превращений, поступающих в клетку веществ;

- защитная.

II. Цитоплазма – внутренняя среда клетки. В цитоплазме различают бесцветную вязкую жидкость (гиалоплазму или матрикс), органеллы, включения, ядро.

1) Гиалоплазма (матрикс) состоит из воды, белков, ферментов и других веществ. Она способная изменять свою вязкость и находиться в постоянном движении, в ней осуществляется внутриклеточный обмен. Гиалоплазма объединяет все компоненты клетки в единую систему.

Функции:

- участие в процессах метаболизма

- поддержание постоянства внутренней среды организма

2) Органеллы (органоиды) клетки.

1. эндоплазматическая сеть (ЭПС) – ретикулум – это система мембран в виде сети канальцев и цистерн, связанных с клеточной мембраной.

Различают 2 типа ЭПС:

а) гладкая ЭПС не несёт на своей поверхности рибосом и участвует в обмене липидов и углеводов;

б) гранулярная ЭПС несёт на своей поверхности рибосомы, которые участвуют в синтезе белка. Белок транспортируется по цистернам в аппарат Гольджи.

ЭПС связывает органоиды клетки между собой.

2. рибосомы – состоят из двух субъединиц малой и большой. В состав рибосом входят белок и рибосомная РНК. В цитоплазме рибосомы находятся свободно или прикрепляются к ЭПС. Рибосомы могут объединяться в полисомы (от 5 до 70 рибосом). Функция рибосом – синтез белков.

3. митохондрии – энергетический центр клетки. Имеют форму палочек, зёрен, состоят из двух мембран: наружной и внутренней. Наружная мембрана гладкая, а внутренняя мембрана образует складки (крипты) с расположенными в них ферментами. Функция митохондрий – синтез энергии в клетке: питательные вещества в виде сахаров и жиров окисляются с образованием АТФ – источника энергии в клетке.

4. аппарат Гольджи – внутриклеточный сетчатый аппарат, состоит из 5-20 трубочек с пузырьками на концах, ограниченных мембранами и расположен вокруг ядра. Функции: участие в транспорте и химической обработке веществ и в выведении за пределы клетки её продуктов жизнедеятельности; образование лизосом.

5. клеточный центр (центросома) - состоит из двух центриолей, располагаются перпендикулярно друг другу. Каждая центриоль имеет вид полого цилиндра, стенка которого образована из 9 пучков по три микротрубочки. Располагается возле ядра или комплекса Гольджи. Функции: участие в делении клеток: от центриолей начинается рост веретена деления.

6. лизосомы – пузырьки, заполненные ферментами. Это «санитары» клетки: растворяют её отжившие элементы, микроорганизмы, вирусы. Участвуют во внутриклеточном переваривании пищевых веществ.

3) Включения - временные образования, которые появляются и исчезают в процессе обмена веществ. Это особая форма депонирования веществ. Они могут быть белковыми, жировыми, пигментными, секреторными и др., 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 находятся внутри мышечного волокна в виде длинных нитей, способных к сокращению. Нейрофибриллы находятся в теле и отростках нервных клеток в виде тонких нитей, которые способны к проведению нервных импульсов. Ворсинки способствуют всасыванию питательных веществ в кишечнике. Реснички клеток эпителия дыхательных путей удаляют частицы пыли, жидкость при своём движении. Жгутики сперматозоидов участвуют в их передвижении. Тонофибриллы находятся в эпителиальных клетках, придают клеткам прочность.

III. Ядро. Ядро находится внутри клетки и является обязательным элементом клетки. Оно хранит генетическую информацию, участвует в синтезе белка. Обычно ядро круглое или овальное, реже сегментировано или веретенообразное. Форма и размеры ядра зависят от формы и размеров клеток. Большинство клеток имеют одно ядро, но встречаются и многоядерные клетки (скелетные мышечные клетки). Некоторые высокоспециализированные клетки утратили ядро, например, эритроциты. Строение и функции ядра в различные периоды жизни клетки различны. В ядро неделящейся клетки различают:

- ядерную оболочку (нуклеолемму);

- кариоплазму (нуклеоплазму);

- ядрышки и хромосомы.

Ядерная оболочка (нуклеолемма) покрывает ядро снаружи и представлена наружной и внутренней ядерными мембранами. Мембраны пронизаны порами, через которые между ядром и цитоплазмой происходит обмен веществ. Нуклеолемма обладает функцией избирательной проницаемости.

Нуклеоплазма (кариоплазма) заполняет полость ядра. Плотный коллоид ядра содержит белки и нуклеиновые кислоты. В ядре есть непостоянные структуры:

- ядрышки (одно ил два) – состоят из кислых белков и РНК. Они исчезают в начале деления и появляются вновь к концу деления. Ядрышки участвуют в синтезе клеточных белков и некоторых ферментов.

- хроматин – это комплекс белков и ДНК. В неделящейся клетке он находится в виде окрашенных глыбок, гранул, нитей. Во время деления клеток хроматин превращается в хромосомы, в которых располагаются гены в определённой последовательности. Гены – носители наследственности.

Функции ядра: 1) хранение, передача и реализация генетической информации; 2) регуляция жизнедеятельности клетки

Химический состав клетки.

В состав любой клетки входят белки, жиры, углеводы нуклеиновые кислоты, АТФ, минеральные соли и вода. Вода – 70%. Неорганические ионы – 1%. Белки – 10-20%. РНК и ДНК – 1,5%. Липиды – 5%. Полисахариды – 2%. Низкомолекулярные продукты обмена веществ – 2,5%. Также в состав клетки входят микроэлементы: натрий, калий, кальций, хлор, фосфор, сера, железо, магний, которые выполняют важные функции в клетке. Например: железо входит в состав гемоглобина эритроцитов. Кальций участвует в свёртывании крови и также вместе с фосфором участвуют в образовании костной ткани. Ионы натрия, калия, хлора обеспечивают проницаемость клеточных мембран для различных веществ. На остальные микроэлементы (цинк, медь, йод, фтор и др.) приходится в общей сложности 0,25%. Например: цинк входит в состав инсулина – гормона поджелудочной железы; йод входит в состав гормонов щитовидной железы. Многие микроэлементы входят в состав ферментов. Все химические элементы находятся в организме в виде ионов или входят в состав органических и неорганических соединений.