Взаимоотношения клеток и неклеточных структур реферат
Обновлено: 05.07.2024
Клеточная теория — одно из общепризнанных биологических обобщений, утверждающих единство принципа строения и развития мира растений, животных и остальных живых организмов с клеточным строением, в котором клетка рассматривается в качестве единого структурного элемента живых организмов.
Основные положения современной клеточной теории:
1)Клетка - элементарная единица живого, вне клетки жизни нет.
2)Клетка - единая система, она включает множество закономерно связанных между собой элементов, представляющих целостное образование, состоящее из сопряжённых функциональных единиц - органоидов.
3)Клетки всех организмов гомологичны(схожи).
4)Клетка происходит только путём деления материнской клетки, после удвоения её генетического материала.
5)Многоклеточный организм представляет собой сложную систему из множества клеток, объединённых в системы тканей и органов, связанных друг с другом.
6)Клетки многоклеточных организмов тотипотентны(способность клетки путем деления дать начало любому клеточному типу организма).
Значение для биологии: Клеточная теория дала возможность сделать вывод о сходстве химического состава всех клеток, плане их строения, что подтверждает филогенетическое единство всех представителей живого мира.
Значение для медицины: понимание процессов жизнедеятельности и развития болезней на клеточной уровне - что открыло немыслимые ранее новые возможности диагностики, лечения заболеваний.
Неклеточные структуры - это ядросодержащие образования, не имеющие классической клеточной организации (симпласты и синцитии)
- Симпласты — это крупные образования, состоящие из цитоплазмы с множеством ядер и мышечные волокна позвоночных, наружный слой трофобласта плаценты и др. Они возникают вторично в результате слияния отдельных клеток или же при делении одних ядер без разделения цитоплазмы.
- Синцитий – сеть, которая образуется в организме, когда исходные клетки митотически делятся, но дочерние клетки полностью не расходятся, оставаясь связанными друг с другом
-Межклеточное вещество – состоит из коллагеновых и эластических волокон, а также из основного аморфного вещества.
Сперматогенез: периоды, структурная и генетическая характеристика развивающихся половых клеток в каждый период. Факторы, влияющие на сперматогенез. Микроскопическое и ультрамикроскопическое строение спермиев человека.
Сперматогенез — развитие мужских половых клеток (сперматозоидов), происходящее под регулирующим воздействием гормонов.
В мужской половой системе сперматогенез происходит в половых железах (гонадах), представленных парным органом - яичками, выполняющими две важнейшие функции:
- генеративную (образование мужских половых клеток);
- эндокринную (синтез мужских половых гормонов).
Сперматогенез включает 4 периода:
- размножения;- роста;- созревания;- формирования.
Период размножения.
Сперматогенные клетки представлены сперматогониями. Это мелкие округлые диплоидные клетки, располагающиеся на базальной мембране семенных извитых канальцев. Они превращаются в первичные сперматоциты (сперматоциты первого порядка).
Период роста.
Сперматоциты первого порядка значительно увеличиваются в объеме и становятся самыми крупными сперматогенными клетками, содержание ДНК в ядрах удваивается (2п4с). Они отделяются от базальной мембраны канальцев и смещаются по направлению к просвету канальца. Сперматоциты первого порядка сразу вступают в профазу первого деления мейоза, продолжительностью около 22 сут.
Период созревания.
У особей мужского пола первое редукционное деление мейоза заканчивается образованием двух сперматоцитов второго порядка, или вторичных сперматоцитов. Это клетки меньших размеров, чем первичные, которые располагаются ближе к просвету канальцев. Второе эквационное деление заканчивается появлением 4 гаплоидных клеток — сперматид.
Период формирования.
В этом периоде происходит преобразование сперматид в зрелые половые клетки - сперматозоиды (спермии). В период формирования происходят лишь структурные изменения клеток, так как хромосомный набор их не меняется, оставаясь гаплоидным. Структурные изменения сперматид заключаются в:
- уплотнении хроматина с изменением размеров и формы ядра;- образовании акросомы; - формировании жгутика;
- изменении формы и расположения митохондрий; - удалении избыточной цитоплазмы.
Сперматогенез у человека длится 64-74 дня, начинаясь в период полового созревания и продолжаясь в течение всей жизни.
Факторы, влияющие на сперматогенез:
Протекают в присутствии…ФСГ (фолликулостимулирующий гормон),ЛГ (лютеинизирующий гормон),Высокой концентрации тестостерона,Пониженной t (на 3 градуса ниже t тела)
При неопущении яичка в мошонку оно подвергается постоянному перегреву и сдавлению ткани, что приводит к необратимым изменениям и нарушению сперматогенеза.
Отрицательно сказывается на сперматогенез облучение, неполноценное питание, различные интоксикации. Строение сперматозоида
Сперматозоид состоит из 5 частей: головки, шейки, вставочной части, хвоста и концевой части аксонемы.
