Файл: Справочник (белкин).doc

11. Рибосомы, осуществляющие синтез белка в клетках (см. «трансляция» в разделе 2), имеют размеры примерно 20  30 нм, в клетке их насчитывается несколько миллионов. Рибосомы могут находиться в цитоплазме во взвешенном состоянии, но чаще они располагаются группами на поверхности эндоплазматической сети клетки. Считается, что свободные рибосомы синтезируют белки необходимые для нужд самой клетки, а рибосомы, прикреплённые к эндоплазматической сети, изготавливают белки для внеклеточного пространства или других клеток организма.

12. Комплекс (аппарат) Гольджи представляет собой систему внутриклеточных цистерн, в которых накапливаются вещества, синтезированные клеткой. Здесь эти вещества претерпевают дальнейшие превращения, упаковываются в мембранные пузырьки, переносятся в места цитоплазмы, где они необходимы, или транспортируются к мембране и выводятся за пределы клетки.

Комплекс Гольджи построен из мембран и расположен рядом с эндоплазматической сетью, что облегчает перенос синтезированных веществ. Кроме того, в комплексе Гольджи осуществляется сборка мембран клетки. Необходимые для этого белки и липиды поступают из эндоплазматической сети.

13. Лизосомы участвуют в переваривании пищи, сливаясь с поступившим в клетку фагоцитарным пузырьком. Лизосомы представляют собой маленькие мембранные пузырьки диаметром 0,4–1 мкм, содержащие около 50 видов пищеварительных ферментов, способных расщеплять белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты. От цитоплазмы каждая лизосома отграничена плотной мембраной. Формируются лизосомы в комплексе Гольджи, где накапливаются пищеварительные ферменты.

14. Клеточными включениями называются скопления веществ, которые клетка использует для своих нужд, или выделяет в окружающую среду. Ими бывают капли жира, зёрна крахмала или гликогена, гранулы белка. Чаще всего они расположены в цитоплазме без отделяющих мембран.

15. Митохондриями называются органоиды клетки, участвующие в процессе клеточного дыхания и запасающие для клетки энергию в виде молекул АТФ. Митохондрии обычно имеют шарообразную, овальную или палочковидную форму и образованы двумя мембранами. Внешняя мембрана гладкая, внутренняя образует многочисленные выступы и перегородки (кристы), имеющие большую поверхность. Именно на них и происходят процессы клеточного дыхания, необходимые для синтеза АТФ. Митохондрии имеют собственную генетическую систему, обеспечивающую их самовоспроизводство, их ДНК имеют форму замкнутого кольца, как у прокариот. Имеются также собственная РНК и особые рибосомы.

Митохондрии встречаются во всех клетках эукариот, за исключением некоторых паразитических простейших и эритроцитов млекопитающих. Их количество изменяется от единиц у сперматозоидов, некоторых водорослей и простейших до тысяч. Перед делением клетки или интенсивных расходованием энергии митохондрии начинают делиться, их число возрастает. Если же потребность в энергии снижена, то их число уменьшается.

16. Специфическим органоидом, характерным только для растительных клеток (исключение редки), являются пластиды. Как и митохондрии, они имеют двумембранную структуру и собственный генетический аппарат. Пластиды разделяются на хлоропласты, содержащие хлорофилл, хромопласты, содержащие красные, оранжевые и фиолетовые пигменты, и лейкопласты – бесцветные, выполняющие в основном запасающие функции.

Хлоропласты являются органоидами фотосинтеза. Они имеют форму двояковыпуклых линз размером 5  10 мкм, в клетке листа их содержится от 20 до 100 штук. Под гладкой наружной мембраной находится внутренняя, складчатая, где формируются мешочки, называемые тилакоидами. Между тилакоидами располагается внутренняя среда хлоропласта – строма. Тилакоиды могут собираться в стопки, которые называются гранами. Реакции фотосинтеза протекают на мембранах тилакоидов, а реакции использования запасённой энергии для синтеза органики – в строме пластид.

Под воздействием яркого света лейкопласты начинают вырабатывать зелёный пигмент хлорофилл и становятся хлоропластами. По этой причине зеленеют на свету клубни картофеля. В клетках листьев растений осенью хлорофилл разрушается, их окраску начинают определять другие пигменты (каротиноиды и антоцианы). В результате листья приобретают жёлтый, красный или оранжевый цвет.

17. Органоиды движения обеспечивают различные виды движения в клетках: амебоидное (амёбы, лейкоциты), ресничное (инфузория-туфелька, клетки мерцательного эпителия), жгутиковое (сперматозоиды, эвглена зелёная) и мышечное. Жгутики эукариотических клеток имеют длину около 100 мкм, они состоят из связанных между собой пар микротрубочек. Связывание осуществляет белок, меняющий свою конформацию за счёт энергии, выделяющейся при гидролизе АТФ. Это приводит к движению пар микротрубочек относительно друг друга, что вызывает изгиб жгутика и движение клетки. Таков же механизм движения ресничек, длина которых составляет 10–15 мкм. Обычно клетка имеет один жгутик и много ресничек, движение которых скоординировано.

18. В клетках осуществляется обмен веществ организма, называемый метаболизмом. Совокупность реакций синтеза веществ и их последующей сборки в более крупные структуры называется ассимиляцией или анаболизмом. Этот же набор реакций, обеспечивающих накопление энергии, называется пластическим обменом. Противоположные процессы распада веществ с выделением энергии называются диссимиляцией, или катаболизмом, или энергетическим обменом.

