ПРезентация по биологии Современные методы изучения клетки. Поверхностный комплекс клетки

Современные методы цитологических исследований.Основные части клетки. Поверхностный комплекс клеткиУзнавать и различать по немому рисунку клетки прокариот и эукариот.Распознавать и описывать на таблицах основные части и органоиды клеток эукариот и прокариот.Называть:основные структуры мембраныХарактеризовать основные органоиды клеток эукариот по строению и выполняемым функциям.Прогнозировать последствия удаления различных органоидов из клеткиОписывать модель мембраныЗадачи: Автор: Иванова Светлан СпиридоновнаУчитель биологии Малыкайской средней школы Нюрбинского района РС(Я) Клетка — структурная и функциональная единица живой материи, способная к обмену веществ, саморегуляции, самовоспроизведению и т.д. Клетка является элементарной живой системой.Понятие о клеткеКлетка — элементарная живая система, отделённая от внешней среды избирательно проницаемой мембраной. Внутренность клетки заполнена цитоплазмой, в которой находятся органоиды и генетический материал. У эукариотических клеток есть ядро — специализированная органелла для хранения генетического материала. У одноклеточных организмов клетка является биосистемой организменного уровня. Клетки разных организмов отличаются размерами. ОбъектыДлинаДиаметрВирус ящура10 нмВирус гриппа120 нмВирус табачной мозаики28 нмMicrососсиs (бактерия)0,2 мкмЕsсhеriсhiа соli (бактерия)3 мкмThiospirillum (бактерия)80 мкмДрожжевые клетки6 — 8 мкмХламидомонада20 мкмЭритроциты человека7,5 мкмСперматозоид человека50 мкмЯйцеклетка человека100 мкмСтраусовое яйцо150 ммЭпидермис дуба28 мкмСердцевинная ткань бузины200 мкмЭпидермис лука400 мкмКлетка волокна льна40 — 65 ммКлетка волокна крапивы50 — 75 ммКлетка междоузлия чары40 — 80 ммКлетка волокна рами белого(китайской крапивы)400 ммТабл. 1. Размеры клеток В системе многоклеточного организма клетка является элементом определённой ткани, органа.Особенность клетки определяется специфичностью её составных компонентов и процессов, протекающих в ней. В каждой клетке происходит обмен веществ и превращение энергии. Деление клетки определяет рост, развитие и размножение организмов. Каждая живая клетка осуществляет все процессы жизнедеятельности с помощью тех структур, из которых она состоит. Методы изучения клеткиСветовая, электронная микроскопия. Современный световой микроскоп увеличивает объекты в 3000 раз и позволяет увидеть наиболее крупные органоиды клетки, наблюдать движение цитоплазмы, деление клетки. Электронный микроскоп даёт увеличение в сотни тысяч раз, что позволяет изучить тонкое строение органоидов. Фракционирование — ультрацентрифугирование. Метод основан на том, что клеточные органоиды имеют разную массу и плотность. Измельчённые ткани помещают в пробирки и вращают в центрифуге с большой скоростью. Более плотные органоиды осаждаются при низких скоростях вращения, а менее плотные — при высоких. Каждый слой изучается отдельно. Рентгеноструктурный анализ. Основан на получении рентгенограмм. Позволяет изучить конфигурацию молекул белка, нуклеиновых кислот для понимания их биологических функций. Получение культуры тканей. Даёт возможность исследовать живые клетки, помещённые в соответствующую среду, в которой они способны к автономному росту, формированию тканей и органов организма. Окрашивание. Применяется для окрашивания живых клеток красителями для получения контрастного изображения изучаемых структур. Изображения клеток, полученные с помощью различных методовСовременные средства исследования позволили биологам установить, что по строению клетки всех живых организмов следует делить на «безъядерные» — прокариоты — и «ядерные» — эукариоты. Согласно данным, полученным с использованием электронного микроскопа, схему строения основных частей клетки, их оболочек можно представить следующим образом.1. Поверхностный аппарат включает три субсистемы: плазматическую мембрану, надмембранный комплекс и субмембранную часть опорно-сократительного аппарата цитоплазмы, к которой относят цитоскелет.2. Цитоплазма с органоидами.3. Ядерный аппарат, называемый ядром Плазматическая мембранаЦитоплазматическая мембрана — это основная, универсальная для всех клеток субсистема поверхностного аппарата, её толщина не превышает 10 нм.