Строение клетки. Цитоморфология

Клетка – элементарная живая система, обладающая способностью к обмену с окружающей средой, лежит в основе строения, развития и жизнедеятельности животных и растительных организмов (рис. № 1). Наука о клетке называется цитологией (греч. cytos - клетка, logos - наука). Впервые название "клетка" в 1665 г. применил в Англии Роберт Гук, который, рассматривая тонкий срез пробки с помощью сконструированного им мик­роскопа, увидел, что пробка состоит из ячеек. Клетки существуют как самостоятельные организмы (например, простейшие, бактерии), так и в составе многоклеточных организмов, в которых имеются половые клетки, служащие для размножения, и клетки тела (соматические), различные по строению и функциям (например, нервные, костные, секреторные и др.).

Размеры клеток человека находятся в диапазоне от 7 мкм (лимфоци­ты) до 200-500 мкм (женская яйцеклетка, гладкие миоциты). В теле чело­века имеется большое количество клеток: от 2х10¹² до 10¹⁴.

Основными частями клетки являются: ядро, цитоплазма, клеточная оболочка (цитолемма).

В процессе эволюции многоклеточных организмов сформировались различные типы клеток (эпителиальные, соединительные, мышечные, нервные и др.).

Каждая клетка состоит из ядра и цитоплазмы, отделённых друг от друга и от окружающей среды оболочками. Размеры: от 5-10 до 200 и более мкм.

Ядро является носителем генетической информации. Состоит из ядерной оболочки, кариоплазмы и одного или нескольких ядрышек. В ядре сосредоточена основная масса дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).

- Ядерная оболочка образована наружной и внутренней липопротеидными мембранами, между которыми расположено перинуклеарное пространство, сообщающееся с канальцами эндоплазматической сети. Наружная ядерная мембрана связана с рибосомами к внутренней прилегает периферический хроматин кариоплазмы. Ядерная оболочка является основной структурой, регулирующей обмен между ядром и цитоплазмой.

- Кариоплазма. Основная часть ядерного содержимого состоит из хроматина, взвешенного в ядерном соке. В основе хромосом лежат элементарные нити, образованные двойной спиралью ДНК и связанными с нею белками гистонами.

- Ядрышко. Состоит из 3 компонентов: фибрилл, гранул и аморфного матрикса. Соотношение между этими компонентами зависит от функционального состояния ядрышка: при интенсивном синтезе РНК преобладает гранулярная часть.

Ядро выполняет генетическую и метаболическую функции.

Генетическая функция ядра заключается в передаче наследственной информации вновь образующимся клеткам. Это происходит во время деления клетки путём распределения ядерного материала (хромосом) между дочерними клетками.

Метаболические функции, связанные главным образом с транскрипцией, осуществляются хромосомальными микрофибриллами (синтез мРНК) и ядрышком (синтез рибосомальной РНК и сборка предшественников рибосом). В ядерной оболочке происходят процессы образования макроэргических фосфатов и реакции промежуточного метаболизма. Через ядерную оболочку осуществляется ядерно-цитоплазматические взаимодействия.

Цитоплазма характеризуется наличием специализированных структур выполняющих специфические функции. В цитоплазме клетки происходит синтез белков, липидов, углеводов, витаминов, осуществляются процессы дыхания и обмена веществ.

Плазматическая мембрана (рис. № 1) (клеточная оболочка) образует поверхность клетки, через неё осуществляется обмен веществ между клеткой и окружающей средой, а также взаимодействие с другими клетками (агрегация, контакты и т.п.). Обладая избирательной проницаемостью для некоторых веществ, она обеспечивает постоянство внутренней среды клетки. Клеточная оболочка образована белками, фосфолипидами и полисахаридами. Структурно она представляет трёхслойное образование толщиной около 6-10 нм, наружный и внутренний слой которого состоит из белков, а промежуточный из фосфолипидов.

Гиалоплазма (основное вещество цитоплазмы, матрикс) является внутренней средой клетки, в которой осуществляются процессы обмена и поддерживается клеточный гомеостаз. В гиалоплазме расположены различные внутриклеточные структуры. В состав гиалоплазмы входят вода, белки, липиды, нуклеиновые кислоты, промежуточные продукты их обмена, а так же ферменты и неорганические вещества.

В гиалоплазме расположены 3 группы внутриклеточных структур: органоиды, метаплазматические образования и включения.

К постоянным структурам гиалоплазмы относят митохондрии эндоплазматическую сеть, рибосомы, комплекс Гольджи, лизосомы, клеточный центр, цитоплазматические микротрубочки, микрофибриллы, а так же микротельца или пироксисомы.

Митохондрии (рис. № 1). В световом микроскопе имеют вид небольших гранул размером 0,2 – 2,0 мкм. Основой ультраструктуры являются трехслойные липопротеидные мембраны. Митохондрии ограничены оболочкой состоящей из наружной и внутренней мембраны. Складки (кристы) внутренней мембраны вдаются в гомогенный матрикс, заполняющий внутреннюю камеру митохондрии. Митохондрии – самовоспроизводящиеся структуры с собственной ДНК и рибосомной, белоксинтезирующей системой. Митохондрии, осуществляют процессы окисления и накопления энергии, служат «энергетической станцией» клетки.

Эндоплазматический ретикулум, или эндоплазматическая сеть, представляет собой систему внутриклеточных канальцев, вакуолей и цистерн, ограниченных цитоплазматическими мембранами. Благодаря такому разделению внутреннего пространства достигается возможность одновременного осуществления различных процессов в разных зонах клеток. Эндоплазматическая сеть связана с плазмолеммой, перинуклеарным пространством ядерной оболочки, а также комплексом Гольджи.

Рибосомы, или гранулы Пелейда, РНП-гранулы (рис. № ) – плотные сферические частицы ( диаметр 15 – 30 нм). Содержат почти равные количества белка и РНК. Рибосомы являются местом синтеза клеточных белков. Во время синтеза белка они объединяются в полисомы.

Комплекс Гольджи (рис. № 1) имеет вид сложных сетевидных структур, расположенных около ядра или клеточного центра. Ультраструктура образована: системой уплощенных цистерн, мелкими везикулами и крупными вакуолями. В нем накапливаются параплазматические образования (гранулы секрета, желтка, липидов, акросомы спермиев и др.), синтезируются полисахариды и гликопротеиды.

Лизосомы (рис. № 1) – небольшие тельца, ограниченные однослойной мембраной. К ним относят первичные и вторичные лизосомы, остаточные тельца. Происхождение лизосом связывают с богатой ферментами гидролизами специализированной областью агранулярной эндоплазматической сети, которая лежит между клеточным ядром и наиболее глубокими цистернами комплекса Гольджи. С лизосомами связаны процессы внутриклеточного пищеварения и защитные реакции.

Клеточный центр состоит из хромофильных телец-центриолей, окружённых центросферой. Участвует в локомоторных функциях клетки.

Цитоплазматические микротрубочки играют роль скелета клетки, участвуют в различных формах движения клетки, во внутриклеточном транспорте некоторых веществ.

Микрофибриллы пронизывают цитоплазму в различных направлениях. Их рассматривают как опорные или сократительные элементы.

Микротельца – это цитоплазматические образования, которые ограничены одинарной мембраной, содержат в мелкозернистом матриксе плотную сердцевину (нуклеоид), либо лишены её. Для всех микротелец характерно наличие каталазы (расщепление перекиси водорода) и некоторых окислительных ферментов (уратоксидаза, оксидаза – Д-аминокислот).