Тваринна клітина

Клітини тварин відокремлені від зовнішнього середовища ПЛАЗМАТИЧНОЮ МЕМБРАНОЮ і містять ЯДРО і ЦИТОПЛАЗМУ. Цитоплазма складається з основної речовини (ГІАЛОПЛАЗМИ), ОРГАНОЇДІВ та ВКЛЮЧЕНЬ. Останні являють собою продукти життєдіяльності клітини - крапельки жиру, глікогену (тваринного крохмалю), білкові кристали, пігменти тощо. Включення тимчасово не беруть участь у активному клітинному метаболізмі і є резервними речовинами. Органоїди ж присутні практично у всіх клітинах і виконують важливі специфічні функції у обміні речовин та енергії.

Кожна клітина відокремлена від середовища ПЛАЗМАТИЧНОЮ МЕМБРАНОЮ, завтовшки 7-10 нанометрів.

ЦИТОПЛАЗМА. Гіалоплазма, що утворює напіврідке внутрішнє середовище клітини, включає в себе неорганічні і органічні сполуки. Органічні сполуки у гіалоплазмі представлені жирами, вуглеводами та білками. З останніх утворюються мікротрубочки та мікрофібрили, які складають ЦИТОСКЕЛЕТ клітини. Розташовуючись певним чином у гіалоплазмі, вони допомагають клітині зберігати свою форму і пересуватись.

ЕНДОПЛАЗМАТИЧНА СІТКА. Клітини тварин мають більш менш широко розвинутою системою трубочок і цистерн, які відокремлені від цитоплазми плазматичними мембранами.

РИБОСОМАМИ. На рибосомах відбувається синтез білків, які необхідні клітині. Це одна з найбільш важливих функцій ендоплазматичної сітки. Тут можуть синтезуватися і жири. Крім того, ендоплазматична сітка слугує місцем зберігання, концентрації і переносу продуктів синтезу, які утворились на її мембранах.

Особлива частина ендоплазматичної сітки утворює так званий АПАРАТ ГОЛЬДЖІ, який утворений гладенькими мембранами. Під мікроскопом він має вигляд стопки дископодібних цистерн. Тут утворюються вуглеводи.

ЛІЗОСОМИ. Це органоїди клітини, які оточені елементарною мембраною і містять в собі різні ферменти, тобто спеціальні білки, що розщеплюють інші білки, а також жири, вуглеводи і інші речовини. Вони відіграють важливу роль у процесі внутрішньоклітинного перетравлення. У живій цілісній клітині мембрани лізосом перешкоджають виходу ферментів до цитоплазми і зберігають клітину від самоперетравлення.

МІТОХОНДРІЇ. Їх містять всі живі клітини одноклітинних і багатоклітинних тваринних організмів. Вони можуть мати кулясту, паличкоподібну або ниткоподібну форму, і також вкриті мембраною. Але на відміну від інших органоїдів цитоплазми мембран в них дві: поверхнева - гладенька, і внутрішня - з чисельними зморшками і виступами, які звуться КРИСТАМИ. Ці органоїди рухливі і накопичуються в тих частинах клітини, де це більш необхідно. Кількість їх у клітині може змінюватись - від декількох десятків до декількох тисяч.

ЯДРО. Нерідко в клітині може бути два, а то й більше ядер. Ядро оточене двома елементарними мембранами з чисельними порами. Кожна пора є тими “воротами”, через які відбувається вихід і вхід різних речовин до ядра. Зовнішня ядерна мембрана з зовнішньої сторони вкрита рибосомами. Всередині ядра знаходиться ядерний сік - КАРІОПЛАЗМА, в якому розташовані ЯДЕРЦЯ і ХРОМОСОМИ. Кількість хромосом у ядрі любого виду тварин завжди постійна.

В цитоплазмі тваринної клітини, як ви вже могли помітити, немає таких органоїдів, як ВАКУОЛІ і ПЛАСТИДИ. Наявність цих двох органоїдів та клітинної оболонки і відрізняє РОСЛИННУ клітину від ТВАРИННОЇ. В усьому іншому вони дуже схожі. І так же, як життєдіяльність рослинної клітини лежить в основі існування любого рослинного організму, життєдіяльність тваринної клітини лежить в основі цілого тваринного організму.

1. Сучасні погляди на будову евкаріотичної клітини з точки зору філогенезу: цитологічні особливості, геноми, оболонка, органи руху, біохімічні особливості, пігменти, запасні речовини, речовини клітинної оболонки.

Викопні останки клітин еукаріотичного типу виявлені в породах, вік яких не перевищує 1, 0-1, 4 млрд. років. Більш пізніше виникнення, а також схожість в загальних рисах їх основних біохімічних процесів (самоудвоение ДНК, синтез білка на рибосомах) змушують думати про те, що еукаріотичні клітини походять від предка, що мав прокариотическими будову.

Найбільш популярна в даний час симбиотическая гіпотеза походження еукаріотичних клітин, згідно якої (рис. 1.4) основою, або клітиною-господарем, в еволюції клітини еукаріотичного типу послужив анаеробний прокаріот, здатний лише до амебоідному руху. Перехід до аеробного диханню пов'язаний з наявністю в клітині мітохондрії, які відбулися шляхом змін симбіонтів - аеробних бактерій, що проникнули в клітину-господаря і співіснували з нею.

Подібне походження припускають для джгутиків, предками яких служили симбіонти-бактерії, що мали джгутик і нагадували сучасних спірохет. Придбання кліткою джгутиків мало поряд з освоєнням активного способу руху важливий наслідок загального порядку. Припускають, що базальні тільця, якими забезпечені джгутики, могли еволюціонувати в центриоли в процесі виникнення механізму мітозу.

Здатність зелених рослин до фотосинтезу обумовлена ​ ​ присутністю в їх клітинах хлоропластів. Прихильники симбиотической гіпотези вважають, що симбіонтами клітини-хазяїна, що дали початок хлоропластам, послужили прокариотические синезелениє водорослі.Серьезним доказом на користь симбіотичного походження мітохондрій, центриолей і хлоропластів є те, що перераховані органели мають власну ДНК. Разом з тим білки баціллін і тубулін, з яких складаються джгутики і війки відповідно сучасних прокаріот і еукаріот, мають різну будову. У бактерій не знайдено також структур з властивою жгутикам, віям, базальним тільцям і центриоль еукаріотичних клітин комбінацією мікротрубочок: «9 + 2» або «9 + 0». Внутріклітинні мембрани гладкою і шорсткою цитоплазматичної мережі, пластинчастого комплексу, бульбашок і вакуолей розглядають як похідні зовнішньої мембрани ядерної оболонки, яка здатна утворювати впячивания.

Центральним і важким для відповіді є питання про походження ядра. Припускають, що воно також могло утворитися з симбіонту-прокаріоти. Збільшення кількості ядерної ДНК, у багато разів перевищує в сучасній еукаріотичної клітці її кількість в мітохондрій або хлоропласті, відбувалося, очевидно, поступово шляхом переміщення груп генів з геномів симбіонтів. Не можна виключити, однак, що ядерний геном формувався шляхом нарощування генома клітини-господаря (без участі симбіонтів). Згідно інвагінаціонний гіпотезі, предковой формою еукаріотичної клітини був аеробний прокаріот (рис. 1.4). Усередині такої клітини-хазяїна знаходилося одночасно кілька геномів, спочатку прикріплює до клітинної оболонці. Органели, що мають ДНК, а також ядро, виникли шляхом впячивания і отшнуровиванія ділянок оболонки з подальшою функціональною спеціалізацією в ядро, мітохондрій, хлоропласти. У процесі подальшої еволюції сталося ускладнення ядерного геному, з'явилася система цитоплазматичних мембран.

Інвагінаціонний гіпотеза добре пояснює наявність в оболонках ядра, мітохондрій, хлоропластів, двох мембран. Однак вона не може відповісти на питання, чому біосинтез білка в хлоропластах і мітохондріях в деталях відповідає такому в сучасних прокариотических клітинах, але відрізняється від біосинтезу білка в цитоплазмі еукаріотичної клітини.

Історія показала, що еволюційні можливості клітин еукаріотичного типу незрівнянно вища, ніж прокариотического. Провідна роль тут належитьядерному геному еукаріот, який у багато разів перевершує за розмірами геном прокаріотів. Кількість генів у бактерії і в клітині людини, наприклад, співвідноситься як 1: (100-1000). Важливі відмінності полягають в диплоїдних еукаріотичних клітин завдяки наявності в ядрах двох комплектів генів, а також в багаторазовому повторенні деяких генів. Це розширює масштаби мутаційної мінливості без загрози різкого зниження життєздатності, еволюційно значущим наслідком чого є утворення резерву спадкової мінливості.

1. Відміни в будові мітохондріальних крист евкаріотичної клітини та відміни в будові інших органел клітини.

На третьому етапі евкаріотична клітина утворила симбіотичний комплекс з прокаріотичною клітиною, схожою із сучасними альфа-протеобактеріями. Ця прокаріотична клітина надалі трансформувалась у мітохондрію. За результатами як цитологічних, так і молекулярних досліджень, найдавнішими мітохондріальними евкаріотами вважаються ті, які мають мітохондрії з особливими дископодібними кристами. Група мітохондріальних евкаріот з дископодібними кристами прийнята як таксон рангу царства — Discicristates (Дискокристати). В основі царства дискокристат знаходяться первинно гетеротрофні організми. На четвертому етапі евкаріоти розділилися на дві великі групи. Одна з цих груп має мітохондрії з трубчастими кристами, і складає царство Tubulocristates, друга — мітохондрії з переважно пластинчастими кристами, і приймається як царство Platycrsitates.

Мітохондрія — двомембранна органела, присутня у більшості клітин еукаріот^[1].

Внутрішня мембрана розділяється на численні кристи^[en], які розширюють зовнішню область внутрішньої мітохондріальної мембрани, збільшуючи її здатність виробляти АТФ.

Форма крист може бути пластинчастою або трубчастою, вони розташовуються або паралельно довгій осі мітохондрії (аксони нервових клітин, поперечно-смугасті м'язи), або перпендикулярно їй (клітини печінки, нирок). Кристи мітохондрій досить лабільні утворення і легко переходять з однієї форми в іншу, а іноді можуть і редукуватися. Наприклад, при анаеробному розвитку дріжджів кристи майже зникають; якщо знову створити аеробні умови, то кристи відновлюються.

Внутрішня мембрана мітохондрій в більшості клітин тканин різних органів формує Кристи у вигляді пластин (ламеллярні Кристи), що значно збільшує площу поверхні внутрішньої мембрани. В останній 20-25% всіх білкових молекул складають ферменти дихального ланцюга і окисного фосфорилювання. В ендокринних клітинах надниркових і статевих залоз мітохондрії беруть участь в синтезі стероїдних гормонів. У цих клітинах мітохондрії мають кристи у вигляді трубочок (тубуло), впорядковано розташованих в певному напрямку. Тому кристи мітохондрій в стероідпродукуючих клітинах названих органів іменуються тубулярним.

Наиболее типичное строение имеют митохондрии с ламеллярными кристами - пластинчатыми складками внутренней митохондриальной мембраны. Кристы обращены в митохондриальный матрикс - зернистое вещество умеренной плотности, заполняющее полость митохондрии (см. рис. 11) и содержащее множество ферментов, крупные митохондриальные гранулы (с ионами Са²⁺ и Mg²⁺), а также (не видны на рисунке) митохондриальные рибосомы и митохондриальную

ДНК. Реже встречаются митохондрии с тубулярно-везикулярными кристами, которые совместно с гладкой эндоплазматической сетью принимают участие в синтезе стероидов (см. рис. 12). Митохондрии располагаются в тех участках цитоплазмы, где происходит активное потребление энергии, например, в области органелл, участвующих в синтезе белков

Ендоплазматична мережа (ЕРС) являє собою замкнуту систему численних канальців, цистерн, які пронизують всю цитоплазму. ЕРС розділяє клітку на окремі відсіки, забезпечує сполучення між частинами клітини і транспорт речовин. Розрізняють гладку і гранулярную ендоплазматичну мережу. На гладкій ЕРС відбувається синтез ліпідів і полісахаридів, наприклад, синтез глікогену в тваринних клітинах. На гранулярних ЕРС розташовуються рибосоми, де відбувається біосинтез білків. Синтезовані речовини транспортуються по каналах ЕПС у всій клітці.

Безпосередньо з ЕРС пов’язана інша структура — апарат Гольджі. Він утворений стопками сплощені дисків і бульбашок. Тут відбувається накопичення синтезованих речовин, їх упаковка та винесення з клітки. Апарат Гольджі добре розвинений в клітках різних залоз.

З бульбашок апарату Гольджі формуються лізосоми (від грец. Ліз — розчиняю). Ці мембранні пухирці заповнені травними ферментами, які розщеплюють надходять у клітку органічні речовини (білки, вуглеводи, ліпіди, нуклеїнові кислоти). Лізосоми зустрічаються у всіх клітинах рослин, грибів і тварин. Вони забезпечують додатковим «сировиною» різні життєві процеси в клітині.

Хлоропласти (від грец. Хлорос — зелений і пластос — виліплений) на відміну від мітохондрій характерні тільки для рослинних клітин, але зустрічаються і у деяких найпростіших, наприклад у евглени зеленої (рис. 48). З цими органоїдами пов’язаний процес фотосинтезу. Хлоропласти декілька більше мітохондрій і також добре видно в світловий мікроскоп. Форма хлоропластів двоопуклої. Всередині є численні мембрани, на яких йде процес фотосинтезу. Там же розташовується пігмент хлорофіл, що надає хлоропластам зелений колір.