Головка может быть овальной, грушевидной и уплощенной формы. Основной составной частью головки является ядро с плотным высоко конденсированным хроматином. Уплотненный хроматин ядра сперматозоидов чрезвычайно устойчив к действию различных физических и химических факторов, в том числе и ДНК. Он неактивен, так как в нем не происходит транскрипция РНК и репликация ДНК. К лишенной пор передней поверхности ядерной оболочки прилежит акросомальный пузырек, формирующийся из комплекса Гольджи. Акросома содержит густой материал, состоящий из углеводов и различных литических ферментов, необходимых для оплодотворения яйцеклетки.
Шейка сперматозоида находится между головкой и вставочной частью. На границе шейки и вставочной части располагается дистальная центриоль, имеющая форму кольца, охватывающего хвост.
Вставка является частью сперматозоида между шейкой и дистальным кольцом. Она содержит осевое волокно, проходящее через всю аксонему. Осевое волокно состоит из характерно расположенных по периферии 9 дуплетов микротрубочек и одной центральной пары.
Аксонема (осевая нить), идет от дистальной центриоли до концевой части сперматозоида. На всем протяжении хвоста осевая нить и толстые волокна формируют волокнистое влагалище. Концевая часть хвоста содержит только окончания парных микротрубочек осевого волокна, окруженные клеточной оболочкой.
Оогенез: периоды, структурная и генетическая характеристика развивающихся половых клеток в каждый период. Факторы, влияющие на оогенез. Микроскопическое и ультрамикроскопическое строение яйцеклетки человека.
Овогенез – процесс образования женских половых клеток – яйцеклеток.
В нем выделяют 3 периода:
Первая стадия — период размножения оогониев — осуществляется в период внутриутробного развития, когда в яичнике зародыша происходит деление оогониев и формирование первичных фолликулов. Период размножения завершается вступлением клетки в мейоз, - началом дифференцировки в овоцит 1-го порядка. Мейотическое деление останавливается в профазе, и на этой стадии клетки сохраняются до периода полового созревания организма.
Вторая стадия — период роста — протекает в функционирующем зрелом яичнике (после полового созревания девочки) и состоит в превращении овоцита 1-го порядка первичного фолликула в овоцит 1-го порядка в зрелом фолликуле. В ядре растущего овоцита происходят конъюгация хромосом и образование тетрад, а в их цитоплазме накапливаются желточные включения.
Третья стадия — период созревания — начинается образованием овоцита 2-го порядка и завершается выходом его из яичника в результате овуляции. Период созревания включает два деления, причем второе следует за первым без интеркинеза, что приводит к уменьшению (редукции) числа хромосом вдвое, и набор их становится гаплоидным. При первом делении созревания овоцит 1-го порядка делится, в результате чего образуются овоцит 2-го порядка и небольшое редукционное тельце. Овоцит 2-го порядка получает почти всю массу накопленного желтка и поэтому остается столь же крупным по объему, как и овоцит 1-го порядка. Редукционное же тельце представляет собой мелкую клетку с небольшим количеством цитоплазмы, получающую по одной диаде хромосом от каждой тетрады ядра овоцита 1-го порядка. При втором делении созревания в результате деления овоцита 2-го порядка образуются одна яйцеклетка и второе редукционное тельце. Первое редукционное тельце иногда тоже делится на две одинаковые мелкие клетки. В результате этих преобразований овоцита 1-го порядка образуются одна яйцеклетка и два или три редукционных (т.н. полярных) тельца.
Факторы, влияющие на оогенез: гормоны, возраст, питание, здоровье, экологические факторы.
Яйцеклетка — это половая гамета женщины. Ее размер практически в два раза больше, чем диаметр сперматозоида у человека.
Ядро яйцеклетки находится в цитоплазме, где располагаются митохондрии. Кроме этого, там содержатся специальные гранулы, которые отвечают за питание половой гаметы.
Внешняя оболочка цитоплазмы, представлена специальными белками, которые при проникновении одного сперматозоида активируются и меняют свое строение. Этот механизм не дает проникнуть к ядру более чем одному сперматозоиду.
Внешняя оболочка (лучистый венец), покрытая слоем микроворсинок, обеспечивает защиту и дополнительное питание всей половой клетки.
Ключевые функции яйцеклетки – это передача генетической информации от матери будущему ребенку.
2.1. Единство и многообразие клеток
2.1.1. Клеточная теория
Как известно, организм состоит из клеток и образуемого ими межклеточного вещества.
Роль клеток в построении организма формулируется клеточной теорией.
2.1.1.1. Основные положения теории
а) Имеется в виду, что отдельные компоненты клетки (ядро, митохондрии и т.д.) не могут полноценно существовать в изолированном состоянии : в них быстро развиваются процессы аутолиза и дегенерации.
а) Действительно, практически все клетки имеют 3 основных компонента:
плазматическую мембрану - отделяет содержимое клетки от внеклеточной среды,
ядро - содержит наследственный материал ( ДНК ) , связанн ый с ядерными белками,
цитоплазму - это внеядерн ая часть клетки, включающ ая гомогенную гиалоплазму и многочисленные цитоплазматические структуры.
