Клеточное ядро : реферат : биология

Введение

Клетка… Ученые понятия не имеют, когда на нашей планете появились первые живые клетки. В Австралии их останки были найдены возрастом 3,5 миллиарда лет. Однако их биогенность никогда не была точно определена. Клетка — самая простая единица в структуре почти всех живых организмов. Исключение составляют только вирусы и вироиды, которые являются неклеточными формами жизни. Ячейка — это структура, которая может существовать автономно и воспроизводить себя. Его размер может варьироваться от 0,1 до 100 микрон и более. Однако следует отметить, что неоплодотворенные яйца птиц также можно рассматривать как клетки. Таким образом, самое большое яйцо на земле можно считать страусиным. Диаметр может достигать 15 сантиметров.

Наука о биологических науках
и строении клеток называется цитологией (или клеточной биологией). Cell
Discovery and Research Роберт Гук — английский ученый, известный всем нам по
школьному курсу физики (именно он открыл закон, названный в его честь, о
деформации упругих тел). Он также был первым человеком, который увидел живые
клетки через свой микроскоп, глядя на кусочки пробкового дуба. Они напоминали
ему соты, поэтому он называл их «клетками», что в переводе с
английского означает «клетка».

Клеточная структура растений
была позже (конец XVII века) подтверждена многими исследователями. Но для
животных организмов теория клеток получила распространение только в начале XIX
века. Примерно в это же время ученые серьезно заинтересовались содержанием
(структурой).

Мощные световые микроскопы
позволили детально рассмотреть ячейку и ее структуру. Они по-прежнему являются
основным инструментом для изучения этих систем. А появление в прошлом веке
электронных микроскопов позволило биологам изучать ультраструктуру клеток.
Среди методов их исследования можно выделить также биохимические, аналитические
и препаративные методы. Они также могут узнать, как выглядит живая клетка.

Химическая структура ячейки. Клеточная структура включает в себя множество различных веществ: органогены; макроэлементы; микро- и ультрамикроэлементы; воду. Около 98% химического состава клетки составляют так называемые органогены (углерод, кислород, водород и азот), еще 2% — макроэлементы (магний, железо, кальций и др.). Микро- и ультра-микроэлементы (цинк, марганец, уран, йод и др.) — не более 0,01% всей клетки. прокариоты и эукариоты: основные различия В связи с особенностями клеточного строения все живые организмы на Земле делятся на две сверхдержавы: прокариоты — более примитивные организмы, эволюционно эволюционировавшие; эукариоты — организмы, ядро клетки которых полностью развито (организм человека также является эукариотом). Основные различия между эукариотами и прокариотами: более крупные размеры (10-100 мкм); тип деления (мейоз или митоз); тип рибосом (рибосомы 80S); тип жгутиков (в клетках эукариот жгутиков состоят из микротрубочек, окруженных мембраной). Клеточная структура эукариотической клетки В структуру эукариотической клетки входят следующие органоиды: ядро; цитоплазма; аппарат Гольджи; лизосомы; центриоли; митохондрии; рибосомы; везикулы.

Ядро является основным структурным элементом эукариотической клетки. Там хранится вся генетическая информация о конкретном организме (в молекулах ДНК). Цитоплазма — это специальное вещество, которое содержит ядро клетки и все другие органоиды. Благодаря специальной сети микротрубок, она обеспечивает движение веществ внутри клетки. Аппарат Golgi представляет собой систему плоских резервуаров, в которых постоянно созревают белки. Лизосомы — это маленькие клетки с одной мембраной, основной функцией которых является расщепление отдельных органоидов в клетке. Рибосомы — универсальные ультрамикроскопические органоиды, целью которых является синтез белков. Митохондрии — это своеобразные «светлые» клетки, а также их основной источник энергии. Основные функции клетки Клетка живого организма призвана выполнять несколько важнейших функций, обеспечивая жизнедеятельность самого организма. Важнейшей функцией клетки является обмен веществ. Он расщепляет сложные вещества и превращает их в простые, а также синтезирует более сложные соединения. Кроме того, все клетки способны реагировать на внешние раздражители (температура, свет и т.д.). Большинство из них также имеют способность регенерировать (восстанавливать себя) путем деления.

