21.2: Клітини і їх будова

Last updated
Save as PDF

Page ID: 21680

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Цілі навчання

Опишіть два типи клітин: прокаріотичну і еукаріотичну.
Поясніть функцію кожного клітинного компонента.

Клітини діляться на одну з двох широких категорій: прокаріотичні і еукаріотичні. Тільки переважно одноклітинні організми доменів Бактерії та Археї класифікуються як прокаріоти (pro- = «перед»; -kary- = «ядро»). Клітини тварин, рослин, грибів та протестів - це еукаріоти (eu- = «true») і складаються з еукаріотичних клітин.

Компоненти прокаріотичних клітин

Всі клітини поділяють чотири загальні компоненти: 1) плазмову мембрану, зовнішнє покриття, яке відокремлює внутрішню частину клітини від навколишнього її середовища; 2) цитоплазма, що складається з желеподібного цитозолю всередині клітини, в якій знаходяться інші клітинні компоненти; 3) ДНК, генетичний матеріал клітини; і 4) рибосоми, які синтезують білки. Однак прокаріоти відрізняються від еукаріотичних клітин декількома способами.

Прокаріот - це простий, переважно одноклітинний (одноклітинний) організм, якому не вистачає ядра, або будь-якої іншої органели, пов'язаної з мембраною. Незабаром ми побачимо, що це значно відрізняється у еукаріотів. Прокаріотична ДНК виявляється в центральній частині клітини: нуклеоїді (рис.\(\PageIndex{1}\)).

Малюнок\(\PageIndex{1}\): Цей малюнок показує узагальнену будову прокаріотичної клітини. Всі прокаріоти мають хромосомну ДНК, локалізовану в нуклеоїді, рибосомах, клітинній мембрані і клітинній стінці. Інші показані структури присутні в деяких, але не у всіх, бактерій.

На відміну від прокаріотичних клітин, еукаріотичні клітини мають: 1) мембранно пов'язане ядро; 2) численні мембрано-зв'язані органели, такі як ендоплазматичний ретикулум, апарат Гольджі, хлоропласти, мітохондрії та інші; і 3) кілька, стрижнеподібних хромосом. Оскільки ядро еукаріотичної клітини оточене мембраною, часто кажуть, що воно має «справжнє ядро». Слово «органела» означає «маленький орган», і, як уже згадувалося, органели мають спеціалізовані клітинні функції, так само як органи вашого тіла мають спеціалізовані функції.

На цьому етапі вам повинно бути зрозуміло, що еукаріотичні клітини мають більш складну структуру, ніж прокаріотичні клітини. Органели дозволяють розділити різні функції в різних областях клітини. Перш ніж перейти до органел, давайте спочатку розглянемо два важливих компонента клітини: плазматичну мембрану і цитоплазму.

Малюнок\(\PageIndex{2}\): Ці цифри показують основні органели та інші клітинні компоненти загальної еукаріотичної клітини.

Мітохондрії (сингулярні = мітохондріон) часто називають «електростанціями» або «енергетичними фабриками» клітини, оскільки вони відповідають за виготовлення аденозинтрифосфату (АТФ), основної молекули, що несе енергію клітини. АТФ являє собою короткочасну накопичену енергію клітини. Клітинне дихання - це процес виготовлення АТФ з використанням хімічної енергії, що міститься в глюкозі та інших поживних речовині. У мітохондріях цей процес використовує кисень і виробляє вуглекислий газ як продукт життєдіяльності. Насправді вуглекислий газ, який ви видихаєте при кожному вдиху, походить від клітинних реакцій, які виробляють вуглекислий газ як побічний продукт.

Мітохондрії - це органели овальної форми з подвійною мембраною (рис.\(\PageIndex{3}\)), які мають власні рибосоми і ДНК. Кожна мембрана являє собою фосфоліпідний бішар, вбудований білками. Внутрішній шар має складки, звані кристами. Область, оточена складками, називається матриксом мітохондрій. Криста і матриця мають різні ролі в клітинному диханні.

Малюнок\(\PageIndex{3}\): Ця електронна мікрофотографія показує мітохондріон, розглянутий за допомогою просвічувального електронного мікроскопа. Ця органела має зовнішню мембрану і внутрішню мембрану. Внутрішня мембрана містить складки, звані кристами, які збільшують площу її поверхні. Простір між двома мембранами називається міжмембранним простором, а простір всередині внутрішньої мембрани називається мітохондріальним матриксом. Синтез АТФ відбувається на внутрішній мембрані. (кредит: модифікація роботи Метью Бріттона; дані шкали від Метта Рассела)