Биологические мембраны клетки обеспечивают её функциональную целостность. Из рисунка видно, что мембрана образована молекулами липидов (их два слоя) и тремя видами белков (периферические, погружённые и пронизывающие).В настоящее время принимается так называемая жидкомозаичная модель строения плазматической мембраны (модель Зингера — Николсона). Согласно этой модели, основу цитоплазматической мембраны составляет двойной слой липидных молекул, обращённых друг к другу гидрофобными участками. Внешняя же и внутренняя поверхности билипидного слоя образованы гидрофильными головками молекул (это остатки фосфорной кислоты, связанные с различными органическими соединениями). Именно билипидный слой отвечает за барьерную функцию мембраны. В состав мембраны высоко содержание стеринов: холестерина у животных и эргостерина у растений. Стерины легко упакуются в пустоты между молекулами фосфолипидов и тем самым обеспечивают ее прочность. Периферические белки связаны с полярными головками липидных молекул электростатическими взаимодействиями. Они не образуют сплошного слоя, а только связывают мембрану с над- или с субмембранными структурами. Они вступают взаимодействие с гликакаликсом. И выполняют функцию рецептораПолуинтегральные белки выполняют роль чувствительных рецепторов, передающих к внутренним белкам.Интегральные глобулярные белки связаны с липидами гидрофобными взаимодействиями. Они либо более, либо менее погружены в мембрану, либо пронизывают её насквозь (выполняют, как правило, рецепторную или транспортную функцию). Они создают поры, через которые проходят водорастворимые веществаБелки в составе мембранного бислояЛипидный слой представляет собой каркас, в который погружены белковые молекулы: периферические и интегральные и полуинтегральные. Они определяют специфику функционирования различных клеток. Отличия наружной и внутренней мембраны клеткиМембраны клеточных органелл представляют липидный бислой со встроенными белками. Но существенно отличаются:Наружная мембрана содержит больше холестерина. обеспечивающих жесткость мембраны.;Наружный слой имеют у наружной мембраны «углеводной шубы», окружающей бислой со стороны внешней среды (гликокаликс.) и внутреннего каркаса (цитоскелета). Они обеспечивают дополнительную прочность клеточной мембране. Гликокаликс обеспечивает познавание клетками друг друга и склеивает клетки при образовании тканей, углеводные компоненты сложных белков гликопротеинов участвуют в иммун. реакциях. Элементы цитоскелета обеспечивают упругие свойства и поддерживают форму клетки. Функция мембраныБарьернаяконтактнаятранспортнаярецепторнаяИзбирательная проницаемостьВременные, постоянныеРегулятор клеточного метаболизма Транспортная функция — одна из главных функций мембраны — может осуществляться несколькими способами.1. Пассивный способ (энергия практически не затрачивается): диффузия, облегчённая диффузия, осмос.Диффузия. Этим способом проходят вещества, способные растворяться в липидах (например, эфиры, жирные кислоты).Облегчённая диффузия. В этом случае белок-переносчик, находящийся в мембране, делает её проницаемой (это транспортный белок-фермент). Она идёт не против градиента концентрации. Так транспортируется глюкоза.Осмос. Это прохождение воды через избирательно проницаемую мембрану (она проходит из более разбавленного раствора в более концентрированный). 2. Активный способ (затрачивается значительное количество энергии на транспорт веществ через мембрану): эндоцитоз (фагоцитоз, пиноцитоз), натрий-калиевый насос.Плазматическая мембрана является структурным элементом поверхностного аппарата живой клетки. Виды надмембранных структурСобственно надмембранный комплекс(гликокаликс выполняет рецепторную и специфические функции)Производные гликокаликса(сложные надмембранные структуры, например клеточные стенки грибов (хитин))Надмембранные структуры поверхностного аппаратаОсновное их назначение — осуществление взаимодействия клеток с внешней средой и другими клетками. Однако в процессе эволюции надмембранные структуры стали играть важную роль в реализации различных специфических функций: тургорной, механической, функции «ловушки ионов», структурной организации ферментов и т.