Животная клетка строение: Строение животной клетки (9 класс, биология) – особенности и функции

Изображение эукариотической клетки в разрезе.

Молекулы клеток

Понять, как клеточные мембраны регулируют потребление пищи и отходы и как клеточные стенки обеспечивают защиту

Клетки поглощают молекулы через свои плазматические мембраны.

Клетки содержат особый набор молекул, заключенных в мембрану. Эти молекулы дают клеткам возможность расти и воспроизводиться. Общий процесс клеточного воспроизводства происходит в два этапа: рост клеток и деление клеток. Во время роста клетки клетка поглощает определенные молекулы из своего окружения, избирательно перенося их через клеточную мембрану. Попав внутрь клетки, эти молекулы подвергаются действию узкоспециализированных, больших, тщательно свернутых молекул, называемых ферментами.Ферменты действуют как катализаторы, связываясь с проглоченными молекулами и регулируя скорость их химического изменения. Эти химические изменения делают молекулы более полезными для клетки. В отличие от проглоченных молекул, катализаторы сами химически не изменяются во время реакции, что позволяет одному катализатору регулировать конкретную химическую реакцию во многих молекулах.

Биологические катализаторы создают цепочки реакций. Другими словами, молекула, химически преобразованная одним катализатором, служит исходным материалом или субстратом для второго катализатора и так далее.Таким образом, катализаторы используют небольшие молекулы, принесенные в клетку из внешней среды, для создания все более сложных продуктов реакции. Эти продукты используются для роста клеток и воспроизведения генетического материала. После копирования генетического материала и наличия достаточного количества молекул для поддержки деления клетки клетка делится, образуя две дочерние клетки. Через множество таких циклов клеточного роста и деления каждая родительская клетка может дать начало миллионам дочерних клеток, в процессе преобразования больших количеств неодушевленного вещества в биологически активные молекулы.

Клетка животных — функции и структура клеток животных

Введение

Все живые организмы состоят из клеток, и это мельчайшая единица жизни. Он помогает выполнять такие функции, как дыхание, питание, пищеварение, выделение и т. Д., Поэтому его называют структурной и функциональной единицей жизни. Обычно он микроскопический и состоит из цитоплазмы и ядра, заключенного в мембрану.

Что такое животная клетка?

С биологической точки зрения животная клетка — это типичная эукариотическая клетка с мембранно-связанным ядром с ДНК, присутствующей внутри ядра.Он состоит из других клеточных структур и органелл, которые помогают выполнять некоторые специфические функции, необходимые для правильного функционирования клетки. Несмотря на то, что клетки растений являются эукариотическими, различие можно легко идентифицировать, поскольку в клетках животных отсутствуют хлоропласты, через которые осуществляется фотосинтез.

Функции клеток животных

Клетка выполняет все процессы организма, включая производство энергии и ее накопление, производство белков, которые представляют собой молекулы, которые играют роль в метаболизме, транспортировке других молекул и репликации ДНК.

Например, сердце имеет сердечные мышцы, которые бьются в унисон, клетки пищеварительного тракта имеют реснички, похожие на пальцы, которые помогают увеличивать площадь поверхности для поглощения питательных веществ в процессе пищеварения.

Множественные клетки образуют ткани, которые организованы как группа клеток, которая помогает выполнять определенную функцию. Точно так же группа похожих тканей сформирует органы тела, такие как легкие, сердце, мозг и т. Д. Органы работают вместе, чтобы сформировать системы органов, такие как система кровообращения, нервная система и пищеварительная система.В зависимости от вида соответственно различаются системы органов.

Структура клеток животных

Клетки животных имеют разные части, которые содержат много типов специализированных органелл, которые помогают выполнять различные функции организма. Не каждая животная клетка имеет все типы органелл, но обычно животные клетки содержат большинство из следующих органелл:

1. Ядро

Ядро — это специализированная органелла, которая играет роль информационного и административного центра клетки.Ядро выполняет две важные функции: хранение наследственного материала клетки или ДНК и координацию деятельности клетки. Оно включает синтез белка, рост, промежуточный метаболизм и воспроизводство клеток.

Эукариоты, у которых есть ядро, будут обнаружены только в клетках развитых организмов. Обычно на клетку приходится только одно ядро, но слизистые плесени и сифональная группа водорослей являются одними из исключений. Бактрии и цианобактерии, которые являются одноклеточными и называются прокариотами, не имеют ядра.У таких организмов информационные и административные ролевые функции будут выполняться по цитоплазме.

Ядро будет иметь форму сферы и будет занимать почти 10% объема клетки, что сделает его характерной особенностью клетки. Хроматин будет присутствовать в большей части ядерного материала, который является неструктурированной формой ДНК клетки и помогает в ее организации с образованием хромосом во время деления или митоза клетки. Внутри ядра будет ядрышко, которое представляет собой органеллу для синтеза белков, продуцирующих макромолекулярные сборки, которые называются рибосомами.

Ядерная оболочка, представляющая собой двухслойную мембрану, отделяет содержимое ядра от клеточной цитоплазмы. Ядерная оболочка будет пронизана дырами, которые называются ядерными порами, чтобы позволить молекулам определенного размера и типа проходить туда и обратно между ядром и цитоплазмой. Ниже приведены части ядра:

• Хроматин или хромосомы

Ядро каждой клетки будет содержать почти 6 футов ДНК, разделенных на 46 отдельных молекул, по одной для каждой хромосомы, и каждая будет иметь размер примерно 1.5 дюймов в длину. Для функционирования ДНК она объединена с белками и организована в компактную структуру и плотное нитевидное волокно, называемое хроматином / хромосомами.

Каждая нить ДНК сворачивается, образуя группы небольших белковых молекул, называемых гистонами, образующих серию бусинчатых структур, называемых нуклеосомами, которые связаны нитью ДНК. Под микроскопом хроматин будет выглядеть как бусинки на нитке.

Хроматины бывают двух типов: эухроматин и гетерохроматин.Эухроматин генетически активен и будет участвовать в транскрипции РНК для производства белков. Эти белки будут использоваться для роста и функционирования клетки. Где гетерохроматин содержит неактивную ДНК и является наиболее конденсированной частью ДНК, поскольку она не используется. В то время как происходит интерфаза, когда клетка занята своей нормальной функцией, хроматин будет рассредоточен по ядру, и он будет выглядеть как треугольник из волокон, поэтому эухроматин обнажается и становится доступным для процесса транскрипции.Следовательно, на протяжении всей жизни клетки волокна хроматина будут принимать различные формы внутри ядра.

Во-вторых, когда клетка входит в метафазу и готовится к повторному делению, хроматин изменяется. Сначала все нити хроматина дублируются в процессе репликации ДНК. Затем они будут сжаты в большей степени, чем интерфаза, 10 000-кратное сжатие в специализированные структуры для целей воспроизводства, которые называются хромосомами.

2. Рибосомы

Каждый живой организм содержит рибосомы, которые представляют собой крошечные органеллы, состоящие почти из 60% рРНК (рибосомальной РНК) и 40% белков. Рибосомы не связаны какими-либо мембранами и намного меньше других органелл. Некоторые типы клеток могут содержать несколько миллионов рибосом, но несколько тысяч очень типичны. Для просмотра органелл необходим электронный микроскоп.