Как выглядят раковые клетки под микроскопом?

Если коротко, то они сильно отличаются от нормальных, тех, что ожидает увидеть патологоанатом, когда рассматривает под микроскопом фрагмент ткани. Раковые клетки имеют более крупные или мелкие размеры, неправильную форму, аномальное ядро. Если нормальные клетки в одной ткани все примерно одинаковых размеров, то раковые зачастую разные. Ядро содержит очень много ДНК, поэтому оно крупнее (его размеры тоже вариабельны), а при окрашивании специальными веществами выглядит более темным.

Из нормальных клеток образуются определенные структуры, например, железы. Раковые клетки располагаются более хаотично. Например, они образуют железы искаженной, неправильной формы или непонятные массы, которые на железы совсем не похожи.

Вакуоль

Большую часть объема растительной клетки занимает большая центральная вакуоль. Это мешкообразная органелла, окруженная одинарной мембраной под названием тонопласт.

Внутри вакуоль концентрированным раствором различных водорастворимых веществ (клеточным соком). Клеточный сок давит на стенку вакуоли изнутри, не давая ей уменьшаться в объеме.

Как следствие, вакуоль распирает цитоплазму клетки, и цитоплазма прижимается к стенкам клетки и давит на них изнутри, не давая клетке «скукожиться». Так вакуоль регулирует объем клетки и поддерживает внутреннее давление клетки, так называемый тургор.

Когда одной клетки достаточно

До 1665 года человечество не подозревало о существовании клеток. Впервые их обнаружил англичанин Роберт Гук. Он разглядывал через увеличительный прибор кору дуба и заметил, что она состоит из множества ячеек. Позднее выяснилось, что это были мертвые оболочки клеток, полые внутри.

В живых клетках растений, в отличие от мертвых, присутствует вязкое вещество — цитоплазма, в которой плавают ядро и вакуоли — пузырьки с клеточным соком. Взгляните на разрезанный помидор или кусочек арбуза. Вы заметите, что спелая мякоть состоит из мельчайших гранул. Это и есть растительные клетки.

Как вы думаете, все ли живые существа состоят из множества клеток, или порой достаточно и одной, чтобы создание могло полноценно жить, питаться и размножаться? Иногда одной клетки хватает для жизни. На Земле есть ничтожно малые существа — одноклеточные, организм которых состоит из одной-единственной клетки.

В 1675 году голландский ученый Антони ван Левенгук начал рассматривать под микроскопом капельки воды. Он заметил, что жидкость кишит микроскопическими созданиями. Каждое из них могло бы с легкостью проплыть сквозь тонкое игольное ушко. Тела этих крошечных существ состояли из одной клетки. Тем не менее, организмы легко реагировали на свет, тепло, химические вещества и механические раздражители. Они были способны самостоятельно питаться, дышать, размножаться, расти и развиваться.

Ученые сделали вывод: одноклеточные — такие же живые существа, как, к примеру, слон или человек. С тех пор все живое делится на две группы — одноклеточные и многоклеточные.

Со временем в группу одноклеточных попали все виды бактерий, некоторые грибы, растения и животные. К одноклеточным грибам отнесли дрожжи; к одноклеточным растениям — водоросли хлореллу и хламидомонаду; к одноклеточным животным — амебу, инфузорию туфельку и трубача.

Группа многоклеточных оказалась многочисленнее. В нее вошли растения, грибы, животные и человек. Их организмы состоят из множества видов клеток, каждая из которых играет определенную роль. Клетки, сходные по строению и функциям, образуют ткани. Покровные ткани защищают организм от травм и вредных воздействий. Органы растений, животных и человека тоже состоят из тканей. Растительные ткани образуют корни и листья; животные — мышцы, сердце, желудок, печень, почки.