д.Субмембранная часть поверхностного аппарата эукариотической клетки играет связующую роль между мембраной, цитоскелетом и основной цитоплазмой. К ней следует отнести периферическую мембранную часть цитоскелета с белками, обеспечивающими связь с мембраной.Цитоскелет представлен тремя тесно взаимосвязанными, но достаточно различающимися структурами:системой микрофиламентов (миофибрилл), основу которой составляет белок актина и миозина;2) системой микротрубочек из белка тубулина;3) системой промежуточных филаментов. Их функции: механохимическая, частично транспортная, а также передача информации от внешней среды на ДНК ядра. Цитоплазма. Гиалоплазма.Цитоплазма — это особый рабочий аппарат клетки, в котором происходят основные процессы обмена веществ и превращения энергии и сосредоточены органоиды.Функциональный аппарат цитоплазмы состоит из:1) гиалоплазмы основной цитоплазмы. Это коллоидные растворы белков и других органических веществ с истинными растворами минеральных солей;2) немембранных структур;3) мембранных структур и их содержимогообласти всех органоидов имеется особая субсистема «гиалоплазма — цитозоль». В цитозолях осуществляются основные этапы метаболизма. ГиалоплазмаСоставСвойстваВязкая полужидкая жидкостьФункцияМинер. соли, органические веществаОбеспечивает взаимосвязи органоидовместо синтеза и распада веществтранспортировка веществопора Впервые обнаружена в 1945 г. К.Портером; на электронном уровне была лписана в 1950г. Эта система субмикроскопических каналов, цистерн и пузырьков, выполненных лмпопротеидной мембраной. ЭПС соединяет все клеточные мембранные структуры в единую систему. Является поверхностью, на которой происходят все внутриклеточные процессы. Пространственно разделяет клетку. Здесь идёт синтез полипептидов, липидов, углеводов, их частичная модификация и транспорт.Различают гладкую и шероховатую ЭПС. Агранулярной – синтез углеводов, жиров и др. небелковой структуры.Гран. ЭПС - биосинтез белков.Эндоплазматическая мембрана Комплекс Гольджи (аппарат Гольджи) — это стопка уплощённых мембранных мешочков — цистерн, трубочек и связанных с ними пузырьков. Здесь идёт транспорт веществ: белков и липидов, поступающих из ЭПС, предварительная их химическая перестройка, накопление, упаковка в пузырьки, формирование лизосом.Комплекс Гольджи встречается почти во всех клетках (исключение — эритроциты и сперматозоиды). Располагается обычно около ядра; клетка может иметь один или несколько комплексов Гольджи.Впервые был открыт К.Гольджи в 1989г.. Лизосомы — это небольшие округлые тельца, одномембранные пузырьки разнообразной формы и размеров. Содержат различные протеолитические ферменты (около 40), участвуют во внутриклеточном пищеварении. ВакуольКрупная органелла, на которую приходиться до 90% от общего объема взрослой растительной клетки. Ее мембране тонопласту свойственна полупроницанемость; вместе плазмалеммой тонопласт определяет осмотические свойства. Внутренне содержимое вакуоли – клеи-точный сок, среда кислая; в запасающихся – нейтральная.Концентр. вакуолярного сока достаточно большая, что обеспечивает поступление воды в клетку. Насыщение вакуоли водой повышает ее гиростатические давление – тургорного.Б Насыщение вакуоли водой повышает Насыщение вакуоли водой благодаря ему находится в постоянном давлении
Митохондрии встречаются почти во всех клетках (кроме зрелых эритроцитов млекопитающих). В разных типах клеток может быть от 50 до 500 митохондрий.Их наружная мембрана гладкая, внутренняя образует многочисленные складки — кристы. На кристах находятся ферменты, участвующие в синтезе АТФ. Внутреннее содержимое митохондрий — матрикс — содержит одну кольцевую молекулу ДНК, РНК, рибосомы, белки, фосфолипиды. Здесь идёт синтез АТФ (универсального источника энергии для всех биохимических процессов клетки) и стероидных гормонов.Функция митохондрийСинтез молекул АТФСинтез собственных белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидовОбразование собственных рибосомКлеточное дыхание Элемент структурыОсобенности строенияОсобенности химического составаНаружная мембранаГладкаяЛипиды и белки плазматической мембраныВнутренняя мембранаИмеет кристы (выросты)Дыхательные ферменты; АТФ-синтетазаМатриксВязкая жидкость, содержит рибосомыБелки, углеводы, липиды, РНК, ДНК, АТФ и др.