б) Исключение составляют эритроциты и роговые чешуйки кожи (ороговевшие кератиноциты), которые
в) В некоторых клетках (сперматозоидах, роговых чешуйках) к минимуму сведена цитоплазма, но
говорить о её полном отсутствии нельзя.
а) Не все клетки способны к делению:
многие клетки, выполняющие сложные функции, в процессе своего созревания утратили эту способность.
б) Но появление новых клеток происходит только путём деления таких клеток, которые способны делиться.
Этим утверждением исключается возможность образования клеток из неклеточного материала .
а) Поэтому клетки весьма различны : одни настроены на выполнение одного круга функций, другие - другого.
б) Отсюда - различия структуры клеток и образуемого ими межклеточного вещества.
Т.е., имея общий план строения (плазматическая мембрана, ядро, цитоплазма),
клетки разных видов в большей или меньшей степени отличаются друг от друга.
2.1.1.2. Понятие о дифференцировке
В этот процесс вступают стволовые клетки , способные делиться;
в ряду же появляющихся клеток
постепенно образуются структуры, необходимые для выполнения определённых функций;
теряются какие-то другие, ненужные уже структуры ;
при этом на определённом этапе дифференцировки обычно утрачивается способность к делению.
безъядерные клетки (эритроциты, роговые чешуйки),
симпласты (волокна скелетных мышц, наружный слой трофобласта плаценты) или
синцитий (сперматогенные клетки - предшественники сперматозоидов).
которые на определённ ой стадии развития теряют ядро .
б) Иногда эти элементы называют
в) Мы же их будем рассматривать как
либо путём слияния исходных клеток (мышечные волокна),
либо в результате деления одних ядер без разделения цитоплазмы.
б) Если число неполных делений достаточно велико,
синцитий может объединять по несколько тысяч клеток.
2.1.2. Форма клеток и их ядер
Просмотрим ряд препаратов, иллюстрирующих разнообразие форм клеток и ядер.
2.1.2.1. Клетки кубической и цилиндрической формы
1. а) В поле зрения - сечения поперечно срезанных канальцев почки.
б) К их просвету (1) обращены клетки кубической формы.
Здесь в поле зрения - другой тип почечных канальцев.
Клетки (1) , образующие эти канальцы, узкие и длинные - цилиндрической или призматической формы.
2.1.2.2. Безъядерные клетки
и клетки с сегментированными ядрами
Всё поле зрения занято эритроцитами (1) .
1. а) На препарате они выглядят округлыми; но в их центре видно небольшое просветление.
б) Это связано с тем, что на самом деле эритроциты имеют форму двояковогнутых дисков .
Здесь, кроме эритроцитов, виден один из лейкоцитов - сегментоядерный нейтрофил (1) .
1. Он имеет округлую форму.
2. Ядро же разделено на несколько сегментов, связанных узкими перемычками.
2.1.2.3. Отростчатые клетки
1. Данная клетка, в отличие от предыдущих, имеет многочисленные отростки (2) , многие из которых ветвятся.
2.1.2.4. Симпласты
1. На снимке - пучки мышечных волокон , срезанных продольно (1) или поперечно (2) .
2. В п родольно срезанны х волокна х видны две особенности -
наличие большого количества ядер (3), прилегающих к оболочке, и
а) В поперечносрезанных волокнах видны многочисленные точки красноватого цвета (6) .
б) Это миофибриллы - специфические структуры мышечных волокон, обеспечивающие сократительную функцию.
2.2. Клеточные мембраны и структуры клеточной поверхности
2.2.1. Клеточные мембраны
а) Не только клетка в целом, но и многие внутриклеточные структуры (ядра, митохондрии, цистерны эндоплазматической сети и др.) окружены мембранами.
В связи с этим, различают
плазматическую мембрану , или плазмолемму (мембрана самой клетки),
ядерную мембрану и т.д.
б) Все эти мембраны построены по одному принципу, хотя и имеют те или иные особенности.
2.2.1.1. Принцип организации мембран
I. Компоненты мембран
а) Молекулы таких липидов (2) имеют 2 части -
гидрофобную (2,а) (два углеводородных "хвоста" жирных кислот) и
гидрофильную (2,б) (остатки спирта, азотистого основания, углевода).
б) В водной среде эти молекулы самопроизвольно образуют бислой , в котором
Т.н. интегральные белки (3) глубоко встроены в мембрану, насквозь пронизывая липидный бислой.
но углеводные компоненты (5) имеются во многих мембранных липидах и белках (соответственно, гликолипидах и гликопротеидах ).
б) Причём, обычно данные компоненты расположены
светлая полоса между двумя электроноплотными полосами .
II. Подвижность компонентов
б) Поэтому данная модель организации мембраны называется
жидкостно-мозаичной структурой .
путём вращения менять свою ориентацию относительно поверхностей мембраны.
б) Так функционируют некоторые мембранные переносчики:
связав вещество с одной стороны,
они поворачиваются в мембране на 180 о и
высвобождают вещество с другой стороны мембраны.