Открытие ядра


Зародышевый пузырек Пуркине. Из работы Пуркине о развитии куриного яйца (1825)

Клеточное ядро, которое в животных клетках впервые видел Фонтана, было вновь открыто в 1825 г. в ненасиженном курином яйце (Я. Пуркине), а в 1831—1832 гг.—в растительных клетках (Ф. Мирбель). Р. Броун (1833) показал, что ядро является обязательной составной частью всякой клетки. Термин «ядро» и «ядрышко» были введены в употребление учеником Пуркине Г. Валентином; впрочем, о значении этих образований Пуркине и его сотрудники не догадывались

Вскоре клеточное ядро привлекло к себе пристальное внимание Ф. Мейена (1828), М

Шлейдена (1838) и Т. Шванна (1839). Именно Шлейдену принадлежит ошибочная теория новообразования клеток, в которой решающее значение он придавал ядру, называя его поэтому цитобластом (клеткообразователем).

Пероксисома

Все пероксисомы содержат особый фермент, осуществляющий разложение перекиси водорода. На первый взгляд это может показаться удивительным, но в живых клетках перекись образуется в достаточно больших количествах. Это может быть опасно для клетки и ее структур. Пероксисомы разлагают перекись и так защищают клетку.

В домашних условиях можно провести простой эксперимент на обнаружение фермента пероксисомы. Попробуйте капнуть немного перекиси водорода на кусочек свежего огурца. Жидкость сразу же вспенится. Это перекись разложилась до газа и воды под действием ферментов пероксисомы.

Ядро

Ядро — самая заметная и обычно самая крупная органелла клетки. Оно впервые было подробно исследовано Робертом Броуном в 1831 году. Ядро обеспечивает важнейшие метаболические и генетические функции клетки. По форме оно достаточно изменчиво: может быть шаровидным, овальным, лопастным, линзовидным.

Ядро играет значительную роль в жизни клетки. Клетка, из которой удалили ядро, не выделяет более оболочку, перестаёт расти и синтезировать вещества. В ней усиливаются продукты распада и разрушения, вследствие этого она быстро погибает. Образование нового ядра из цитоплазмы не происходит. Новые ядра образуются только делением или дроблением старого.

Внутреннее содержимое ядра составляет кариолимфа (ядерный сок), заполняющая пространство между структурами ядра. В нём находится одно или несколько ядрышек, а также значительное количество молекул ДНК, соединённых со специфическими белками — гистонами.

Строение ядра

Эндоплазматическая сеть

Эндоплазматическая сеть — сеть каналов, трубочек, пузырьков, цистерн, расположенных внутри цитоплазмы. Открыта в 1945 году английским учёным К. Портером, представляет собой систему мембран, имеющих ультрамикроскопическое строение.

Строение эндоплазматической сети

Вся сеть объединена в единое целое с наружной клеточной мембраной ядерной оболочки. Различают ЭПС гладкую и шероховатую, несущую на себе рибосомы. На мембранах гладкой ЭПС находятся ферментные системы, участвующие в жировом и углеводном обмене. Этот тип мембран преобладает в клетках семян, богатых запасными веществами (белками, углеводами, маслами), рибосомы прикрепляются к мембране гранулярной ЭПС, и во время синтеза белковой молекулы полипептидная цепочка с рибосомами погружается в канал ЭПС. Функции эндоплазматической сети очень разнообразны: транспорт веществ как внутри клетки, так и между соседними клетками; разделение клетки на отдельные секции, в которых одновременно проходят различные физиологические процессы и химические реакции.

Какие бывают типы генов рака?

Не все мутации одинаково опасны. К раку приводят те, которые возникают в определенных генах:

Онкогены активируют размножение клеток. Злокачественное перерождение происходит, когда они становятся слишком активны. В качестве примера можно привести ген, который кодирует белок HER2. Этот белок-рецептор находится на поверхности клетки и заставляет ее размножаться.