Состав и строение митохондрийМитохондрии в клетках живых существ отвечают за выработку энергии. Они обладают собственным генетическим аппаратом и передаются по материнской линии. Пластиды — органоиды, характерные только для растительных клеток.Табл. 2. ПластидыПластидыЛейкопластыХлоропластыХромопластыБесцветные, располагаются в неокрашенных частях растений. Запасают жир, крахмал, белки.Зелёные. В мембранах тилакоидов есть хлорофилл. В строме есть 1 кольцевая ДНК, белки, рибосомы.Содержат красные, жёлтые, коричневые (каротиноиды) пигменты. Почти не имеют тилакоидов Строение хлоропластаХлоропласты, как и митохондрии, размножаются делением. Основная характеристика, объединяющая эти органоиды, состоит в том, что они имеют собственную генетическую информацию и синтезируют собственные белкиСинтез АТФСинтез углеводовСинтез собственных белковХлоропласты легко могут перерождаться в другие типы пластид. Мы наблюдаем это при пожелтении и покраснении созревающих плодов или листьев осенью. В темноте хлоропласты способны обесцвечиваться, превращаясь в лейкопласты. Однако эти процессы необратимы: лейкопласты и хромопласты никогда не превращаются обратно в хлоропласты. ЛейкопластыНакопление крахмалаНеосвещенных частях телаПривлечение животных опылителей и распространение плодовОкрашенные плодыЦветкиЛистстебельХромопластыХромопласты образуются из хлоропластов и лейкопластов в результате внутренней перестройки. Имеют двойную мембрану, но, в отличие от лейкопластов и хлоропластов, не имеют внутренней мембранной структуры Рибосома состоит из двух субъединиц.Рибосомы встречаются в прокариотических и эукариотических клетках. Лежат свободно в цитоплазме или соединены с мембраной ЭПС. Есть в митохондриях, пластидах. Состоят из р-РНК и белков, иона магния. Осуществляют биосинтез белка.Рибосома Клеточный центр принимает участие в делении клеток животных и низших растений. Он представляет собой ультрамикроскопический органоид немембранного строения. Состоит из двух центриолей. Центриоли расположены перпендикулярно друг другу.Центриоли клеточного центра встречаются в клетках животных и водорослей, высших грибов. Центриоли состоят из белковых микротрубочек, участвующих в образовании нитей веретена деления, а также участвуют в образовании жгутиков и ресничек цитоскелета. Микротрубочки обеспечивают внутриклеточное движение организмов. Органоиды движения — реснички и жгутики. Это выросты мембраны диаметром около 0,25 мкм, содержащие внутри микротрубочки. Такие органоиды имеются у многих клеток: у простейших, одноклеточных водорослей, зооспор, сперматозоидов, в клетках тканей многоклеточных животных, например в дыхательном эпителии. Реснички — многочисленные цитоплазмические выросты на поверхности мембраны. Жгутики — единичные цитоплазматические выросты на поверхности клетки.Клеточные включения — непостоянные образования, возникающие и исчезающие в процессе жизнедеятельности клетки. Основное место их локализации — цитоплазма. Химический состав включений разнообразен. Они могут накапливаться в виде кристаллов, гранул, капель. Жировые включения в виде капель встречаются в цитоплазме простейших, у млекопитающих — в специальных жировых клетках соединительной ткани. Семена некоторых растений содержат очень много жира.Углеводы могут накапливаться в виде гранул гликогена у животных в печени или в цитоплазме простейших. У растений гранулы крахмала по форме специфичны для каждого вида. Белковыми гранулами богата цитоплазма яйцеклеток. Основная структура клеткиМембрана – это…Роль мембраны …Отличия наружной и внутренней мембраны …Осуществление транспорта веществ через мембраны …… Из структур клетки, о которых мы сегодня говорили, какие структуры лишние и почему?Сделайте вывод по полученным информациям:Таким образом,…. Закрепление:1. Отметьте сходство плазматической мембраны, ЭПС, АГ. 2. Эти структуры чем отличаются?3. Подумайте, каким образом поступают вещества, необходимые для осуществления своей функции?4. Вправе ли мы, когда мы полностью отказываемся от жира, если нет, то почему? Ответ
Домашнее задание: §41 и 40 в. 2Спасибо!