в силу высокой гидрофильности последних.
2.2.1.2. Особенности плазмолеммы
Дальше в этой теме будем рассматривать только плазмолемму.
1. Толщина её (7-10 нм) обычно больше, чем у других клеточных мембран.
Это обусловлено большим содержанием различных интегральных и периферических белков.
2.2.1.3. Функции плазмолеммы
Плазмолемма выполняет многочисленные функции.
путём адгезии , т.е. "слипания" своих поверхностей.
низкомолекулярных,
высокомолекулярных,
а также более крупных частиц - как жидких, так и твёрдых.
а) Благодаря деятельности насоса , внутри клеток создаётся избыток К + , а снаружи - Na + .
б) А благодаря наличию К + -каналов , небольшая часть ионов К + возвращается по градиенту концентрации на внешнюю сторону клеток.
плазмолемма всех клеток имеет снаружи
положительный заряд,
а между обеими сторонами мембраны существует трансмембранная разность потенциалов.
3. а) Плазмолемма возбудимых клеток (мышечных и нервных) содержит, кроме того, Na + -каналы.
2.2.2. Способы трансмембранного переноса
2.2.2.1. Перенос низкомолекулярных веществ через плазмолемму
Этот перенос (независимо от его направления - внутрь клетки или из неё) может осуществляться тремя способами.-
опять-таки по градиенту своей концентрации,
но с помощью специального белка - транслоказы .
б) Молекулы последне й
обычно пронизывают мембрану, образуя в ней транспортные каналы, и
специфичны в отношении лишь данного вещества.
б) Для этого требуется энергия ; чаще всего её источником служит распад АТФ.
2.2.2.2. Перенос в клетку крупных соединений и частиц (эндоцитоз)
Здесь тоже можно выделить 3 разновидности.
Во всех случаях
вначале образуется впячивание плазмолеммы в цитоплазму,
которое всё углубляется и, в конце концов, превращается в пузырёк , окружённый мембраной и полностью находящийся в цитоплазме.
2.2.2.3. Перенос из клетки крупных соединений и частиц (экзоцитоз)
б) При этом могут выделяться вещества разного размера -
и высокомолекулярные (например, белковые гормоны в передней доле гипофиза),
и низкомолекулярные : ионы Н + в желудке и почках, биологически активные катехоламины в соединительной ткани и т.д.
в) Выведение этих веществ
в одних случаях происходит в виде секреторных пузырьков ,
в других - по типу облегчённой диффузии или активного транспорта.
2.2.2.4. Схема трансмембранного переноса
а) На схеме показаны те 9 вариантов трансмембранного транспорта, которые были перечислены выше.
б) При этом надо иметь в виду, что (как уже отмечалось выше) секреция не всегда осуществляется путём выделения секреторных пузырьков:
в ряде случаев её механизмами являются облегчённая диффузия или активный транспорт.
2.2.3. Межклеточные соединения (контакты)
В некоторых тканях клетки прилегают друг к другу - как мы это видели, например, в канальцах почки (препарат 1,а-б).
Тогда между клетками обычно образуются те или иные межклеточные соединения.
2.2.3.1. Виды контактов
I. Общее описание
(Нумерация контактов в таблице совпадает с их нумерацией на приведённой схеме)
б) При этом плазмолеммы взаимодействуют друг с другом с помощью специфических адгезивных гликопротеинов -
б) Места такого плотного прилегания образуют на контактирующих поверхностях подобие ячеистой сети .
б) Отсюда в цитоплазму отходят в виде пучка тонкие нити (промежуточные филаменты цитоскелета; см. п. 3.4.2). В эпителии они образованы
в ) Пространство между плазмолеммами заполнено утолщённым гликокаликсом , который пронизан сцепляющими белками -
имеет форму ленты, опоясывающей клетку,
утолщения со стороны цитоплазмы образованы белком винкулином (а не десмоплакинами),
отходящие в цитоплазму нити - тонкие (а не промежуточные) филаменты из белка актина,
иные по природе и сцепляющие белки.
б) В синапсе различают
пресинаптическую мембрану (принадлежащую одной клетке),
синаптическую щель и
постсинаптическую мембрану (ПоМ) (часть плазмолеммы другой клетки).
II. Функциональная классификация
Перечисленные контакты можно сгруппировать следующим образом.
2.2.3.2. Иллюстрации
1. На микрофотографии (А) мы видим, что межклеточное пространство, широкое (1) вне нексуса, в области нексуса (2) резко суживается до щели в 2 нм.
II. Десмосома
1. а) Вне десмосомы (1) плазматические мембраны имеют обычную структуру (2).
б) В области же десмо со мы
появляются дополнительные слои (3) ,
а в цитоплазму клетки от прикрепительной пластинки (4) отходят тонкие фибриллы (5) .
2. Между плазм о леммами на схеме показаны
поперечные межмембранные филаменты (6) и
центральная перегородка (7) , образованная слиянием наружных краёв гликокаликса соседних клеток.
2.2.4. Структуры клеточной поверхности
Цитоплазма ряда клеток образует выросты - микроворсинки, реснички и др.
2.2.4.1. Микроворсинки
I. Ультраструктурное строение
2. Они обращены в просвет (3) тонкой кишки и значительно увеличивают всасывающую поверхность эпителия.
3. а) Форма и вертикальное положение микроворсинок поддерживаются благодаря наличию в них, как и в других областях цитоплазмы, цитоскелета (о котором мы будем говорить в следующей теме).
б) Здесь он представлен микрофиламентами (4) -
нитями из белка актина, которые расположены вдоль ос и микроворсинки .
II. Вид при световой микроскопии
2. Сами же клетки (2) имеют цилиндрическую форму и выстилают поверхность ворсинок (1) , образуемых слизистой оболочкой тонкой кишки.
3. а) Таким образом,
ворсинки - это выпячивания слизистой оболочки,
а микроворсинки - выпячивания цитоплазмы отдельных клеток.
2.2.4.2. Реснички
I. Световой уровень
Реснички (200 нм в диаметре) примерно в 2 раза толще микроворсинок (100 нм) и могут быть различимы под световым микроскопом (при большом увеличении).
1. Клетки, выстилающие просвет трахеи (1) , имеют разную форму и размер;
поэтому их ядра лежат на разных уровнях.
II. Ультраструктурное строение
1. а) Реснички - это тоже выросты цитоплазмы, покрытые плазмолеммой (2) .
б) Но их "скелет" образован сложной структурой - аксонемой (1) , состоящей, в основном, из микротрубочек .
2.3. Неклеточные структуры
во-первых, ядросодержащие образования, не имеющие классической клеточной организации, т.е. уже знакомые нам
во-вторых, компоненты межклеточного вещества –
волокна и основное аморфное вещество.
2.3.1. Волокна соединительной ткани
1. Под пластом поверхностных (эпителиальных) клеток (1) расположена подлежащая часть кожи (дерма) (2).
2. В дерме видны
а) ядра клеток , окрашенны е гематоксилином в фиолетовый цвет ,
2.3.2. Аморфное вещество хряща
б) Причём, они находятся группами в специальных полостях – лакунах (1).
2. Основную часть объёма ткани составляет межклеточное вещество (2) .
клеток (общее число которых – 10 13 –10 14 )
и неклеточных структур - межклеточного вещества, надклеточных и постклеточных структур.
Центральное место среди этих элементов занимают клетки.
Роль клеток в построении организма формулируется клеточной теорией.
а) Имеется в виду, что отдельные компоненты клетки (ядро, митохондрии и т.д.) в изолированном виде не способны проявлять весь комплекс свойств, присущих живому, – в том числе, например,
достаточно долго поддерживать своё стационарное состояние (даже в оптимальной среде)
и обеспечивать при этом собственную репродукцию (образование новых аналогичных структур).
б) В отличие от этого, многие клетки даже многоклеточных организмов удаётся длительно культивировать в подходящей питательной среде с сохранением
Действительно, все клетки имеют 3 основных компонента:
плазматическую мембрану - отделяет содержимое клетки от внеклеточной среды,
ядро - содержит наследственный материал (ДНК), связанный с ядерными белками,
а) В качестве примера приведены клетки почечных канальцев (1).
б) В этих клетках хорошо различимы
а) Не все клетки способны к делению:
многие клетки, выполняющие сложные функции, в процессе своего созревания утратили эту способность.
б) Но появление новых клеток происходит только путём деления таких клеток, которые способны делиться.
а) Поэтому клетки весьма различны: одни настроены на выполнение одного круга функций, другие - другого.
б) Отсюда - различия структуры клеток и образуемого ими межклеточного вещества.
Т.е., имея общий план строения (плазматическая мембрана, ядро, цитоплазма),
клетки разных видов в большей или меньшей степени отличаются друг от друга.
б) В этот процесс вступают стволовые клетки, способные делиться;
в ряду же появляющихся клеток
постепенно образуются структуры, необходимые для выполнения определённых функций;
при этом на определённом этапе дифференцировки обычно утрачивается способность к делению.
в) В ряде случаев утрачивается и классическое клеточное строение: клетки преобразуются в
происходят из обычных по строению клеток,
но лишены ядра (а часто – и почти всех органелл) и
тем не менее приспособлены для выполнения определённых функций.
Последнее замечание отличает постклеточные структуры от обычных фрагментов разрушающихся клеток.
2. К постклеточным структурам у человека относятся
роговые чешуйки (корнеоциты) эпидермиса, волос и ногтей,
эритроциты и
тромбоциты.
На приведённом снимке всё поле зрения занято эритроцитами (1). Последние
2.1.1.4. Надклеточные структуры
К надклеточным структурам относятся симпласты и синцитии.
содержат несколько или много ядер в едином цитоплазматическом пространстве
и образуются путём слияния того или иного количества клеток.
2. Примеры симпластов:
2. Синцитий образуется в результате не вполне завершённых делений – таких, когда между дочерними клетками остаётся цитоплазматический мостик.
3. Если число подобных делений достаточно велико, синцитий может объединять по несколько сотен или тысяч клеток.
4. У человека в виде синцития развиваются предшественниеи половых клеток:
2.1.1.5. Межклеточное вещество
Последний представитель неклеточных структур в организме – межклеточное вещество.
волокна (одного или нескольких видов) и
основное аморфное вещество.
б) Нередко эти компоненты образуют более сложные структуры: например,
а) Химические соединения (по крайней мере, органической природы), из которых строятся компоненты межклеточного вещества, синтезируются в клетках.
б) Затем эти соединения выделяются во внеклеточное пространство, где и объединяются в конечные структуры.
в) Таким образом, клеточную теорию можно дополнить ещё одним тезисом: не только “каждая клетка – из клетки”, но и
в соединительных тканях его много (и даже значительно больше по объёму, чем клеток),
б) В дерме видны
клетки (1) тоже занимают лишь малую часть объёма,
а преобладает межклеточное вещество (2).
Кратко познакомившись со структурными элементами организма, обратимся к главным их представителям – клеткам – и начнём последовательно рассматривать их строение.
2.1.2. Форма клеток и их ядер
“плоские клетки” – если их высота меньше ширины;
“кубическиеклетки” – если указанные размеры почти одинаковы;
Просмотрим ряд препаратов, иллюстрирующих разнообразие форм клеток и ядер.
а) Кубические клеткипредставлены на препарате.1,а (который уже приводился в начале темы):
почечные канальцы (1) образованы клетками (2) такой формы.
1. Здесь в поле зрения - другой тип почечных канальцев.
Клетки (1), образующие эти канальцы, узкие и длинные - цилиндрической, или призматической формы.
Как уже отмечалось, эритроциты (1)
Здесь, кроме эритроцитов, виден один из лейкоцитов - сегментоядерный нейтрофил (1).
1. В отличие от эритроцитов, эта клетка является сферической (шаровидной).
1. Данная клетка, в отличие от предыдущих, имеет многочисленные отростки (2), многие из которых ветвятся.
2.2. Плазмолемма и другие клеточные мембраны
а) Исходя из перечня основных структурных компонентов клетки (плазмолемма, цитоплазма, ядро), приступим к рассмотрению плазмолеммы (мембраны, окружающей клетку).
б) Но поскольку все биомембраны построены по одному принципу, будем иметь в виду и внутриклеточные мембраны –
ядер,
митохондрий,
эндоплазматической сети и
прочих мембранных органелл.
2.2.1. Принцип организации мембран
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Реферат по биологии
Выполнила студентка группы №14
Технологического колледжа №14
Примерная история клетки
История развития понятий о клетке
Все живые существа состоят из клеток - маленьких, окруженных мембраной полостей, заполненных концентрированным водным раствором химических веществ. Клетка — элементарная единица строения и жизнедеятельности всех живых организмов (кроме вирусов, о которых нередко говорят как о неклеточных формах жизни), обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию. Все живые организмы либо, как многоклеточные животные, растения и грибы, состоят из множества клеток, либо, как многие простейшие и бактерии, являются одноклеточными организмами. Раздел биологии, занимающийся изучением строения и жизнедеятельности клеток, получил название цитологии. Считается, что все организмы и все составляющие их клетки произошли эволюционным путем от общей преДНКовой клетки. Два основных процесса эволюции - это:
случайные изменения генетической информации, передаваемой от организма к его потомкам;
отбор генетической информации, способствующей выживанию и размножению своих носителей.
Эволюционная теория является центральным принципом биологии, позволяющим нам осмыслить ошеломляющее разнообразие живого мира.
Естественно, в эволюционном подходе есть свои опасности: большие пробелы в наших знаниях мы заполняем рассуждениями, детали которых могут быть ошибочными.
Но, что еще более важно, каждый современный организм содержит информацию о признаках живых организмов в прошлом. В частности, существующие ныне биологические молекулы позволяют судить об эволюционном пути, демонстрируя фундаментальное сходство между наиболее далекими живыми организмами и выявляя некоторые различия между ними.
Примерная история клетки
Вначале под действием различных природных факторов (тепло, ультрафиолетовое излучение, электрические разряды) появились первые органические соединения, которые послужили материалом для построения живых клеток.
Ключевым моментом в истории развития жизни видимо стало появление первых молекул-репликаторов. Репликатор – это своеобразная молекула, которая является катализатором для синтеза своих собственных копий или матриц, что является примитивным аналогом размножения в животном мире. Из наиболее распространённых в настоящее время молекул, репликаторами являются ДНК и РНК. Например, молекула ДНК, помещённая в стакан с необходимыми компонентами, самопроизвольно начинает создавать свои собственные копии (хотя и значительно медленнее, чем в клетке под действием специальных ферментов).
Появление молекул-репликаторов запустило механизм химической (добиологической) эволюции. Первым субъектом эволюции были скорее всего примитивные, состоящие всего из нескольких нуклеотидов, молекулы РНК. Для этой стадии характерны (хотя и в очень примитивизированном виде) все основные черты биологической эволюции: размножение, мутации, смерть, борьба за выживание и естественный отбор.
Химической эволюции способствовал тот факт, что РНК является универсальной молекулой. Кроме того, что она является репликатором (т.е. носителем наследственной информации), она может выполнять функции ферментов (например, ферментов, ускоряющих репликацию, или ферментов, разлагающих конкурирующие молекулы).
В какой-то момент эволюции возникли РНК-ферменты, катализирующие синтез молекул липидов (т.е. жиров). Молекулы липидов обладают одним замечательным свойством: они полярные и имеют линейную структуру, причём толщина одного из концов молекулы больше, чем у другого. Поэтому молекулы липидов во взвеси самопроизвольно собираются в оболочки, близкие по форме к сферическим. Так что РНК, синтезирующие липиды, получили возможность окружать себя липидной оболочкой, значительно улучшившую устойчивость РНК к внешним факторам.
Постепенное увеличение длины РНК приводило к появлению многофункциональных РНК, отдельные фрагменты которых выполняли различные функции.
Первые деления клеток происходили, видимо, под действием внешних факторов. Синтез липидов внутри клетки приводил к увеличению её размеров и к потере прочности, так что большая аморфная оболочка разделялась на части под действием механических воздействий. В дальнейшем возник фермент, регулирующий этот процесс.
Все клеточные формы жизни на земле можно разделить на два надцарства на основании строения составляющих их клеток — прокариоты (доядерные) и эукариоты (ядерные). Прокариотические клетки — более простые по строению, по-видимому, они возникли в процессе эволюции раньше. Эукариотические клетки — более сложные, возникли позже. Клетки, составляющие тело человека, являются эукариотическими.
Несмотря на многообразие форм, организация клеток всех живых организмов подчинена единым структурным принципам.
Живое содержимое клетки — протопласт — отделено от окружающей среды плазматической мембраной, или плазмалеммой. Внутри клетка заполнена цитоплазмой, в которой расположены различные органоиды и клеточные включения, а также генетический материал в виде молекулы ДНК. Каждый из органоидов клетки выполняет свою особую функцию, а в совокупности все они определяют жизнедеятельность клетки в целом.
Строение типичной клетки прокариот: капсула, клеточная стенка, плазмалемма, цитоплазма, рибосомы, плазмида, пили, жгутик, нуклеоид.
Прокариоты (от лат. pro — перед, до и греч. κάρ ῠ ον — ядро, орех) — организмы, не обладающие, в отличие от эукариот, оформленным клеточным ядром и другими внутренними мембранными органоидами (за исключением плоских цистерн у фотосинтезирующих видов, например, у цианобактерий). Единственная крупная кольцевая (у некоторых видов — линейная) двухцепочечная молекула ДНК, в которой содержится основная часть генетического материала клетки (так называемый нуклеоид) не образует комплекса с белками-гистонами (так называемого хроматина). К прокариотам относятся бактерии, в том числе цианобактерии (сине-зелёные водоросли), и археи. Потомками прокариотических клеток являются органеллы эукариотических клеток — митохондрии и пластиды.
Эукариоты (эвкариоты) (от греч. ευ — хорошо, полностью и κάρ ῠ ον — ядро, орех) — организмы, обладающие, в отличие от прокариот, оформленным клеточным ядром, отграниченным от цитоплазмы ядерной оболочкой. Генетический материал заключён в нескольких линейных двухцепочных молекулах ДНК (в зависимости от вида организмов их число на ядро может колебаться от двух до нескольких сотен), прикреплённых изнутри к мембране клеточного ядра и образующих у подавляющего большинства (кроме динофлагеллят) комплекс с белками-гистонами, называемый хроматином. В клетках эукариот имеется система внутренних мембран, образующих, помимо ядра, ряд других органоидов (эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи и др.). Кроме того, у подавляющего большинства имеются постоянные внутриклеточные симбионты - прокариоты — митохондрии, а у водорослей и растений — также и пластиды.
Клеточная теория — одно из общепризнанных биологических обобщений, утверждающих единство принципа строения и развития мира растений, животных и остальных живых организмов с клеточным строением, в котором клетка рассматривается в качестве общего структурного элемента живых организмов.
Клеточная теория — основополагающая для общей биологии теория, сформулированная в середине XIX века, предоставившая базу для понимания закономерностей живого мира и для развития эволюционного учения. Матиас Шлейден и Теодор Шванн сформулировали клеточную теорию , основываясь на множестве исследований о клетке (1838). Рудольф Вирхов позднее (1858) дополнил её важнейшим положением (всякая клетка из клетки).
Шлейден и Шванн, обобщив имеющиеся знания о клетке, доказали, что клетка является основной единицей любого организма. Клетки животных, растений и бактерии имеют схожее строение. Позднее эти заключения стали основой для доказательства единства организмов. Т. Шванн и М. Шлейден ввели в науку основополагающее представление о клетке: вне клеток нет жизни.