В основном рибосомы связаны с эндоплазматическим ретикулумом и ядерной оболочкой.Он также свободно разбросан по всей цитоплазме, и это будет зависеть от клетки, является ли она растительной, животной или бактериальной. Здесь органеллы будут играть роль механизма производства белка для клетки. Следовательно, его будет больше всего в клетках, таких как клетки мозга и поджелудочная железа, которые активны в синтезе белка.

РРНК в рибосомах состоит из четырех цепей у эукариот и трех цепей у прокариот. Эукариотические рибосомы будут производиться и собираться в ядрышке.Рибосомные белки входят в ядрышко и объединяются с четырьмя цепями рРНК, чтобы создать две рибосомные субъединицы, которые будут малой и большой, которые будут составлять полную рибосому, как указано выше на рисунке.

Рибосомные единицы покидают ядро ​​через ядерные поры и объединяются в цитоплазме для фотосинтеза. Когда производство белка не происходит, две субъединицы рибосомы разделяются. Помимо рРНК, для синтеза белка потребуются еще две молекулы РНК; они представляют собой мРНК (информационная РНК), которая обеспечивает шаблон инструкций из клеточной ДНК для создания определенного белка и тРНК (транспортная РНК), которая переносит строительные блоки белка, такие как аминокислоты, в рибосому.

3. Эндоплазматический ретикулум

Эндоплазматический ретикулум (ЭР) представляет собой структуру уплотненных мешочков, которые простираются по всей цитоплазме как в клетках животных, так и в клетках растений. Мешочки и канальцы соединены друг с другом единой мембраной, так что органелла имеет только одно большое и сложно устроенное внутреннее пространство, называемое просветом. Просвет, который обычно называют цистернальным пространством эндоплазматического ретикулума, часто занимает более 10% от общего объема клеток.

Мембрана эндоплазматического ретикулума позволяет молекулам перемещаться между просветом и цитоплазмой и, поскольку она связана с двухслойной ядерной оболочкой, она обеспечивает трубопровод между ядром и цитоплазмой.

ER производит процессы и транспортирует огромное количество биохимических соединений для внутреннего и внешнего использования клетки. Многие из белков, обнаруженных в цистернальном пространстве ER, будут присутствовать там лишь временно, поскольку они переходят в другие места.

Однако другие белки нацелены на то, чтобы постоянно оставаться в просвете, и известны как резидентные белки эндоплазматического ретикулума. Эти белки необходимы эндоплазматическому ретикулуму для выполнения своих нормальных функций.Он содержит специальный сигнал удержания, который состоит из определенной последовательности аминокислот, позволяющей удерживать их органеллами.

Есть два вида морфологии ER: грубая и гладкая. Поверхность грубого ER будет покрыта рибосомами, которые при рассмотрении под микроскопом будут выглядеть упруго. Он в основном участвует в производстве и переработке белков, которые будут экспортироваться из клетки или секретироваться из клетки. Гладкий ER в основном участвует в производстве липидов или жиров, детоксикации лекарств и ядов и в качестве строительных блоков для метаболизма углеводов.

4. Везикулы

Везикулы — это временные структуры, которые образуются в процессе секреции молекул из клетки или внутрь клетки и помогают транспортировать вещества в клетке. Они образуются при защемлении клеточной мембраны эндоплазматического ретикулума или в случае, если какая-либо внеклеточная частица оказывается окруженной клеточной мембраной. Формирование везикул будет включать набор белков, которые формируют форму везикулы, и эти белки помогают поглощать материалы, которые необходимы для транспортировки в везикулах.

Клетка состоит из множества органелл, которые функционируют организованным образом для осуществления метаболического процесса, и среди них есть везикулы, которые представляют собой крошечные внутри- или внеклеточные структуры, окруженные липидной мембраной. Везикулы могут сливаться как с клеточной мембраной, так и с мембранами органелл, поскольку они заключены в липидный бислой, и из-за этого они могут перемещаться в и из клетки и между органеллами, такими как эндоплазматическая сеть и тельца Гольджи.

Пузырьки бывают разных типов.Это следующие:

• Вакуоли: Вакуоли — это крошечные замкнутые липидом структуры, которые обычно содержат воду и обычно встречаются у растений и некоторых бактерий.

• Лизосомы: это тип пузырьков, которые участвуют в клеточном пищеварении.

• Пероксисомы: Как и лизосомы, пероксисомы также представляют собой специализированные везикулы, содержащие перекись водорода.

• Транспортные пузырьки: это крошечные мешочки, окруженные липидным бислоем и участвующие в транспортировке материалов в клетку и из клетки, а также между органеллами.

• Секреторные пузырьки: они переносят вещества из клетки и обычно образуются с помощью аппарата Гольджи.

• Синаптические пузырьки: это особый тип пузырьков, которые обнаруживаются в нейронах, которые хранят и транспортируют молекулы нейротрансмиттеров.

• Внеклеточные везикулы: они используются для транспорта в клетку и обнаруживаются вне клетки. Они обычно встречаются как в эукариотических, так и в прокариотических клетках.

• Пузырьки газа: они обнаруживаются в бактериях и обеспечивают плавучесть клетки.

5. Аппарат Гольджи

Аппарат Гольджи (GA) также называют комплексом Гольджи или телом Гольджи, и его можно найти как в животных, так и в растительных клетках. Обычно он состоит из пяти-восьми чашеобразных мембранных мешочков, которые называются цистернами. Он будет напоминать стопку спущенных воздушных шаров. 60 цистерн объединятся, чтобы составить аппарат Гольджи у некоторых одноклеточных жгутиконосцев. В клетке количество тел Гольджи будет варьироваться в зависимости от ее функции. Обычно в животной клетке будет 10-20 стопок Гольджи, которые будут связаны в единый комплекс трубчатыми связями между цистернами и будут располагаться близко к ядру клетки.

GA считается отделом распределения и отгрузки химических продуктов ячейки. Он помогает модифицировать липиды и белки, которые были встроены в эндоплазматический ретикулум, и подготавливает их к транспортировке в другие места клетки.

Липиды и белки, которые встроены в грубую и гладкую эндоплазматическую сеть, откладываются в крошечных пузырьковидных пузырьках, которые движутся через цитоплазму, пока не достигнут комплекса Гольджи. Мембраны Гольджи и везикулы сливаются вместе и высвобождают хранящиеся внутри молекулы в органеллы.

6. Митохондрии

Митохондрии представляют собой палочковидные органеллы, которые считаются генераторами энергии клетки для преобразования кислорода и питания в аденозинтрифосфат (АТФ). АТФ — это химическая энергия клетки, которая обеспечивает метаболическую активность клетки, и этот процесс называется аэробным дыханием, и это причина, по которой животные дышат кислородом.

Митохондрии позволяют клеткам производить в 15 раз больше АТФ, и сложным животным, таким как люди, потребуется большое количество энергии, чтобы выжить.Количество митохондрий зависит от метаболических потребностей клетки. Он может варьироваться от одной большой митохондрии до тысяч органелл. У большинства эукариот, включая животных, растения, грибы и простейшие, они будут достаточно большими при просмотре в световой микроскоп.