Гены-супрессоры опухолей сдерживают размножение клеток, восстанавливают поврежденную ДНК, вызывают апоптоз — запрограммированную клеточную смерть. Примеры таких генов: BRCA1, BRCA2, TP53 (кодирует белок p53 — «страж генома», который запускает апоптоз в поврежденных клетках).

Мутации, которые приводят к раку, могут быть наследственными (возникают в половых клетках) и соматическими (возникают в клетках тела в течение жизни).

Типы ядра

Ядра клеток обычно яйцевидные и шаровидные.

Ядро – регулятор активности клетки

Ядро является важным регулятором активности клетки. В нём находятся нитевидные комплексы молекул ДНК с белками гистонами, которые называются хроматиды. Особенностью хроматидов является содержание в них большого количества аминокислот лизина и аргинина.

Компонент ядра	Выполняемая функция
	1. Разграничивает ядро от остальных органоидов и цитоплазмы. 2. Обеспечивает взаимодействие ядра с цитоплазмой.
	Содержат ДНК – носитель наследственной информации, которая передается от поколения к поколению.
	Участвуют в процессе синтеза РНК, входящей в состав рибосомы.
	Вещество, в котором содержатся ядрышки и хромосомы.

Хромосомы

В ДНК хранится практически вся информация о наследственных признаках клетки и всего организма. Также существуют такие хроматиды, которых именуют хромосомами. Когда происходит клеточное деление, эти самые хроматиды спирализуются и, если в этот момент посмотреть в световой микроскоп, то можно увидеть именно хромосомы.

Гетерохроматин

Бывает и так, что хроматиды во время деления деспирализируются не полностью. А гетерохроматин — это плотно спирадизованные части хромосом. Гетерохроматин расположен наиболее близко к оболочке ядра. Также существуют более деспирализованная часть хромосом, которая называется эухроматин. Он с располагается к центру ядра.

Экспрессия генов

На эухроматине происходит экспрессия генов. Это процесс считывания генетической информации, то есть синтез РНК.

Репликация ДНК

До деления ядра происходит репликация ДНК. А собственно до деления ядра, происходит деление клетки. Итак, получается, что дочерние ядра получают готовую ДНК, а дочерние клетки — готовое ядро.

Ядро – двумембранный органоид

Всё, что содержится в клетке, отделяется от её остальной части благодаря двум мембранам ядерной оболочки (внешней и внутренней).

Следовательно, можно сделать вывод о том, что ядро — двумембранный органоид. Между мембранами также есть свободное пространство, которое называется перенуклеарным.

Эндоплазматическая сеть

Внешняя мембрана в некоторых местах отделяется и переходит в ЭПС — эндоплазматическую сеть.

ЭПС бывает двух видов. Гладкая и шероховатая. Шероховатая она, когда на ЭПС располагаются рибосомы. Когда они располагаются не на самой ЭПС, а на наружной мембране, то её называют гладкой. Также мембраны могут образовывать ядерные поры, которые получаются после сливания внешней и внутренней мембраны.

Лейкоциты — строение и функции

Лейкоциты — вторая основная составляющая крови, имеют ядро, протоплазму, или цитоплазму (от «цито» — клетка). Отдельные из них способны активно двигаться, наподобие простейших организмов, например, амеб.

В крови человека содержится в 1000 раз меньше лейкоцитов, чем эритроцитов.

Виды лейкоцитов

Лейкоциты бывают зернистыми и незернистыми. Зернистые лейкоциты или гранулоциты имеют протоплазму нагруженную зернами. Незернистые лейкоциты или агранулоциты зерен не содержат или содержат очень мало.

Незернистые и зернистые лейкоциты отличаются друг от друга несколькими признаками:

способностью восприятия клетками кислых и щелочных красок;
отсутствием или наличием зерен в цитоплазме;
отличием в строении ядра;
формой.

Так, например, цитоплазма эозинофила в окрашенном мазке содержит крупную зернистость, напоминающую кетовую икру, а базофильные лейкоциты имеют зерна, окрашивающиеся в фиолетово-синий цвет.