Основные положения клеточной теории:
1) Клетка - элементарная единица живого, основная единица строения, функционирования, размножения и развития всех живых организмов.
1.1) О вирусах (1898г.): вне клетки жизни нет.
2) Клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов имеют общее происхождение и сходны по своему строению и химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ.
3) Размножение клеток происходит путём их деления. Новые клетки всегда возникают из предшествующих клеток.
4) Клетка - это единица развития живого организма.
Дополнительные положения клеточной теории
Для приведения клеточной теории в более полное соответствие с данными современной клеточной биологии список её положений часто дополняют и расширяют. Во многих источниках эти дополнительные положения различаются, их набор достаточно произволен.
Клетки прокариот и эукариот являются системами разного уровня сложности и не полностью гомологичны друг другу.
В основе деления клетки и размножения организмов лежит копирование наследственной информации - молекул нуклеиновых кислот ("каждая молекула из молекулы"). Положения о генетической непрерывности относится не только к клетке в целом, но и к некоторым из её более мелких компонентов — к митохондриям, хлоропластам, генам и хромосомам.
Многоклеточный организм представляет собой новую систему, сложный ансамбль из множества клеток, объединённых и интегрированных в системе тканей и органов, связанных друг с другом с помощью химических факторов, гуморальных и нервных (молекулярная регуляция).
Клетки многоклеточных обладают генетическими потенциями всех клеток данного организма, равнозначны по генетической информации, но отличаются друг от друга разной работой различных генов, что приводит к их морфологическому и функциональному разнообразию - к дифференцировке.
История развития понятий о клетке
В первую четверть XIX века происходит значительное углубление представлений о клеточном строении растений, что связано с существенными улучшениями в конструкции микроскопа (в частности, созданием ахроматических линз).
Линк и Молднхоуэр устанавливают наличие у растительных клеток самостоятельных стенок. Выясняется, что клетка есть некая морфологически обособленная структура. В 1831 году Моль доказывает, что даже такие, казалось бы, неклеточные структуры растений, как водоносные трубки, развиваются из клеток.
В 1831 году Роберт Броун описывает ядро и высказывает предположение, что оно является постоянной составной частью растительной клетки.
Школа Мюллера и работа Шванна
Второй школой, где изучали микроскопическое строение животных тканей, была лаборатория Иоганнеса Мюллера в Берлине. Мюллер изучал микроскопическое строение спинной струны (хорды); его ученик Генле опубликовал исследование о кишечном эпителии, в котором дал описание различных его видов и их клеточного строения.
Здесь были выполнены классические исследования Теодора Шванна, заложившие основание клеточной теории. На работу Шванна оказала сильное влияние школа Пуркинье и Генле. Шванн нашёл правильный принцип сравнения клеток растений и элементарных микроскопических структур животных. Шванн смог установить гомологию и доказать соответствие в строении и росте элементарных микроскопических структур растений и животных.
Развитие клеточной теории во второй половине XIX века
С 1840-х века учение о клетке оказывается в центре внимания всей биологии и бурно развивается, превратившись в самостоятельную отрасль науки — цитологию. Для дальнейшего развития клеточной теории существенное значение имело её распространение на простейших, которые были признаны свободно живущими клетками (Сибольд, 1848). В это время изменяется представление о составе клетки. Выясняется второстепенное значение клеточной оболочки, которая ранее признавалась самой существенной частью клетки, и выдвигается на первый план значение протоплазмы (цитоплазмы) и ядра клеток, что нашло своё выражение в определении клетки, данном М. Шульце в 1861 г.:
Клетка - это комочек протоплазмы с содержащимся внутри ядром.
Деление тканевых клеток у животных было открыто в 1841 г. Ремарком. Выяснилось, что дробление бластомеров есть серия последовательных делений. Идея о всеобщем распространении клеточного деления как способа образования новых клеток закрепляется Р. Вирховом в виде афоризма: Каждая клетка из клетки .
Современная клеточная теория
Современная клеточная теория исходит из того, что клеточная структура является главнейшей формой существования жизни, присущей всем живым организмам, кроме вирусов. Совершенствование клеточной структуры явилось главным направлением эволюционного развития как у растений, так и у животных, и клеточное строение прочно удержалось у большинства современных организмов.
Целостность организма есть результат естественных, материальных взаимосвязей, вполне доступных исследованию и раскрытию. Клетки многоклеточного организма не являются индивидуумами, способными существовать самостоятельно (так называемые культуры клеток вне организма представляют собой искусственно создаваемые биологические системы). К самостоятельному существованию способны, как правило, лишь те клетки многоклеточных, которые дают начало новым особям (гаметы, зиготы или споры) и могут рассматриваться как отдельные организмы. Клетка не может быть оторвана от окружающей среды (как, впрочем, и любые живые системы). Сосредоточение всего внимания на отдельных клетках неизбежно приводит к унификации и механистическому пониманию организма как суммы частей.
Очищенная от механицизма и дополненная новыми данными клеточная теория остается одним из важнейших биологических обобщений.
Читайте также: