Будова клітини

Морфологія клітини — це вчення про мікроскопічну та субмікроскопічну будову різних за формою та розмірами клітин тваринного організму.

За формою клітини бувають кулясті, овальні, веретеноподібні, кубічні, циліндричні, відросткові, плоскі, зірчасті тощо. Форма клітин у багатоклітинному організмі зумовле­на функціями, які вони виконують, та взаємозв'язками між ними. Розміри клітин неод­накові, вони коливаються від 0,5 до 150 мкм (1 мікрометр = 10~⁶ м).

Клітина тваринного організму складається з протоплазми, яка зовні оточена клітин­ною мембраною (оболонкою). Протоплазма, у свою чергу, поділяється на цитоплазму та ядро

Загальна схема субмікроскопічної будови тваринної клітини наведена нижче:

Клітинна мембрана (плазмалема, цитолема) — це оболонка клітини, яка виконує захисну, транспортну і рецепторну функції, обмежує клітину зовні та забезпечує її зв'я­зок із зовнішнім середовищем. Особливо важливу роль відіграє клітинна мембрана в обміні речовин між клітиною та навколишнім середовищем. Із зовнішнього середовища крізь мембрану в клітину надходять вода, молекули органічних і неорганічних речовин, які потім використовуються нею як будівельний та енергетичний матеріал. Із клітини крізь мембрану виводяться кінцеві продукти обміну речовин або продукти життєдіяль­ності клітини (гормони, вітаміни, ферменти, білки, вуглеводи, ліпіди тощо).

Мал. Будова тваринної клітини (за даними електронної мікроскопії):

1 — піноцитозний міхурець; 2 — клітинна мембрана; 3 — гіалоплазма; 4 — рибосоми; 5 — ядерна оболонка; 6 — ядро з ядерцями і ядерним соком; 7 — ендоплазматична сітка (гранулярна і агранулярна); 8 — центросома; 9 — пластинчастий комплекс (комплекс Гольджі); 10 — лізосома; 11 — мітохондрія

Клітинній мембрані властива напівпроникність — здатність пропускати мікромолекули і затримувати макромолекули хімічних речовин. Вона побудована з трьох основних шарів молекул. Поверхневий шар цитолеми складається з молекул поліцукридів і білків і називається глікокаліксом. Середній шар мембрани складається з двох рядів молекул ліпідів і молекул білків, занурених на різну глибину. Внутрішній шар мембрани — це підмембранна пластинка, що складається з молекул білків. Товщина клітинної мембрани коливається від 0,008 до 0,01 мкм.

Цитоплазма — це основна частина тваринної клітини, яка складається з рідини — гіалоплазми (вода + органічні + неорганічні речовини), постійних структурних елементів клітини — загальних і спеціальних органел (органоїдів) та непостійних утворів — вклю­чень і вакуолей.

Органели мають певну форму і виконують у клітині важливі функції, пов'язані з її життєдіяльністю (обмін речовин і енергії, біосинтез білків, рух, розмноження поділом то­що). За розмірами органели поділяють на мікроскопічні (їх можна побачити під світло­вим мікроскопом) і субмікроскопічні (їх можна побачити лише під електронним мікро­скопом). За наявністю у складі органел біологічних мембран їх ще поділяють на мемб­ранні й немембранні. До мембранних органел загального призначення належать міто­хондрії, лізосоми, ендоплазматична сітка, комплекс Гольджі. До немембранних органел загального призначення належать центросома, рибосоми, мікротрубочки, мікрофіламенти, мікрофібрили.

Спеціальні органели є тільки в цитоплазмі деяких високоспеціалізованих клітин: у м'язових — міофібрили, у нервових — нейрофібрили, в епітеліальних — тонофібрили, війки, мікроворсинки.

Будова та функції загальних органел. Мітохондрії— тільця кулястої, палич­ко- й ниткоподібної форми, мікроскопічного розміру, які складаються з матриксу (ос­новної речовини), оточеного подвійною мембраною. Зовнішня мембрана гладенька, а внутрішня утворює випини, які називаються кристами. У мітохондріях містяться фер­менти, що прискорюють процеси окиснення органічних речовин, нуклеїнові кислоти (ДНК і РНК), які забезпечують автономний синтез деяких білків, а також синтезується АТФ (аденозинтрифосфорна кислота) — речовина, в якій акумулюється енергія. Тому мітохондрії ще називають "силовими установками" клітини, вони нагромаджують енер­гію й розподіляють її в клітинах. Крім того, мітохондрії беруть участь у транспортуванні води, накопиченні кальцію, магнію і фосфору. Живуть вони близько 20 діб, після чого утилізуються лізосомами. Відтворення мітохондрій відбувається за рахунок росту і по­ділу існуючих. Кількість мітохондрій у соматичних клітинах коливається від 500 до 1000 в кожній клітині. Розміри, кількість і розміщення мітохондрій залежать від функціональ­ного стану та виду клітин. Вперше вони були описані в 1850 р. Келлікером під назвою саркосом. У 1880 р. Альтман розробив специфічний метод їх забарвлення, а в 1898 р. Венда назвав їх мітохондріями.