Митохондрии обычно представляют собой продолговатые органеллы длиной от 1 до 10 микрометров и встречаются в количестве, которое напрямую связано с уровнем метаболической активности в клетке. Митохондрии организованы в длинные перемещающиеся цепи, которые будут плотно упакованы в стабильные группы или появятся во многих других образованиях в зависимости от конкретных потребностей клетки, а также характеристик сети микротрубочек.

7. Цитозоль

Цитозоль — это жидкость, находящаяся внутри клеток, и это раствор на водной основе, в котором плавают белки, органеллы и другие клеточные структуры. В нем есть белки, мРНК, рибосомы, сахара, ионы, аминокислоты, молекулы-мессенджеры и т. Д.

Сначала это считалось простым решением, но на данный момент ученые все чаще обнаруживают, что он может иметь структуру и организацию. Некоторые виды используют организацию цитоплазмы, чтобы направлять рост эмбрионов из оплодотворенной яйцеклетки.У этих видов молекулы-посредники будут распределены по цитоплазме яйцеклетки.

Мембранные органеллы плавают в цитозоле. Он служит средой для внутриклеточных процессов и содержит необходимые ионы, белки и другие ингредиенты для цитозольной активности.

8. Цитоскелет

Цитоскелет представляет собой сеть канальцев и нитей, которая проходит через клетку через цитоплазму. Цитоскелет придает форму клетке, учит и организует органеллы, а также играет важную роль в делении клеток, транспорте и передаче сигналов.

Все клетки имеют цитоскелеты. Эукариотические цитоскелеты содержат три типа филаментов, они следующие:

• Микрофиламенты: их также называют актиновыми филаментами, поскольку они состоят из белка актина.

• Промежуточные нити: они имеют ширину около 8-12 нм в длину и называются промежуточными, потому что они находятся между размером микротрубочек и микрофиламентов. Они состоят из белков, таких как десмин, виментин, ламин и кератин.

• Микротрубочки: они имеют размер около 23 нм, что является самым большим из волокон цитоскелета.Они образуют структуры, подобные жгутикам, называемым хвостами, которые толкают клетку вперед.

9. Клеточная мембрана

Клеточная мембрана также называется плазматической мембраной, которая содержит двойной слой белков и липидов, который окружает клетку и отделяет цитоплазму от окружающей ее среды. Он позволяет только определенным молекулам входить и выходить, поэтому он называется избирательно проницаемым. Это потому, что он контролирует количество некоторых веществ, которые входят и выходят из клетки.

Придает клетке структуру и регулирует частицы, которые входят в клетку и покидают ее.Кислород, который необходим для выполнения метаболических функций, таких как клеточное дыхание, и углекислый газ, могут легко попадать и выходить через мембрану.

Важным компонентом клеточной мембраны являются фосфолипиды. Свойства этого компонента позволяют им самопроизвольно образовывать двухслойную мембрану. Технический термин для этого компонента — бислой фосфолипидов. У эукариотических клеток, за исключением бактерий и архей, есть ядро, окруженное фосфолипидной двухслойной мембраной.

Клетки животных по сравнению с клетками растений

Результаты обучения

• Определить ключевые органеллы, присутствующие только в растительных клетках, включая хлоропласты и центральные вакуоли
• Определить ключевые органеллы, присутствующие только в клетках животных, включая центросомы и лизосомы

Здесь должно быть ясно, что эукариотические клетки имеют более сложную структуру, чем прокариотические клетки. Органеллы позволяют одновременно выполнять в клетке различные функции.Несмотря на их фундаментальное сходство, между животными и растительными клетками есть поразительные различия (см. Рисунок 1).

В клетках животных есть центросомы (или пара центриолей) и лизосомы, тогда как в клетках растений их нет. У растительных клеток есть клеточная стенка, хлоропласты, плазмодесматы и пластиды, используемые для хранения, а также большая центральная вакуоль, тогда как у животных клеток нет.

Практический вопрос

Рис. 1. (а) Типичная животная клетка и (б) типичная растительная клетка.

Какие структуры есть у растительной клетки, чего нет у животной клетки? Какие структуры есть у животной клетки, а у растительной нет?

Растительные клетки имеют плазмодесмы, клеточную стенку, большую центральную вакуоль, хлоропласты и пластиды.Клетки животных имеют лизосомы и центросомы.

Растительные клетки

Клеточная стенка

На Рисунке 1b, схеме растительной клетки, вы видите структуру, внешнюю по отношению к плазматической мембране, которая называется клеточной стенкой. Стенка клетки представляет собой жесткое покрытие, которое защищает клетку, обеспечивает структурную поддержку и придает форму клетке. Грибковые клетки и некоторые клетки простейших также имеют клеточные стенки.

В то время как основным компонентом стенок прокариотических клеток является пептидогликан, основной органической молекулой в стенке растительной клетки является целлюлоза (рис. 2), полисахарид, состоящий из длинных прямых цепей единиц глюкозы.Когда информация о питании относится к пищевым волокнам, это относится к содержанию целлюлозы в пище.

Рис. 2. Целлюлоза — это длинная цепь молекул β-глюкозы, соединенных 1–4 связями. Пунктирные линии на каждом конце рисунка обозначают серию из гораздо большего количества единиц глюкозы. Размер страницы не позволяет изобразить целую молекулу целлюлозы.

Хлоропласты

Рис. 3. На этой упрощенной схеме хлоропласта показаны внешняя мембрана, внутренняя мембрана, тилакоиды, грана и строма.

Подобно митохондриям, хлоропласты также имеют собственную ДНК и рибосомы. Хлоропласты участвуют в фотосинтезе и могут быть обнаружены в фотоавтотрофных эукариотических клетках, таких как растения и водоросли. При фотосинтезе углекислый газ, вода и световая энергия используются для производства глюкозы и кислорода. В этом основное различие между растениями и животными: растения (автотрофы) способны производить себе пищу, например глюкозу, тогда как животные (гетеротрофы) должны полагаться на другие организмы в качестве органических соединений или источника пищи.

Подобно митохондриям, хлоропласты имеют внешнюю и внутреннюю мембраны, но внутри пространства, ограниченного внутренней мембраной хлоропласта, находится набор взаимосвязанных и уложенных друг на друга, заполненных жидкостью мембранных мешочков, называемых тилакоидами (рис. 3). Каждая стопка тилакоидов называется гранумом (множественное число = грана ). Жидкость, заключенная во внутренней мембране и окружающая грану, называется стромой.

Хлоропласты содержат зеленый пигмент под названием хлорофилл, который улавливает энергию солнечного света для фотосинтеза.Как и в растительных клетках, у фотосинтетических протистов есть хлоропласты. Некоторые бактерии также осуществляют фотосинтез, но у них нет хлоропластов. Их фотосинтетические пигменты расположены в тилакоидной мембране внутри самой клетки.

Эндосимбиоз

Мы упоминали, что и митохондрии, и хлоропласты содержат ДНК и рибосомы. Вы не задумывались, почему? Убедительные доказательства указывают на эндосимбиоз как на объяснение.

Симбиоз — это взаимоотношения, при которых организмы двух отдельных видов живут в тесной ассоциации и обычно проявляют особую адаптацию друг к другу.Эндосимбиоз ( эндо- = внутри) — это отношения, в которых один организм живет внутри другого. Эндосимбиотические отношения изобилуют природой. Микробы, производящие витамин К, живут в кишечнике человека. Эти отношения полезны для нас, потому что мы не можем синтезировать витамин К. Это также полезно для микробов, потому что они защищены от других организмов и обеспечивают стабильную среду обитания и обильную пищу, живя в толстой кишке.

Ученые давно заметили, что бактерии, митохондрии и хлоропласты похожи по размеру.Мы также знаем, что митохондрии и хлоропласты содержат ДНК и рибосомы, как и бактерии. Ученые считают, что клетки-хозяева и бактерии сформировали взаимовыгодные эндосимбиотические отношения, когда клетки-хозяева поглощали аэробные бактерии и цианобактерии, но не уничтожали их. В процессе эволюции эти проглоченные бактерии стали более специализированными в своих функциях: аэробные бактерии превратились в митохондрии, а фотосинтезирующие бактерии — в хлоропласты.

Центральная вакуоль

Ранее мы упоминали вакуоли как важные компоненты растительных клеток.Если вы посмотрите на рисунок 1b, вы увидите, что каждая растительная клетка имеет большую центральную вакуоль, которая занимает большую часть клетки. Центральная вакуоль играет ключевую роль в регулировании концентрации воды в клетках при изменении условий окружающей среды. В клетках растений жидкость внутри центральной вакуоли обеспечивает тургорное давление, которое представляет собой внешнее давление, создаваемое жидкостью внутри клетки. Вы когда-нибудь замечали, что если вы забудете полить растение на несколько дней, оно увянет? Это связано с тем, что когда концентрация воды в почве становится ниже, чем концентрация воды в растении, вода перемещается из центральных вакуолей и цитоплазмы в почву.По мере того как центральная вакуоль сжимается, клеточная стенка остается без поддержки. Эта потеря поддержки клеточных стенок растения приводит к его увяданию. Когда центральная вакуоль заполнена водой, она обеспечивает растительную клетку низкоэнергетическим средством для расширения (в отличие от затрат энергии на фактическое увеличение размера). Кроме того, эта жидкость может сдерживать травоядность, поскольку горький вкус содержащихся в ней отходов препятствует употреблению насекомыми и животными. Центральная вакуоль также служит для хранения белков в развивающихся семенных клетках.

Клетки животных

Лизосомы

Рис. 4. Макрофаг фагоцитировал потенциально патогенную бактерию в везикулу, которая затем сливается с лизосомой внутри клетки, так что патоген может быть уничтожен. Другие органеллы присутствуют в клетке, но для простоты не показаны.

В клетках животных лизосомы представляют собой «мусоропровод» клетки. Пищеварительные ферменты в лизосомах способствуют расщеплению белков, полисахаридов, липидов, нуклеиновых кислот и даже изношенных органелл.У одноклеточных эукариот лизосомы важны для переваривания пищи, которую они глотают, и повторного использования органелл. Эти ферменты активны при гораздо более низком pH (более кислом), чем ферменты, расположенные в цитоплазме. Многие реакции, происходящие в цитоплазме, не могут происходить при низком pH, поэтому преимущество разделения эукариотической клетки на органеллы очевидно.

Лизосомы также используют свои гидролитические ферменты для уничтожения болезнетворных организмов, которые могут проникнуть в клетку.Хороший пример этого — группа белых кровяных телец, называемых макрофагами, которые являются частью иммунной системы вашего тела. В процессе, известном как фагоцитоз, часть плазматической мембраны макрофага инвагинирует (складывается) и поглощает патоген. Инвагинированный участок с патогеном внутри затем отщепляется от плазматической мембраны и становится пузырьком. Везикула сливается с лизосомой. Затем гидролитические ферменты лизосомы уничтожают патоген (рис. 4).

Внеклеточный матрикс животных клеток

Рисунок 5.Внеклеточный матрикс состоит из сети веществ, секретируемых клетками.

Большинство клеток животных выделяют материалы во внеклеточное пространство. Основными компонентами этих материалов являются гликопротеины и белковый коллаген. В совокупности эти материалы называются внеклеточным матриксом (рис. 5). Мало того, что внеклеточный матрикс удерживает клетки вместе, образуя ткань, он также позволяет клеткам внутри ткани связываться друг с другом.

Свертывание крови является примером роли внеклеточного матрикса в клеточной коммуникации.Когда клетки, выстилающие кровеносный сосуд, повреждены, они обнаруживают белковый рецептор, называемый тканевым фактором. Когда тканевой фактор связывается с другим фактором внеклеточного матрикса, он заставляет тромбоциты прилипать к стенке поврежденного кровеносного сосуда, стимулирует соседние гладкомышечные клетки кровеносного сосуда к сокращению (таким образом сужая кровеносный сосуд) и инициирует серию шаги, которые стимулируют тромбоциты производить факторы свертывания крови.

Межклеточные соединения

Клетки также могут общаться друг с другом посредством прямого контакта, называемого межклеточными соединениями.Есть некоторые различия в том, как это делают клетки растений и животных. Плазмодесмы (единичное число = плазмодесма) представляют собой соединения между растительными клетками, тогда как контакты животных клеток включают плотные и щелевые соединения и десмосомы.

Как правило, длинные участки плазматических мембран соседних растительных клеток не могут касаться друг друга, потому что они разделены клеточными стенками, окружающими каждую клетку. Плазмодесмы — это многочисленные каналы, которые проходят между клеточными стенками соседних растительных клеток, соединяя их цитоплазму и позволяя транспортировать сигнальные молекулы и питательные вещества от клетки к клетке (рис. 6а).

Плотное соединение — это водонепроницаемое уплотнение между двумя соседними клетками животных (рис. 6b). Белки плотно прижимают клетки друг к другу. Эта плотная адгезия предотвращает утечку материалов между ячейками. Плотные соединения обычно находятся в эпителиальной ткани, которая выстилает внутренние органы и полости и составляет большую часть кожи. Например, плотные соединения эпителиальных клеток, выстилающих мочевой пузырь, предотвращают утечку мочи во внеклеточное пространство.

Также только в клетках животных обнаруживаются десмосомы, которые действуют как точечные сварные швы между соседними эпителиальными клетками (рис. 6c).Они удерживают клетки вместе в виде листов в растягивающихся органах и тканях, таких как кожа, сердце и мышцы.

Щелевые соединения в клетках животных похожи на плазмодесмы в клетках растений в том смысле, что они представляют собой каналы между соседними клетками, которые позволяют транспортировать ионы, питательные вещества и другие вещества, которые позволяют клеткам общаться (рис. 6d). Однако структурно щелевые контакты и плазмодесмы различаются.

Рисунок 6. Существует четыре типа соединений между ячейками.(а) Плазмодесма — это канал между клеточными стенками двух соседних растительных клеток. (б) Плотные соединения соединяют соседние клетки животных. (c) Десмосомы соединяют две клетки животных вместе. (d) Щелевые соединения действуют как каналы между клетками животных. (кредит b, c, d: модификация работы Марианы Руис Вильярреал)

Внесите свой вклад!

У вас была идея улучшить этот контент? Нам очень понравится ваш вклад.

Улучшить эту страницуПодробнее

эукариотических клеток | Безграничная биология

Характеристики эукариотических клеток

Эукариотическая клетка имеет истинное мембраносвязанное ядро ​​и другие мембранные органеллы, которые позволяют выполнять компартментализацию функций.

Цели обучения

Опишите строение эукариотических клеток

Основные выводы

Ключевые моменты

• Эукариотические клетки больше прокариотических клеток и имеют «истинное» ядро, мембраносвязанные органеллы и палочковидные хромосомы.
• Ядро содержит ДНК клетки и управляет синтезом белков и рибосом.
• Митохондрии отвечают за производство АТФ; эндоплазматический ретикулум модифицирует белки и синтезирует липиды; а в аппарате Гольджи происходит сортировка липидов и белков.
• Пероксисомы осуществляют реакции окисления, которые расщепляют жирные кислоты и аминокислоты и выводят токсины из ядов; везикулы и вакуоли функционируют при хранении и транспортировке.
• Клетки животных имеют центросомы и лизосомы, а клетки растений — нет.
• Клетки растений имеют клеточную стенку, большую центральную вакуоль, хлоропласты и другие специализированные пластиды, в то время как клетки животных не имеют.

Ключевые термины

• эукариот : Имеющие сложные клетки, в которых генетический материал организован в мембраносвязанные ядра.
• органелла : специализированная структура внутри клеток, которая выполняет определенный жизненный процесс (например, рибосомы, вакуоли).
• фотосинтез : процесс, с помощью которого растения и другие фотоавтотрофы производят углеводы и кислород из углекислого газа, воды и световой энергии в хлоропластах

Структура эукариотической клетки

Подобно прокариотической клетке, эукариотическая клетка имеет плазматическую мембрану, цитоплазму и рибосомы. Однако, в отличие от прокариотических клеток, эукариотические клетки имеют:

1. мембраносвязанное ядро ​​
2. многочисленных мембраносвязанных органелл (включая эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, хлоропласты и митохондрии)
3. несколько палочковидных хромосом

Поскольку ядро ​​эукариотической клетки окружено мембраной, часто говорят, что у нее есть «истинное ядро».Органеллы (что означает «маленький орган») выполняют особые клеточные роли, так же как органы вашего тела выполняют особые роли. Они позволяют разделить разные функции на разные части клетки.

Ядро и его структуры

Обычно ядро ​​является наиболее заметной органеллой в клетке. У эукариотических клеток есть истинное ядро, что означает, что ДНК клетки окружена мембраной. Следовательно, ядро ​​содержит ДНК клетки и направляет синтез белков и рибосом, клеточных органелл, ответственных за синтез белка.Ядерная оболочка представляет собой структуру с двойной мембраной, которая составляет самую внешнюю часть ядра. И внутренняя, и внешняя мембраны ядерной оболочки представляют собой бислои фосфолипидов. Ядерная оболочка перемежается порами, которые контролируют прохождение ионов, молекул и РНК между нуклеоплазмой и цитоплазмой. Нуклеоплазма — это полутвердая жидкость внутри ядра, где мы находим хроматин и ядрышко. Более того, хромосомы — это структуры в ядре, состоящие из ДНК, генетического материала.У прокариот ДНК организована в единую кольцевую хромосому. У эукариот хромосомы представляют собой линейные структуры.

Эукариотическое ядро ​​: ядро ​​хранит хроматин (ДНК плюс белки) в гелеобразном веществе, называемом нуклеоплазмой. Ядрышко — это конденсированная область хроматина, в которой происходит синтез рибосом. Граница ядра называется ядерной оболочкой. состоит из двух фосфолипидных бислоев: внешней мембраны и внутренней мембраны. Ядерная мембрана непрерывна с эндоплазматическим ретикулумом.Ядерные поры позволяют веществам входить и выходить из ядра.

Другие мембраносвязанные органеллы

Митохондрии — это овальные органеллы с двойной мембраной, которые имеют собственные рибосомы и ДНК. Эти органеллы часто называют «энергетическими фабриками» клетки, потому что они ответственны за выработку аденозинтрифосфата (АТФ), основной молекулы, несущей энергию клетки, посредством клеточного дыхания. Эндоплазматический ретикулум модифицирует белки и синтезирует липиды, а в аппарате Гольджи происходит сортировка, маркировка, упаковка и распределение липидов и белков.Пероксисомы — это маленькие круглые органеллы, окруженные одиночными мембранами; они проводят реакции окисления, расщепляющие жирные кислоты и аминокислоты. Пероксисомы также выводят токсины из многих ядов, которые могут попасть в организм. Везикулы и вакуоли — это мембранные мешочки, которые функционируют при хранении и транспортировке. Помимо того факта, что вакуоли несколько больше, чем везикулы, между ними существует очень тонкое различие: мембраны везикул могут сливаться либо с плазматической мембраной, либо с другими мембранными системами внутри клетки.Все эти органеллы находятся в каждой эукариотической клетке.

Клетки животных и клетки растений

Хотя все эукариотические клетки содержат вышеупомянутые органеллы и структуры, между животными и растительными клетками есть некоторые поразительные различия. Клетки животных имеют центросомы и лизосомы, а клетки растений — нет. Центросома — это центр организации микротрубочек, расположенный рядом с ядрами клеток животных, в то время как лизосомы заботятся о пищеварительном процессе клетки.

Клетки животных : Несмотря на их фундаментальное сходство, между клетками животных и растений существуют поразительные различия.Клетки животных имеют центриоли, центросомы и лизосомы, а клетки растений — нет.

Кроме того, у растительных клеток есть клеточная стенка, большая центральная вакуоль, хлоропласты и другие специализированные пластиды, тогда как у животных клеток их нет. Клеточная стенка защищает клетку, обеспечивает структурную поддержку и придает форму клетке, в то время как центральная вакуоль играет ключевую роль в регулировании концентрации воды в клетке при изменении условий окружающей среды. Хлоропласты — это органеллы, осуществляющие фотосинтез.

Клетки растений : Клетки растений имеют клеточную стенку, хлоропласты, плазмодесматы и пластиды, используемые для хранения, и большую центральную вакуоль, тогда как клетки животных не имеют.

Плазменная мембрана и цитоплазма

Плазматическая мембрана состоит из бислоя фосфолипидов, который регулирует концентрацию веществ, которые могут проникать в клетку.

Цели обучения

Объясните структуру и назначение плазматической мембраны клетки

Основные выводы

Ключевые моменты

• Все эукариотические клетки имеют окружающую плазматическую мембрану, также известную как клеточная мембрана.
• Плазматическая мембрана состоит из фосфолипидного бислоя со встроенными белками, который отделяет внутреннее содержимое клетки от окружающей среды.
• Только относительно небольшие неполярные материалы могут легко перемещаться через липидный бислой плазматической мембраны.
• Пассивный транспорт — это движение веществ через мембрану, которое не требует использования энергии, в то время как активный транспорт — это перемещение веществ через мембрану с использованием энергии.
• Осмос — это диффузия воды через полупроницаемую мембрану вниз по градиенту ее концентрации; это происходит, когда существует дисбаланс растворенных веществ вне клетки по сравнению с внутри клетки.

Ключевые термины

• фосфолипид : любой липид, состоящий из диглицерида в сочетании с фосфатной группой и простой органической молекулой, такой как холин или этаноламин; они являются важными составляющими биологических мембран
• гипертонический : имеющий большее осмотическое давление, чем другой
• гипотонический : имеющий более низкое осмотическое давление, чем другое; клетка в этой среде заставляет воду попадать в клетку, вызывая ее набухание.

Плазменная мембрана

Несмотря на различия в структуре и функциях, все живые клетки в многоклеточных организмах имеют окружающую плазматическую мембрану (также известную как клеточная мембрана). Поскольку внешний слой вашей кожи отделяет ваше тело от окружающей среды, плазматическая мембрана отделяет внутреннее содержимое клетки от внешней среды. Плазматическая мембрана может быть описана как бислой фосфолипидов со встроенными белками, которые контролируют прохождение органических молекул, ионов, воды и кислорода в клетку и из нее.Отходы (такие как углекислый газ и аммиак) также покидают клетку, проходя через мембрану.

Плазматическая мембрана эукариот : Плазматическая мембрана эукариот представляет собой фосфолипидный бислой, в который встроены белки и холестерин.

Клеточная мембрана представляет собой чрезвычайно гибкую структуру, состоящую в основном из двух соседних листов фосфолипидов. Холестерин, который также присутствует, способствует текучести мембраны. Одиночная молекула фосфолипида состоит из полярной фосфатной «головы», которая является гидрофильной, и неполярного липидного «хвоста», которая является гидрофобной.Ненасыщенные жирные кислоты приводят к изгибам гидрофобных хвостов. Фосфолипидный бислой состоит из двух фосфолипидов, расположенных хвост к хвосту. Гидрофобные хвосты соединяются друг с другом, образуя внутреннюю часть мембраны. Полярные головки контактируют с жидкостью внутри и снаружи ячейки.

Фосфолипидный бислой : фосфолипидный бислой состоит из двух соседних слоев фосфолипидов, расположенных хвостом к хвосту. Гидрофобные хвосты соединяются друг с другом, образуя внутреннюю часть мембраны.Полярные головки контактируют с жидкостью внутри и снаружи ячейки.

Основная функция плазматической мембраны — регулировать концентрацию веществ внутри клетки. Эти вещества включают ионы, такие как Ca ⁺⁺ , Na ⁺ , K ⁺ и Cl ^— ; питательные вещества, включая сахара, жирные кислоты и аминокислоты; и продукты жизнедеятельности, особенно диоксид углерода (CO ₂ ), которые должны покинуть ячейку.

Двухслойная липидная структура мембраны обеспечивает клетке контроль доступа за счет проницаемости.Фосфолипиды плотно упакованы вместе, в то время как мембрана имеет гидрофобную внутреннюю часть. Эта структура делает мембрану избирательно проницаемой. Мембрана, обладающая избирательной проницаемостью, позволяет без посторонней помощи проходить через нее только веществам, отвечающим определенным критериям. В случае плазматической мембраны только относительно небольшие неполярные материалы могут перемещаться через липидный бислой (помните, липидные хвосты мембраны неполярны). Некоторыми примерами этих материалов являются другие липиды, кислород и углекислый газ, а также спирт.Однако водорастворимые материалы, такие как глюкоза, аминокислоты и электролиты, нуждаются в некоторой помощи для пересечения мембраны, потому что они отталкиваются гидрофобными хвостами фосфолипидного бислоя.

Транспортировка через мембрану

Все вещества, которые проходят через мембрану, делают это одним из двух общих методов, которые классифицируются в зависимости от того, требуется ли энергия. Пассивный (не требующий энергии) транспорт — это перемещение веществ через мембрану без затрат клеточной энергии.Во время этого типа транспорта материалы перемещаются путем простой диффузии или облегченной диффузии через мембрану вниз по градиенту их концентрации. Вода проходит через мембрану в процессе диффузии, называемом осмосом. Осмос — это диффузия воды через полупроницаемую мембрану вниз по градиенту ее концентрации. Это происходит, когда существует дисбаланс растворенных веществ вне клетки по сравнению с внутри клетки. Раствор с более высокой концентрацией растворенных веществ называется гипертоническим, а раствор с более низкой концентрацией растворенных веществ — гипотоническим.Молекулы воды будут диффундировать из гипотонического раствора в гипертонический раствор (если на них не действуют гидростатические силы).

Осмос : Осмос — это диффузия воды через полупроницаемую мембрану вниз по градиенту ее концентрации. Если мембрана проницаема для воды, но не для растворенного вещества, вода выровняет свою концентрацию, диффундируя в сторону более низкой концентрации воды (и, следовательно, в сторону более высокой концентрации растворенного вещества). В стакане слева раствор с правой стороны мембраны гипертонический.

В отличие от пассивного транспорта, активный (требующий энергии) транспорт — это перемещение веществ через мембрану с использованием энергии аденозинтрифосфата (АТФ). Энергия расходуется, чтобы способствовать движению материала через мембрану в направлении против градиента их концентрации. Активный транспорт может происходить с помощью протеиновых насосов или везикул. Другой формой этого типа транспорта является эндоцитоз, при котором клетка окружает внеклеточные материалы, используя свою клеточную мембрану.Противоположный процесс известен как экзоцитоз. Здесь клетка экспортирует материал с помощью везикулярного транспорта.

Цитоплазма

Плазматическая мембрана клетки также помогает удерживать цитоплазму клетки, которая обеспечивает гелеобразную среду для органелл клетки. В цитоплазме происходит большинство клеточных процессов, включая метаболизм, сворачивание белков и внутреннюю транспортировку.

Ядро и рибосомы

Ядро, находящееся в эукариотических клетках, содержит генетический материал, который определяет всю структуру и функцию этой клетки.

Цели обучения

Объясните назначение ядра в эукариотических клетках

Основные выводы

Ключевые моменты

• Ядро содержит ДНК клетки и направляет синтез рибосом и белков.
• Ядрышко находится в нуклеоплазме и представляет собой конденсированную область хроматина, в которой происходит синтез рибосом.
• Хроматин состоит из ДНК, обернутой вокруг гистоновых белков, и хранится в нуклеоплазме.
• Рибосомы — это большие комплексы белка и рибонуклеиновой кислоты (РНК), ответственные за синтез белка при транскрибировании ДНК из ядра.

