Андрей Каменский - Биология. Общая биология. 10–11 классы

В интерфазе клеточного деления каждая хромосома удваивается и состоит из двух хроматид. При этом у человека в соматических клетках будет 92 хроматиды, попарно соединенные в 46 хромосом.

Цитоплазматическая мембрана. Эндоцитоз. Экзоцитоз. Ядро. Хроматин. Ядрышки. Кариоплазма. Кариотип. Хромосомы. Гомологичные хромосомы. Диплоидный и гаплоидный наборы хромосом.

1. Какое строение имеет мембрана клетки? Какие функции она выполняет?

2. Каково строение ядерной оболочки?

3. Какова функция ядра в клетке?

4. Что представляет собой хроматин?

5. Сколько молекул ДНК образуют одну хромосому?

6. Какую функцию выполняют ядрышки?

7. Какие клетки имеют не одно ядро, а несколько ядер?

8. Какие клетки не имеют ядер?

Роль ядра в клетке можно продемонстрировать в следующем опыте. Клетку амёбы разделяют на две части, в одной из которых содержится ядро, а другая, естественно, оказывается без ядра. Первая часть быстро оправляется от травмы, питается, растёт, начинает делиться. Вторая же часть существует несколько дней, а затем погибает. Но если в неё ввести ядро от другой амебы, то она быстро восстанавливается в нормальный организм, который способен выполнять все жизненные функции амебы.

1. Приведите примеры живых существ, клетки которых способны сохранять постоянную форму.

2. Каковы функции рибосом?

3. Что такое цитоплазма?

Ядро управляет всеми процессами жизнедеятельности клетки. Эти процессы многообразны и сложны: клетка должна поддерживать свою форму, получать извне вещества для пластического и энергетического обмена, синтезировать органические вещества. Кроме того, любая клетка многоклеточного организма живёт не только и не столько «для себя», но обязательно выполняет какие-то функции, необходимые для нормальной жизни всего многоклеточного организма. Поэтому каждая клетка представляет собой сложнейшую биохимическую «фабрику», во много раз более совершенную, чем любой созданный руками человека механизм или завод. И все эти многочисленные биохимические реакции протекают в цитоплазме и в органоидах клетки.

Цитоплазма клетки.Раньше полагали, что цитоплазма представляет собой что-то вроде киселя, содержащего необходимые для клетки питательные вещества и являющегося «материальной базой» для органоидов. Однако строение цитоплазмы оказалось намного сложнее. Основное вещество цитоплазмы получило название гиалоплазмы. Она представляет собой густой бесцветный коллоидный раствор. Основа гиалоплазмы – вода (70–90 % от массы), в ней много белков, обнаруживаются также липиды и различные неорганические соединения. В гиалоплазме протекают процессы обмена веществ в клетке, через неё происходит взаимодействие ядра и органоидов. Цитоплазма постоянно перемещается внутри клетки, что хорошо заметно по движению органоидов. У всех эукариот в цитоплазме имеется сложная опорная система – цитоскелет. Он состоит из трёх элементов: микротрубочек, промежуточных филаментов и микрофиламентов.

Микротрубочки пронизывают всю цитоплазму и представляют собой полые трубки диаметром 20–30 нм. Их стенки образованы специально закрученными нитями, построенными из белка тубулина. Сборка микротрубочек из тубулина происходит в клеточном центре (рис. 28). Микротрубочки прочны и образуют опорную основу цитоскелета. Часто они располагаются таким образом, чтобы противодействовать растяжению и сжатию клетки. Кроме механической функции, микротрубочки выполняют также и транспортную функцию, участвуя в переносе по цитоплазме различных веществ.

Промежуточные филаменты имеют толщину около 10 нм и также имеют белковую природу. Их функции в настоящий момент изучены недостаточно.

Микрофиламенты – белковые нити диаметром всего 4 нм. Их основа – белок актин. Иногда нити актина группируются в пучки. Микрофиламенты чаще всего располагаются вблизи от плазматической мембраны и способны менять её форму, что очень важно, например, для процессов фагоцитоза и пиноцитоза.

Таким образом, цитоплазма пронизана структурами цитоскелета, поддерживающими форму клетки и обеспечивающими внутриклеточный транспорт. Цитоскелет может быстро «разбираться» и «собираться». Когда он собран, то по его структурам с помощью специальных белков могут перемещаться органоиды, попадая в те места клетки, где они нужны в данный момент.

Клеточный центр (центросома).Он расположен в цитоплазме вблизи от ядра и образован двумя центриолями – цилиндрами, расположенными перпендикулярно друг к другу (рис. 29). Диаметр каждой центриоли 150–250 нм, а длина – 300–500 нм. Стенка каждой центриоли состоит из девяти комплексов микротрубочек, а каждый комплекс (или триплет), в свою очередь, построен из трёх микротрубочек. Триплеты центриоли соединены между собой рядом связок. Основной белок, образующий центриоли, – тубулин.

Рис. 28. Строение микротрубочки: 1 – тубулиновые субъединицы; 2 – белки; 3 – перемещаемые частицы

Рис. 29. Строение клеточного центра: А – расположение клеточного центра в клетке вблизи ядра; Б – схема строения центриоли; В – центриоль на поперечном срезе

Рис. 30. Строение рибосомы: 1 – малая субъединица; 2 – иРНК; 3 – тРНК; 4 – аминокислота; 5 – большая субъединица; 6 – мембрана эндоплазматической сети; 7 – полипептидная цепь

В область клеточного центра по цитоплазме транспортируется тубулин. Здесь из этого белка собираются элементы цитоскелета. Уже в собранном виде они направляются в различные участки цитоплазмы, где и выполняют свои функции.

Центриоли необходимы также для образования базальных телец ресничек и жгутиков. Перед делением клетки центриоли удваиваются. В процессе деления клетки они попарно расходятся к противоположным полюсам клетки и участвуют в образовании нитей веретена деления.

В клетках высших растений клеточный центр устроен по-другому и центриолей не содержит.

Рибосомы. Органоиды, необходимые клетке для синтеза белка, – это рибосомы. Их размер составляет примерно 20 X 30 нм; в клетке их насчитывается несколько миллионов. Рибосомы состоят из двух субъединиц – большой и малой (рис. 30). Каждая субъединица является комплексом рРНК с белками. Рибосомы формируются в области ядрышек ядра, а затем через ядерные поры выходят в цитоплазму. Они осуществляют синтез белков, а именно – сборку молекул белков из аминокислот, доставляемых к рибосоме тРНК. Между субъединицами рибосомы имеется щель, в которой располагается молекула иРНК, а на большой субъединице имеется бороздка, по которой сползает синтезируемая молекула белка. Таким образом, в рибосомах осуществляется процесс трансляции генетической информации, т. е. её перевода с «языка нуклеотидов» на «язык аминокислот».