Лізосоми — тільця кулястої форми, що містять багато гідролітичних ферментів, за допомогою яких здійснюють внутрішньоклітинне травлення не лише поживних речовин (білків, вуглеводів, ліпідів тощо), а й продуктів фагоцитозних і піноцитозних вакуолей. У клітині лізосоми переміщуються за допомогою мікротрубочок. Значна кількість їх знахо­диться в клітинах, які виконують секреторну, екскреторну, фагоцитарну та всисну фун­кції. Відкриті лізосоми в 1949 р. де Дювом.

Комплекс Гольджі (пластинчастий комплекс) — органела, що має вигляд пухир­ців, мішечків, цистерн, трубочок, обмежених мембранами; відкрита в 1898 р. К. Гольд­жі. Здебільшого комплекс Гольджі являє собою купку мішкоподібних цистерн, вузьких у центрі й розширених по краях. Розміщується він над ядром, синтезує поліцукриди, бе­ре участь у відокремленні та виведенні за межі клітини продуктів життєдіяльності. Плас­тинчастий комплекс — місце утворення лізосом.

Ендоплазматична сітка (цитоплазматична сітка) — органела, що має сітчасту бу­дову і являє собою систему канальців, трубочок, сплющених мішечків, обмежених мем­бранами. Виконує в клітині транспортну функцію. Вперше була описана в 1945 р. К. Портером. Розрізняють гранулярну, або шорстку, й агранулярну, або гладеньку, ен­доплазматичну сітку. На мембранах шорсткої розміщені рибосоми, у гладенької їх не­має. На рибосомах, що прикріпилися до канальців ендоплазматичної сітки, здійснюєть­ся синтез білків. Крім того, в гранулярній ендоплазматичній сітці синтезуються вуглево­ди, ліпіди, що входять до складу мембран, і мембрани для всієї клітини та її органел. Агранулярна ендоплазматична сітка є місцем синтезу вуглеводів і ліпідів, поглинає, на­копичує і транспортує іони кальцію, здійснює детоксикацію шкідливих продуктів обмі­ну речовин за допомогою певних ферментів.

Пероксисоми — субмікроскопічні органели, які були відкриті на початку 60-х рр. XX ст. спільними зусиллями біохіміків і морфологів. Мають форму мішечка округлої фор­ми, заповненого ферментами (матриксом). У центрі матриксу знаходиться щільна сер­цевина (кристалоїд), що містить волокнисті та трубчасті макромолекулярні утвори. Фер­менти пероксисом утилізують хімічно активний атмосферний кисень, забезпечують розщеплення етилового спирту, сечової кислоти, здійснюють детоксикацію шкідливих речовин.

Рибосоми — це немембранні органели субмікроскопічної будови, що складаються з двох субодиниць (малої і великої). Обидві субодиниці утворені РНК і білком. До малої субодиниці приєднана молекула і -РНК (інформаційної РНК), а до великої субодиниці — т -РНК (транспортної РНК). У рибосомах відбувається синтез білків. Вперше були опи­сані в 1955 р. Паладе, а в 1958 р. Робертс дав їм назву "рибосома". Синтез рибосом відбувається на ядерцях ядра. Розміщуються вони вільно в гіалоплазмі або прикріплю­ються до канальців ендоплазматичної сітки (зв'язані рибосоми). Вільні рибосоми об'єд­нуються в групи — полірибосоми, вони синтезують білки, що входять до складу гіало­плазми. Зв'язані рибосоми синтезують секреторні білки, які залишають клітину.

Клітинний центр (центросома) — немембранна органела сферичної форми, що складається з двох центріолей та центросфери. Кожна центріоля має форму циліндра, стінка якого утворена дев'ятьма паралельно розміщеними мікротрубочками. Одна з центріолей — материнська, друга — дочірня. Центріолі оточені центросферою — зоною цитоплазми з ниткоподібними структурами у вигляді променів. Клітинний центр бере участь у непрямому поділі (мітозі) клітини, утворюючи при цьому веретено поділу, у здійсненні рухів специфічних структур клітин (війок, джгутиків).

Мікрофіламенти і мікрофібрили — це ниткоподібні структури різної довжини, утворені білками. Розміщуються по всій цитоплазмі та виконують опорну і рухову функ­цію, а також входять до складу спеціальних органел.

Будова та функції спеціальних органел. Війки і джгутики — це органели ру­ху деяких клітин. Війки розвинені в клітинах миготливого епітелію, який вистилає сли­зову оболонку дихальних шляхів, яйцепроводів, рогів матки. Джгутики забезпечують рух сперматозоонів (чоловічих статевих клітин).

Міофібрили, нейрофібрили і тонофібрили — це різновидності мікрофібрил і мікро-філаментів. Міофібрили досить розвинені в м'язових клітинах і волокнах і забезпечують їх скоротливість. Нейрофібрили розвинені в нервових клітинах і забезпечують проведення нервового збудження. Тонофібрили знаходяться в цитоплазмі епітеліальних клітин, і з ни­ми пов'язана пружність цих клітин. Мікроворсинки — це вирости цитоплазми, вкриті зов­ні цитолемою, містять пучок мікрофіламентів. Вони знаходяться на клітинах каймистого (облямівкового) епітелію кишок і в декілька разів збільшують всисну поверхню цих клітин.

Включення — це непостійні внутрішні клітинні утвори, що є нагромадженням різ­них речовин. Розрізняють включення трофічні, пігментні, екскреторні, секреторні, інкре­торні. Вони мають вигляд гранул, зерен, крапель, брилок, вакуолей різної форми та розмірів. Залежно від характеру обміну речовин включення то з'являються, то зникають у цитоплазмі клітин.

Вакуолі — відокремлені мембранами порожнини у цитоплазмі клітини. Розрізняють травні й пульсуючі вакуолі. У травних вакуолях нагромаджуються ферменти, за допомо­гою яких відбувається перетравлення їжі, а пульсуючі, періодично скорочуючись, виво­дять з організму продукти обміну речовин та регулюють осмотичний тиск.

Ядро — центральна частина клітини, основною функцією якої є збереження і пере­давання генетичної інформації. Здебільшого у клітинах тваринного організму міститься одне ядро, іноді два й більше. Форма ядер залежить від форми клітин, але частіше зус­трічаються ядра овальної, сферичної, веретеноподібної форми; розмір ядра коливаєть­ся від 1 мкм до 1 мм. У ссавців без'ядерними клітинами є еритроцити (червоні кров'я­ні тільця крові).

Ядро складається з ядерної оболонки (каріолеми), ядерного соку (каріоплазми), двох ядерець і хроматину. Каріолема — двомембранна плівка, що обмежує ядро кліти­ни зовні й відокремлює його від цитоплазми. Між мембранами знаходиться перинукле-арний простір, зв'язаний з системою трубочок цитоплазматичної сітки за допомогою мембранних пор. Крізь пори речовини проникають з цитоплазми в ядро й навпаки.

Каріоплазма — це колоїдний розчин білків, вуглеводів, жирів, ферментів, нуклеїно­вих кислот (ДНК і РНК) та мінеральних солей. Каріоплазма заповнює простір між ядер­ними структурами й бере участь у транспортуванні речовин.

Ядерце — найщільніше ядерне тільце кулястої форми, складається з РНК і білка. Здебільшого в ядрі два ядерця. У них відбувається синтез РНК, яка потім разом з білком цитоплазми формує субодиниці рибосом. У період поділу клітини ядерця розпадаються. Хроматин — речовина ядра клітини, з якої внаслідок конденсації і стискання під час поділу клітини утворюються хромосоми. Хроматин складається з ДНК, невеликої кількості РНК і білків.

Хромосоми — це ниткоподібні, паличкоподібні або точкоподібні утвори, що склада­ються з ДНК та білків-гістонів. Окремі ділянки хромосоми називаються генами. Ген — елементарна одиниця спадковості, за допомогою якої відбувається кодування, збере­ження і передавання спадкових властивостей організму в ряді поколінь. Сукупність усіх генів організму тварини становить його генотип. Сукупність усіх ознак і властивостей організму тварини становить його фенотип, який є результатом взаємодії генотипу та зовнішнього середовища.

Соматичні клітини тіла тварини мають у ядрі подвійний (диплоїдний), а статеві клі­тини (гамети) — одинарний (гаплоїдний) набір хромосом. Кожному виду тварин власти­вий певний набір хромосом (каріотип).

Дата добавления: 2014-01-04