Защитная функция лейкоцитов

Некоторые формы лейкоцитов (прежде всего нейтрофилы и моноциты) поразительно способны к фагоцитозу, т. е. к поглощению и перевариванию различных микробов; простейших организмов, отживших клеток и всяких чужеродных веществ, попадающих в организм.

Присущая лейкоцитам защитная функция проявляется лишь после выхода из кровеносных сосудов. При кровотоке лейкоциты обволакивают внутренние стены капилляров и во множестве уходят из сосудов, протискиваясь между эндотелиальными клетками. При своем следовании они обнаруживают и переваривают в себе микробы и различные инородные тела.

Процесс движения лейкоцитов из сосудов в ткани совершается при посредстве вытягивания протоплазмы и образования ее выростов — так называемых ложноножек (псевдоподий). Лейкоциты активно проходят через неповрежденные стенки сосудов, легко проникают через оболочки (мембраны), двигаются в соединительной ткани.

Роль эозинофилов и базофилов остается еще недостаточно изученной. Больше сведений мы имеем в отношении лимфоцитов. Они образуются в лимфатических узлах, разбросанных по всему организму и в селезенке. (Количество лимфоидной ткани составляет около 1% веса тела!) Изучение продолжительности жизни лимфоцитов с использованием радиоактивной метки доказало, что они циркулируют в крови 100—200 дней, и лишь небольшая их часть исчезает из кровяного русла через 3—4 дня.

Чем раковые клетки отличаются от нормальных?

Для того чтобы организм человека правильно работал как единое целое, каждая клетка в нем должна подчиняться общим правилам и обладать некоторыми основополагающими свойствами:

находиться в отведенном ей месте: это обеспечивается за счет клеточной адгезии, то есть способности клеток «слипаться» между собой;
размножаться только тогда, когда это необходимо;
специализироваться на выполнении определенных функций: для этого каждая клетка сознательно себя ограничивает, активирует одни гены и «отключает» другие;
«чинить» свою ДНК, если в ней произошли «поломки», мутации;
совершить «самоубийство», если в ней произошли непоправимые патологические изменения, или если она «состарилась».

Во многом эти функции обеспечиваются за счет того, что клетки в организме постоянно «общаются» между собой и реагируют на определенные сигнальные молекулы. Раковая клетка эти сигналы игнорирует. Она начинает жить так, как будто она тут одна и не должна считаться с интересами соседей:

Не перестает размножаться. Сколько бы своих копий ни создала опухолевая клетка, она не останавится. Злокачественная опухоль постоянно растет и распространяется в организме.

Не слипается с соседними клетками. На поверхности «бунтарей» исчезают молекулы, которые удерживают их в нужном месте среди соседей. За счет этого раковая клетка может отрываться от первичной опухоли и путешествовать по организму. Во время этого путешествия она погибает или оседает в каком-нибудь органе, создает свои клоны и образует новый опухолевый очаг — метастаз.

Не специализируются. Раковая клетка не становится специализированной и не выполняет полезные для организма функции. Процесс клеточной специализации называется дифференцировкой. Чем ниже степень дифференцировки, тем агрессивнее ведет себя рак.

Не «ремонтируют» свою ДНК. В итоге в опухолевых клетках накапливается все больше мутаций, они становятся менее дифференцированными и быстрее размножаются. Они не подвержены апоптозу — запрограммированной клеточной смерти.

При предраковых состояниях клетки тоже теряют свойства нормальных. Но они отличаются и от раковых, в первую очередь тем, что не могут распространяться в организме.
Особая разновидность злокачественных опухолей — так называемый «рак на месте» (in situ). Клетки уже являются раковыми, но пока еще не распространились за пределы своей изначальной локализации. Технически карцинома in situ — не рак, но ее принято рассматривать как самую раннюю стадию рака.

Митохондрия

Внешняя мембрана митохондрий – гладкая, внутренняя образует многочисленные выпячивания (кристы).

Внутри митохондрия заполнена матриксом, желеобразной субстанцией более вязкой, чем цитоплазма.

Митохондрия

В клетке митохондрии ответственны за клеточное «дыхание» и образование энергии.

Дело в том, что в матриксе митохондрии находятся особые ферменты. Они способны разрушать одни вещества и одновременно образовывать другие соединения богатые энергией.

Митохондрии – крайне удивительные органеллы. Внутри каждой митохондрии находится свой наследственный материал и собственные рибосомы.

{"questions":,"explanations":,"answer":}}}]}

Аппарат Гольджи

Аппарат Гольджи — органоид, имеющий универсальное распространение во всех разновидностях эукариотических клеток. Представляет собой многоярусную систему плоских мембранных мешочков, которые по периферии утолщаются и образуют пузырчатые отростки. Он чаще всего расположен вблизи ядра.

Аппарат Гольджи

В состав аппарата Гольджи обязательно входит система мелких пузырьков (везикул), которые отшнуровываются от утолщённых цистерн (диски) и располагаются по периферии этой структуры. Эти пузырьки играют роль внутриклеточной транспортной системы специфических секторных гранул, могут служить источником клеточных лизосом.

Функции аппарата Гольджи состоят также в накоплении, сепарации и выделении за пределы клетки с помощью пузырьков продуктов внутриклеточного синтеза, продуктов распада, токсических веществ. Продукты синтетической деятельности клетки, а также различные вещества, поступающие в клетку из окружающей среды по каналам эндоплазматической сети, транспортируются к аппарату Гольджи, накапливаются в этом органоиде, а затем в виде капелек или зёрен поступают в цитоплазму и либо используются самой клеткой, либо выводятся наружу. В растительных клетках Аппарат Гольджи содержит ферменты синтеза полисахаридов и сам полисахаридный материал, который используется для построения клеточной оболочки. Предполагают, что он участвует в образовании вакуолей. Аппарат Гольджи был назван так в честь итальянского учёного Камилло Гольджи, впервые обнаружившего его в 1897 году.

Клеточная теория

С момента открытия интерес вокруг живых клеток и их строения не утихал. Так, в середине XIX века Маттиас Шлейден и Теодор Шванн сформулировали несколько утверждений о единстве строения и развития жизни.

Так появилась клеточная теория, одно из важнейших биологических обобщений. Теория утверждает следующее:

I. Все организмы состоят из клеток. Таким образом, клетка – основная структурная и функциональная единица.

II. Клетки всех живых организмов сходны по своему химическому составу, строению и функциям.

III. Каждая новая клетка образуется только в результате деления другой (материнской) клетки.

IV. В многоклеточных организмах клетки специализируются по функциям и образуют ткани.

V. Клетки многоклеточного организма содержат одинаковую генетическую информацию.

Тромбоциты — строение и функции

В крови есть еще третий форменный элемент—тромбоциты (кровяные пластинки).

Тромбоциты, как бы осколки протоплазмы производящих их гигантских клеток костного мозга — мегакариоцитов. Оказывается, что из одного мегакариоцита может образоваться до 400 пластинок. В 1 мм3 крови их насчитывается 250—400 тыс.

Размер кровяных пластинок очень мал — от 2 до 5 микрон. Они формой круглые или овальные, не имеют ядра. Сроки пребывания их в крови от 3 до 5 дней.

Клетки эти играют огромную роль в процессах свертывания крови и занимают ключевую позицию в процессе остановки кровотечения.

Основное, значимое свойство тромбоцитов — прилипать и покрывать чужеродную поверхность. Они при этом становятся больше размером и растягиваются принимая звездчатую форму. При повреждении мелких кровеносных сосудов тромбоциты устремляются к месту повреждения, прилипают кучкой и образуют собой тромб закрывающий место дефекта сосуда.

Вокруг него оседают нити фибрина и эритроциты, цвет тромба меняется на красный. Благодаря выпадению фибрина головка тромба плотно фиксируется к поврежденному сосуду и задерживает переход крови из сосуда наружу.