Ключевые термины

• гистон : любой из различных простых водорастворимых белков, которые богаты основными аминокислотами лизином и аргинином и образуют комплекс с ДНК в нуклеосомах эукариотического хроматина
• ядрышко : заметное округлое, не связанное с мембраной тело в ядре клетки
• хроматин : комплекс ДНК, РНК и белков в ядре клетки, из которого хромосомы конденсируются во время деления клетки

Ядро

Одно из основных различий между прокариотическими и эукариотическими клетками — это ядро.Как обсуждалось ранее, у прокариотических клеток отсутствует организованное ядро, в то время как эукариотические клетки содержат связанные с мембраной ядра (и органеллы), которые содержат ДНК клетки и направляют синтез рибосом и белков.

Ядро хранит хроматин (ДНК плюс белки) в гелеобразном веществе, называемом нуклеоплазмой. Чтобы понять хроматин, полезно сначала рассмотреть хромосомы. Хроматин описывает материал, из которого состоят хромосомы, структуры ядра, состоящие из ДНК, наследственного материала.Возможно, вы помните, что у прокариот ДНК организована в единую кольцевую хромосому. У эукариот хромосомы представляют собой линейные структуры. Каждый вид эукариот имеет определенное количество хромосом в ядрах клеток своего тела. Например, у человека число хромосом 46, а у дрозофилы — восемь. Хромосомы видны и отличимы друг от друга только тогда, когда клетка готовится к делению. Чтобы организовать большое количество ДНК в ядре, к хромосомам прикрепляются белки, называемые гистонами; ДНК оборачивается вокруг этих гистонов, образуя структуру, напоминающую бусинки на нитке.Эти комплексы белок-хромосома называются хроматином.

ДНК высокоорганизована : Это изображение показывает различные уровни организации хроматина (ДНК и белка). Вдоль нитей хроматина, размотанных комплексов белок-хромосома, мы находим ДНК, обернутую вокруг набора гистоновых белков.

Ядро хранит наследственный материал клетки : Ядро является центром управления клеткой. Ядро живых клеток содержит генетический материал, который определяет всю структуру и функцию этой клетки.

Нуклеоплазма — это также то место, где мы находим ядрышко. Ядрышко — это конденсированная область хроматина, в которой происходит синтез рибосом. Рибосомы, большие комплексы белка и рибонуклеиновой кислоты (РНК), являются клеточными органеллами, ответственными за синтез белка. Они получают свои «приказы» на синтез белка из ядра, где ДНК транскрибируется в информационную РНК (мРНК). Эта мРНК перемещается к рибосомам, которые переводят код, обеспечиваемый последовательностью азотистых оснований в мРНК, в определенный порядок аминокислот в белке.

Рибосомы отвечают за синтез белка : Рибосомы состоят из большой субъединицы (вверху) и маленькой субъединицы (внизу). Во время синтеза белка рибосомы собирают аминокислоты в белки.

Наконец, граница ядра называется ядерной оболочкой. Он состоит из двух фосфолипидных бислоев: внешней мембраны и внутренней мембраны. Ядерная мембрана является продолжением эндоплазматической сети, в то время как ядерные поры позволяют веществам входить и выходить из ядра.

Митохондрии

Митохондрии — это органеллы, которые отвечают за выработку аденозинтрифосфата (АТФ), основной молекулы, переносящей энергию в клетке.

Цели обучения

Объясните роль митохондрий.

Основные выводы

Ключевые моменты

• Митохондрии содержат собственные рибосомы и ДНК; В сочетании с их двойной мембраной эти особенности предполагают, что когда-то они могли быть свободноживущими прокариотами, которые были поглощены более крупной клеткой.
• Митохондрии играют важную роль в клеточном дыхании за счет производства АТФ с использованием химической энергии, содержащейся в глюкозе и других питательных веществах.
• Митохондрии также ответственны за образование кластеров железа и серы, которые являются важными кофакторами многих ферментов.

Ключевые термины

• альфа-протеобактерии : таксономический класс в рамках филума Proteobacteria — фототропные протеобактерии.
• аденозинтрифосфат : многофункциональный нуклеозидтрифосфат, используемый в клетках в качестве кофермента, часто называемый «молекулярной единицей энергетической валюты» при внутриклеточной передаче энергии
• кофактор : неорганическая молекула, необходимая для функционирования фермента

Одним из основных отличий прокариот от эукариот является наличие митохондрий.Митохондрии — это двухмембранные органеллы, содержащие собственные рибосомы и ДНК. Каждая мембрана представляет собой бислой фосфолипидов, залитый белками. Эукариотические клетки могут содержать от одной до нескольких тысяч митохондрий, в зависимости от уровня потребления энергии клеткой. Каждая митохондрия имеет длину от 1 до 10 микрометров (или больше) и существует в клетке в виде органеллы, которая может быть яйцевидной, червеобразной или сложно разветвленной.

Структура митохондрий

Большинство митохондрий окружены двумя мембранами, что могло бы произойти, когда один мембраносвязанный организм был поглощен вакуолью другим мембраносвязанным организмом.Внутренняя мембрана митохондрий обширна и включает значительные складки, называемые кристами, которые напоминают текстурированную внешнюю поверхность альфа-протеобактерий. Матрикс и внутренняя мембрана богаты ферментами, необходимыми для аэробного дыхания.

Структура митохондрий : На этой электронной микрофотографии показана митохондрия в просвечивающем электронном микроскопе. Эта органелла имеет внешнюю мембрану и внутреннюю мембрану. Внутренняя мембрана содержит складки, называемые кристами, которые увеличивают площадь ее поверхности.Пространство между двумя мембранами называется межмембранным пространством, а пространство внутри внутренней мембраны называется митохондриальным матриксом. Синтез АТФ происходит на внутренней мембране.

Митохондрии имеют собственную (обычно) кольцевую хромосому ДНК, которая стабилизируется за счет прикрепления к внутренней мембране и несет гены, аналогичные генам, экспрессируемым альфа-протеобактериями. Митохондрии также имеют особые рибосомы и передающие РНК, которые напоминают эти компоненты у прокариот.Все эти особенности подтверждают гипотезу о том, что митохондрии когда-то были свободноживущими прокариотами.

Функция митохондрий

Митохондрии часто называют «электростанциями» или «энергетическими фабриками» клетки, потому что они отвечают за выработку аденозинтрифосфата (АТФ), основной молекулы, несущей энергию в клетке. АТФ представляет собой кратковременную запасенную энергию клетки. Клеточное дыхание — это процесс производства АТФ с использованием химической энергии, содержащейся в глюкозе и других питательных веществах.В митохондриях этот процесс использует кислород и производит углекислый газ в качестве побочного продукта. Фактически, углекислый газ, который вы выдыхаете при каждом вдохе, возникает в результате клеточных реакций, которые производят углекислый газ в качестве побочного продукта.

Важно отметить, что в мышечных клетках очень высокая концентрация митохондрий, производящих АТФ. Вашим мышечным клеткам нужно много энергии, чтобы ваше тело двигалось. Когда ваши клетки не получают достаточно кислорода, они не производят много АТФ. Вместо этого небольшое количество АТФ, которое они производят в отсутствие кислорода, сопровождается образованием молочной кислоты.