19. Жизнь клетки от момента её появления до собственного деления или гибели получила название клеточного или жизненного цикла. Обязательным компонентом клеточного цикла является митотический цикл, включающий в себя подготовку клетки к делению и само деление. У простейших и бактерий деление клеток является основным способом размножения. Они не подвергаются естественной смерти, а просто делятся. После митотического цикла наступают длительные или короткие периоды покоя, когда клетка выполняет свои функции в организме. Клетки многоклеточных организмов содержат особые «гены смерти», которые рано или поздно активизируются, что приводит к синтезу особых белков и убийству клеток. Такая «запрограммированная» клеточная смерть называется апоптозом.

20. Подготовка клетки к делению называется интерфазой, которая состоит из трёх периодов. В пресинтетический период, наступающий сразу же после предыдущего деления клетки, идёт рост клетки с накоплением энергии и вещества для последующего деления. Синтетический период включает в себя удвоение ДНК (репликация или редупликация), белков, необходимых для формирования хромосом и увеличение количества РНК. В конце этого периода каждая хромосома уже состоит из двух идентичных хроматид, соединённых друг с другом в области центромеры. В этот же период удваиваются центриоли. Постсинтетический период наступает после удвоения хромосом, за это время накапливается энергия для предстоящего митоза и синтезируются белки микротрубочек, которые впоследствии образуют веретено деления.

21. Митоз – это процесс непрямого деления соматических клеток эукариот, в результате которого наследственный материал сначала удваивается, а затем равномерно распределяется между дочерними клетками. В итоге у дочерних клеток сохраняется то же число хромосом, что и у родительских.

Митоз разделяют на два процесса – деления ядра (кариокинез) и деление цитоплазмы (цитокинез), которые реализуются за четыре последовательные фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Профаза начинается со спирализации ДНК в ядре – образуются хромосомы с двумя хроматидами, ядрышки исчезают, пары центриолей расходятся к полюсам клетки. Отходящие от них микротрубочки начинают образовывать веретено деления. Ядерная оболочка разрушается. В метафазе хромосомы располагаются так, чтобы их центромеры находились в плоскости экватора клетки. Из хромосом образуется метафазная пластинка. Нити веретене деления от центросом прикрепляются к центромере каждой хромосомы. В анафазе каждая хромосома продольно расщепляется на две идентичные хроматиды, которые расходятся к противоположным сторонам клетки. В телофазе дочерние хромосомы деспирализуются у полюсов клетки и становятся доступными для транскрипции. Начинается синтез белков, формируются ядерные оболочки и ядрышки, нити веретена деления распадаются. Кариокинез на этом завершается, начинается цитокинез. У животных клеток в экваториальной плоскости образуется перетяжка, которая углубляется вплоть до разделения двух дочерних клеток. Растительные клетки имеют жёсткую клеточную стенку, поэтому такой вид деления для них невозможен. В них образуется внутриклеточная перегородка.

Митоз необходим для нормального развития и роста многоклеточного организма, он лежит в основе процессов заживления повреждений и бесполого размножения.

22. Мейоз – это более сложное деление клетки, при котором число хромосом в дочерних клетках уменьшается вдвое и становится гаплоидным. После слияния половых клеток нормальное число хромосом восстанавливается, и дочерний организм содержит родительские клетки с той и другой стороны.

Мейоз представляет собой два последовательных деления генетического материала и цитоплазмы, причём каждое деление включает те же фазы, что и митоз: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. В профазе первого деления происходит спирализация хромосом. Хромосомы каждой пары, называемые гомологичными, тесно сближаются друг с другом, соединяются по всей длине и скручиваются. Процесс соединения гомологичных хромосом называется конъюнгацией. Во время этого процесса между отцовской и материнской хромосомами может происходить обмен идентичными участками, который называется кроссинговером. Кроссинговер увеличивает генетическое разнообразие половых клеток, так как в его результате образуются хромосомы, несущие гены отца и матери. В метафазе первого деления образуется веретено деления, гомологичные хромосомы разделяются и сдвигаются к центру клетки. Затем наступает анафаза мейоза, к полюсам клетки отходят целые хромосомы, причём каждая состоит из двух хроматид. После телофазы образуются две гаплоидные клетки, каждая из которых продолжает деление.

Второе деление представляет собой обычный митоз и включает в себя соответствующие стадии: интерфазу без удвоения ДНК, профазу, метафазу, анафазу и телофазу. В результате мейоза из одной диплоидной клетки образуется четыре гаплоидных.

23. В процессе эволюции из-за различных условий существования возникло множество различий в клеточном строении представителей различных царств, в частности, между растениями и животными, табл. 5.6.

Таблица 5.6

Сравнение клеток растений и животных

Сравнительно недавно грибы относили к растениям, но современная классификация выделяет их в отдельное царство. Грибы, как и животные, гетеротрофы, питающиеся готовыми органическими соединениями. Грибы могут быть сапротрофами, которые питаются органикой мёртвых существ, паразитами, которые питаются живой органикой, или симбионтами высших растений, находясь с ними во взаимовыгодной связи. Клетки грибов не содержат пластидов и хлорофилла. Как и растения, грибы не способны к активному движению и могут расти неограниченно.