Загальні уявлення про будову клітин прокаріотів та еукаріотів

Цитологія – наука про клітину.

Методи цитологічних досліджень: світлова мікроскопія, електронна мікроскопія, растрова (скануюча) електронна мікроскопія, метод мічених атомів, зафарбовування окремих органел клітини, фіксація препаратів та приготування зрізів, центрифугування та приготуваня мікропрепаратів.

Клітини одноклітинних організмів: виконують всі функції, характерні для живих організмів: живлення, розмноження, виділення, ріст і розвиток, обмін речовин, складаються з органел, що забезпечують виконання цих функцій.

Клітини багатоклітинних організмів: виконують специфічні, характерні для них функції (нервові – утворюють та проводять нервові імпульси, м’язові – скорочуються, клітини залозистого епітелію – утворюють і виділяють секрети чи гормони). Ці клітини окрім основних мають ще і спеціальні органели, специфічну будову, форму.

Клітинна теорія: сформульована у 1839 р. Т. Шваном і М. Шлейденом:

1) клітина – елементарна структурна одиниця живих організмів;

2) клітини різних організмів гомологічні за своєю будовою;

3) розмноження клітин відбувається поділом;

4) у багатоклітинних організмів різні типи клітин утворюються завдяки їхній спеціалізації протягом індивідуального розвитку особини і походять від однієї клітини – зиготи, спори тощо;

5) багатоклітинні організми – це складні ансамблі клітин, об’єднаних у цілісні інтегровані системи тканин і органів.

Будова рослинної клітини

Загальні уявлення про клітини прокаріот, еукаріот та особливості будови вірусів:

Клітинна форма життя	Неклітинна форма життя
Прокаріоти	Еукаріоти	Віруси
Ядра не мають, кільцева ДНК розміщена в цитоплазмі, органел мало (бактерії, ціанобактерії)	Мають ядро з хромосомними. В цитоплазмі багато органел (рослини, тварини, гриби)	Внутрішньоклітинні паразити, комплекси білків та нуклеїнової кислоти ДНК або РНК

Поверхневий апарат клітини:

Складові частини	Особливості будови	Функції
1.Плазматична мембрана	Утворена ліпідами, фосфоліпідами, білками, глікопротеїдами. Білкові молекули розташовані не суцільним шаром на поверхні ліпідного каркасу (рідинно-мо-заїчна модель будови мембрани)	Бар’єрна, транспортна, фагоцитоз, піноцитоз, захисна, сигнальна, фер-ментативна
2.Клітинна оболонка	Знаходиться над плазматичною мембраною у рослин – скла-даються з целюлози, пектинів, геміцелюлози; у грибів в складі оболонки є хітин; у бактерій – з мурену, фосфоліпідів, є додатковий слизовий шар, утворений полісахаридами. У тварин (гліко-калікс) – утворений білками і полісахаридами	Захисна, опорна, твердість, пружність, з’єд-нання клітин

Підмембранні компоненти:

Складові частини	Особливості будови	Функції
Цитоплазма	Складається з гіалоплазми рідкого компоненту, білків, ліпідів, нуклеїнових кислот, солей	Об’єднує складові частини (компартменти) клітини, гліколіз, синтез білка з участю рибосом
Цитоскелет	Утворений мікрониточками (актин, міозин), мікротрубочками (тубулін), проміжними філаментами (цитокератини), що утворюють єдину систему	Забезпечує локалізацію структур, форму клітини, транспорт компонентів, опору, формування веретена поділу
Клітинний центр (центросома) (0,1–0,3 мкм.)	Складається з 1-2 цен-тріолей оточених цент-росферою. Центріоля – це циліндр, що складається з мікротрубочок.	Утворює мікротрубочки для внутрішньоклітинного транспорту (веретено поділу)
Рибосоми (15-20 нм)	Тільця округлої форми утворені нуклеопротеїдами, має дві нерівні субодиниці: мала, для приєднання і-РНК і т-РНК, велика для синтезу поліпептидного ланцюга	Матричний синтез білка
Включення	Тимчасові вуглеводні і білкові (зерна) та жирові (краплі)	Запасні речовини

Одномембранні органели (вакуолярна система клітин):

Складові частини	Особливості будови	Функції
Ендоплазматчна сітка діаметр 25-30 нм	Система канальців та їх розширень, буває двох типів в залежності від будови: 1) гладенька, 2) гранулярна (на ній розміщені рибосоми)	Синтез білків, ліпідів, вуглеводів, розщеплення токсинів, дозрівання і накопичення білків
Апарат Гольджі (20-2000 нм)	Система міхурців та канальців розміщених біля ядра	Накопичення, дозрівання речовин, виведення речовин, синтез речовин (полісахариди), утворення лізосом
Лізосоми (1мкм)	Округлі тільця, утворюються в міхурцях комплексу Гольджі, містять ферменти	Руйнування речовин, органел, клітин
Вакуолі (у рослин)	У рослин – мішечки, оточені мембраною та заповнені рідиною. У тварин – скоротливі, травні, фагоцитарні	Накопичення речовин, підтримання тургору, виведення продуктів життєдіяльності