Помимо аэробной генерации АТФ, митохондрии выполняют несколько других метаболических функций. Одна из этих функций — генерировать кластеры железа и серы, которые являются важными кофакторами многих ферментов. Такие функции часто связаны с уменьшением происходящих из митохондрий органелл анаэробных эукариот.

Происхождение митохондрий

Есть две гипотезы о происхождении митохондрий: эндосимбиотическая и аутогенная, но наиболее признанной в настоящее время является эндосимбиоз.Эндосимбиотическая гипотеза предполагает, что митохондрии изначально были прокариотическими клетками, способными реализовывать окислительные механизмы. Эти прокариотические клетки могли быть поглощены эукариотом и стали эндосимбионтами, живущими внутри эукариота.

Сравнение растительных и животных клеток

Хотя обе они являются эукариотическими клетками, между клетками животных и растений существуют уникальные структурные различия.

Цели обучения

Различать структуры, обнаруженные в клетках животных и растений

Основные выводы

Ключевые моменты

• Центросомы и лизосомы находятся в клетках животных, но не существуют в клетках растений.
• Лизосомы представляют собой «мусоропровод» животной клетки, в то время как в растительных клетках та же функция выполняется в вакуолях.
• Растительные клетки имеют клеточную стенку, хлоропласты и другие специализированные пластиды, а также большую центральную вакуоль, которых нет в клетках животных.
• Стенка ячейки — это жесткое покрытие, которое защищает ячейку, обеспечивает структурную поддержку и придает форму ячейке.
• Хлоропласты, обнаруженные в клетках растений, содержат зеленый пигмент, называемый хлорофиллом, который улавливает световую энергию, которая управляет реакциями фотосинтеза растений.
• Центральная вакуоль играет ключевую роль в регулировании концентрации воды в растительной клетке при изменении условий окружающей среды.

Ключевые термины

• протист : любой из эукариотических одноклеточных организмов, включая простейшие, слизистые плесени и некоторые водоросли; исторически сгруппированы в королевство Протоктисты.
• автотроф : Любой организм, который может синтезировать пищу из неорганических веществ, используя тепло или свет в качестве источника энергии
• гетеротроф : организм, которому требуется внешний источник энергии в виде пищи, так как он не может синтезировать свою собственную

Клетки животных против клеток растений

Каждая эукариотическая клетка имеет плазматическую мембрану, цитоплазму, ядро, рибосомы, митохондрии, пероксисомы и в некоторых случаях вакуоли; однако между клетками животных и растений существуют поразительные различия.В то время как и животные, и растительные клетки имеют центры организации микротрубочек (MTOC), животные клетки также имеют центриоли, связанные с MTOC: комплекс, называемый центросомой. Каждая клетка животных имеет центросому и лизосомы, а клетки растений — нет. У растительных клеток есть клеточная стенка, хлоропласты и другие специализированные пластиды, а также большая центральная вакуоль, тогда как у животных клеток нет.

Центросома

Центросома — это центр организации микротрубочек, расположенный рядом с ядрами клеток животных.Он содержит пару центриолей, две структуры, которые лежат перпендикулярно друг другу. Каждая центриоль представляет собой цилиндр из девяти троек микротрубочек. Центросома (органелла, из которой берут начало все микротрубочки) реплицируется перед делением клетки, и центриоли, по-видимому, играют определенную роль в притяжении дублированных хромосом к противоположным концам делящейся клетки. Однако точная функция центриолей в делении клеток не ясна, потому что клетки, у которых была удалена центросома, все еще могут делиться; и клетки растений, в которых отсутствуют центросомы, способны к клеточному делению.

Структура центросомы : Центросома состоит из двух центриолей, расположенных под прямым углом друг к другу. Каждая центриоль представляет собой цилиндр, состоящий из девяти троек микротрубочек. Белки нонтубулина (обозначенные зелеными линиями) удерживают триплеты микротрубочек вместе.

Лизосомы

В клетках животных есть еще один набор органелл, которых нет в клетках растений: лизосомы. Лизосомы — это «мусоропровод» клетки. В клетках растений пищеварительные процессы происходят в вакуолях.Ферменты в лизосомах способствуют расщеплению белков, полисахаридов, липидов, нуклеиновых кислот и даже изношенных органелл. Эти ферменты активны при гораздо более низком pH, чем у цитоплазмы. Следовательно, pH в лизосомах более кислый, чем pH цитоплазмы. Многие реакции, происходящие в цитоплазме, не могут происходить при низком pH, поэтому преимущество разделения эукариотической клетки на органеллы очевидно.

Клеточная стенка

Стенка ячейки — это жесткое покрытие, которое защищает ячейку, обеспечивает структурную поддержку и придает форму ячейке.Грибковые и протистанские клетки также имеют клеточные стенки. В то время как основным компонентом стенок прокариотических клеток является пептидогликан, основной органической молекулой в стенке растительной клетки является целлюлоза, полисахарид, состоящий из единиц глюкозы. Когда вы надкусываете сырые овощи, например сельдерей, они хрустят. Это потому, что вы зубами разрываете жесткие клеточные стенки клеток сельдерея.

Целлюлоза : Целлюлоза представляет собой длинную цепь молекул β-глюкозы, соединенных 1-4 связями. Пунктирные линии на каждом конце рисунка обозначают серию из гораздо большего количества единиц глюкозы.Размер страницы не позволяет изобразить целую молекулу целлюлозы.

Хлоропласты

Подобно митохондриям, хлоропласты имеют собственную ДНК и рибосомы, но хлоропласты выполняют совершенно другую функцию. Хлоропласты — это органеллы растительной клетки, осуществляющие фотосинтез. Фотосинтез — это серия реакций, в которых для образования глюкозы и кислорода используются углекислый газ, вода и световая энергия. Это главное различие между растениями и животными; растения (автотрофы) способны производить себе пищу, как сахар, в то время как животные (гетеротрофы) должны принимать их пищу.

Подобно митохондриям, хлоропласты имеют внешнюю и внутреннюю мембраны, но внутри пространства, ограниченного внутренней мембраной хлоропласта, находится набор взаимосвязанных и уложенных друг на друга заполненных жидкостью мембранных мешочков, называемых тилакоидами. Каждый стек тилакоидов называется гранумом (множественное число = грана). Жидкость, заключенная во внутренней мембране, окружающей грану, называется стромой.

Структура хлоропласта : Хлоропласт имеет внешнюю мембрану, внутреннюю мембрану и мембранные структуры, называемые тилакоидами, которые сложены в грану.Пространство внутри тилакоидных мембран называется тилакоидным пространством. Реакции сбора света происходят в тилакоидных мембранах, а синтез сахара происходит в жидкости внутри внутренней мембраны, которая называется стромой.

Хлоропласты содержат зеленый пигмент, называемый хлорофиллом, который улавливает световую энергию, которая запускает реакции фотосинтеза. Как и в растительных клетках, у фотосинтетических протистов есть хлоропласты. Некоторые бактерии осуществляют фотосинтез, но их хлорофилл не относится к органеллам.

Центральная вакуоль

Центральная вакуоль играет ключевую роль в регулировании концентрации воды в клетках при изменении условий окружающей среды.