Эукариотическая клетка – форма организации живой материи. Немембранные органеллы. Взаимосвязь структуры и функции.

К немембранным органоидам эукариотической клетки относятся органоиды, не имеющие собственной замкнутой мембраны, а именно: рибосомы и органоиды, построенные на основе тубулиновых микротрубочек – клеточный центр (центриоли) и органоиды движения (жгутики и реснички). В клетках большинства одноклеточных организмов и подавляющего большинства высших (наземных) растений центриоли отсутствуют.

Рибосомы. Важнейший немембранный органоид живой клетки, состоящий из большой и малой субъединиц. Рибосомы служат для биосинтеза белка из аминокислот по заданной матрице на основе генетической информации, предоставляемой матричной РНК, или мРНК. Этот процесс называется трансляцией. В эукариотических клетках рибосомы располагаются на мембранах эндоплазматической сети, хотя могут быть локализованы и в неприкрепленной форме в цитоплазме. Синтез рибосом у эукариот происходит в специальной внутриядерной структуре — ядрышке.

Центриоли. Внутриклеточный органоид эукариотической клетки, представляющий тельца в структуре клетки, размер которых находится на границе разрешающей способности светового микроскопа.

Эти органеллы в делящихся клетках принимают участие в формировании веретена деления и располагаются на его полюсах. В неделящихся клетках центриоли часто определяют полярность клеток эпителия и располагаются вблизи комплекса Гольджи.

Прокариотическая клетка – форма организации живой материи. Примеры. Особенности строения, морфологические и функциональные отличия от эукариотической клетки.

Прокариотическая клетка не имеет оформленного ядра – его функции выполняет нуклеоид, в состав которого входит кольцевая хромосома. В прокариотической клетке отсутствуют центриоли, а также одномембранные и двумембранные органоиды – их функции выполняют мезосомы (впячивания плазмалеммы). Рибосомы, органоиды движения и оболочки прокариотических клеток имеют специфическое строение.

Прокариоты – это самые простые, очень мелкие и широко распространенные организмы, которые существуют на Земле более 2 млрд лет. Их клетки не имеют ограниченного мембраной ядра. Генетическая система (генофор) представляет собой кольцевую хромосому. Помимо хромосомы у прокариот могут присутствовать небольшие кольцевые молекулы ДНК, называемые плазмидами, которые несут до сотни генов, но не являются обязательными для генома данного вида. Прокариоты лишены хлоропластов, митохондрий, аппарата Гольджи, центриолей. Клетка заключена в плотную жесткую оболочку, в большинстве случаев она окружена слизистой капсулой. Рибосомы прокариот отличаются от рибосом эукариот. Густая цитоплазма содержит гранулы гликогена, белков и жиров.

Митоз у прокариот отсутствует, размножаются они прямым делением.

По форме клеток бактерии разделяют на:

– кокки (шаровидные);

– бациллы (палочковидные);

– извитые (вибрионы, спириллы, спирохеты);

– колониальные и нитчатые.

По способу питания бактерии разделяются на автотрофы (хемотрофы, фотосинтетики) и гетеротрофы (сапрофиты, паразиты).

Фотосинтезирующие бактерии содержат особый хлорофилл – бактериохлорофилл, – отличающийся от хлорофилла высших растений. У многих бактерий фотосинтез проходит без выделения кислорода, поскольку донором водорода является не вода, а сероводород, перекись водорода, спирты. В XIX в. биологи заинтересовались странными микробами, внутри клеток которых были обнаружены кристаллики серы. Русский ученый С.Н. Виноградский в 1887 г. доказал, что подобные бактерии, окисляя сероводород, используют образующуюся при этом энергию на построение органических веществ из углекислого газа и воды. В результате такого процесса получается серная кислота или сера, кристаллики которой и были обнаружены в клетке.

К этой же группе относятся бактерии-нитрификаторы. Они способны превращать аммиак в селитру. За один год на 1 га почвы ими может быть образовано более 0,25 т селитры. В районе Бухары почва глинистых пустынь нередко содержит до 2% селитры. Особенно много ее на местах старых городищ, древних караван-сараев, кладбищ. Скопление органических остатков в этих районах послужило для микробов сырьем при образовании селитры. Некоторые бактерии способны усваивать азот из воздуха и вступать в симбиоз с бобовыми.

По отношению к кислороду прокариоты делятся на аэробов и анаэробов.

При неблагоприятных условиях бактерии образуют споры. Но это не способ размножения. Споры содержат очень мало воды, что позволяет им переносить экстремально низкие и экстремально высокие температуры (для разных видов от –245 до +160 °С). Палочки сибирской язвы (в виде спор) сохраняют жизнеспособность в течение 30 лет.

Небольшая часть бактерий живет за счет других живых организмов, вызывая у них различные заболевания. Микробная теория болезней утвердилась благодаря работам Луи Пастера, Роберта Коха и других исследователей. Болезнетворные бактерии не всегда вызывают заболевания: у многоклеточных организмов существуют специальные защитные реакции – иммунитет, который подавляет или уничтожает «интервентов». Иммунитет может быть врожденным и приобретенным (активным и пассивным).

Значение бактерий огромно. В природе они:

– способствуют образованию гумуса;

– участвуют в геологических процессах, разлагая органические вещества до минеральных, образуют залежи серных, железных руд, насыщают почву азотом;

– вызывают заболевания растений и животных.

Человек широко использует бактерии в:

– пищевой промышленности (кисломолочные продукты, квашеная капуста);

– сельском хозяйстве (кормовой белок, силос);

– медицине (витамины, гормоны, антибиотики);

– промышленности (добыча металлов);

– энергетике (биогаз).

Ассимиляция и диссимиляция как основа самообновления биологических систем. Клетка – целостная структура. Примеры процессов ассимиляции и диссимиляции в клетке и их взаимосвязь.

В процессе обмена веществ различают две стороны ассимиляцию и диссимиляцию.

Ассимиляция (анаболизм; пластический обмен) заключается в использовании, усвоении клеткой различных веществ, полученных из окружающей среды, с заключенной в них энергией, в построении и замещении распавшихся составных частей клеточного тела.

Примеры: растения из диоксида углерода и воды синтезируют сложные органические соединения – углеводы (крахмал и целлюлозу), которые используются как запасные питательные вещества и строительный материал. Белок куриного яйца в организме человека претерпевает ряд сложных превращений, прежде чем преобразуется в белки, свойственные организму, - гемоглобин, кератин или любой иной.

Диссимиляция (катаболизм; энергетический обмен) заключается в распаде веществ, входящих в состав организма, как путем окисления в присутствии кислорода, так и путем бескислородного распада–брожения.

В результате «сгорания» различных веществ клеточного тела в окружающую среду выделяются конечные продукты обмена.