Двомембранні органели:

Складові частини	Особливості будови	Функції
Мітохондрії: діаметр 0,1–1 мкм, довжина до 7 мкм і біль-ше	Паличковидні, округлі, нитковидні, зовнішня мембрана – гладенька, внутрішня мембрана – має багато виростів (крист), які збільшують поверхню та містять АТФ-соми, у напіврідкому матриксі містяться ДНК та РНК	Відбуваються окисно-відновні процеси, виділяється енергія, що нагромаджується в АТФ, синтезуються власні білки, РНК, ДНК
Пластиди (у рослин) 3-10 мкм. Види: хло-ропласти, лейкопласти, хромопласти	Паличковидні, пластинчасті, у вигляді лусок і зерен. Зовнішня мембрана – гладенька, внутрішня мембрана – утво-рює ламели та тилакоїди. Тилакоїди зібрані по 50 і більше та роз-міщені між ламелами називаються гранами. На поверхні гран знаходиться хлорофіл. В стромі (внутрішній вміст) пластидів є ДНК, РНК, включення, АТФ, ферменти. Пластиди здатні до розмноження.	Забезпечують фотосинтез – перетворення світлової енергії в енергію хімічних зв’язків та утворення органічних речовин
Ядро: а) поверхневий апарат (ядерна оболонка);     б) ядерний матрикс	Обов’язкова органела всіх еукаріотичних клітин, відповідає за збере-ження, реалізацію та передачу спадкової інформації. Поверхневий апарат утворений двома мембранами (зовнішньою та внутрішньою) між якими є простір, але у деяких місцях зовнішня мембрана сполучається з внутрішньою навколо особливих от-ворів – ядерних пор. До внутрішньої мембрани зсередини прилягає білкова ядерна пластинка, що служить для прикріплення хромосом та є опорним елементом ядра. Ядерний матрикс заповнений каріоплазмою (за-повнює простір між структурами ядра, містить ядерця, РНК, ДНК, білки, нуклеотиди, амінокислоти), містить хроматин (хромосоми у деконденсованиму стані, що складаються з ДНК, низькомолекулярних білків – гістонів, невеликої кількості кислих білків, і-РНК), містить ядерця (рибонуклеопротеїдні комплекси округлої форми, сильно ущільнені, не обмежені мембраною ділянки клітинного ядра, містять ДНК та РНК).	Носій спадкової інформації Обмеження ядра, зв’язок з цитоплазмою Містить ядерні елементи, у матриксі відбува-ються біохімічні реакції, відбувається утворення хромосом

Поняття про автономію мітохондрій та пластид. Наявність у мітохондріях та пластидах власних ДНК, т-РНК, і-РНК, та рибосом наштовхує на думку про автономію цих органел у клітині. ДНК та рибосоми мітохондрій та пластид за будовою схожі до ДНК та рибосом прокаріотичних клітин: ДНК замкнена у кільце, рибосоми менші за розмірами в порівнянні з рибосомами еукаріот. Спробу пояснити ці факти робить ендосимбіотична гіпотеза, за якою мітохондрії та пластиди – це нащадки прокаріотичних клітин, які перейшли до життя всередині інших клітин.

Будова хромосом. Хромосоми – носії спадкової інформації; структурні елементи ядра клітини, що містять ДНК, яка є носієм спадкової інформації організму. Будову хромосом найкраще спостерігати під час мітозу на стадії метафази.

До складу хромосоми входять:

• хроматиди – дві поздовжні функціональні одиниці хромосоми (нитки ДНК);
• первинна перетяжка – поділяє хромосому на два плеча;
• нуклеосома: ядерні білки утворюють нуклеосоми, які ніби нанизані на нитку ДНК, 8-10 нуклеосом з’єднуються у глобули, між якими знаходяться відрізки ДНК; глобули забезпечують компактність розміщення ДНК у хромосомі;
• центромера – пластинчастий утвір у вигляді диска, до якого приєднуються нитки веретена поділу;
• вторинна перетяжка – зона ядерцевого організатора; ділянка, де розташовані гени, що відповідають за утворення ядерець.

Каріотип – сукупність хромосом соматичної клітини, типова для даної систематичної групи організмів. У каріотипі розрізняють аутосоми (усі хромосоми, крім статевих), статеві хромосоми (гетеро хромосоми).

Набір хромосом у клітині буває:

• гаплоїдний – поодинокі, непарні хромосоми (у статевих клітин – гамет);
• диплоїдний – парні хромосоми (у соматичних клітин);
• поліплоїдний – кратне галоїдному набору збільшення кількості хромосом (наприклад, клітини ендосперму в покритонасінних);

• анеуплоїдний – некратне галоїдному набору збільшення кількості хромосом (наприклад, моносомія, коли після мітотичного поділу від одної з пар хромосом залишається лише одна хромосома; трисомія, коли після мітотичного поділу замість двох залишається три хромосоми).

Характерні ознаки клітин прокаріот та еукаріот: