Клітинний рівень
Цитологія - наука про клітину.
Методи цитологічних досліджень
Світлова мікроскопія
Проходження променів світла через об'єкт дослідження. Збільшення у 2—3 тисячі разів. Вивчення загального плану будови клітини та її органел, розміри яких менші за 200 нм. Застосування барвників, що вибірково забарвлюють окремі органели або їх компоненти. Метод прижиттєвого вивчення клітин дозволяє вивчити певні процеси життєдіяльності клітин
Електронна мікроскопія
Проходження потоку електронів через об'єкт. Вивчення будови клітини та її органел під збільшенням від 500 тис. разів і більше. Метод растрової (скануючої) електронної мікроскопії дозволяє провести вивчення структури поверхні клітин окремих органел. Потік електронів при цьому не проходить через об'єкт дослідження, а відбивається від його поверхні
Метод мічених атомів
Введення в клітину речовин із радіоактивними ізотопами. Метод дозволяє простежити за міграцією речовин у клітині, їх перетвореннями, виявити локалізацію та характер біохімічних процесів
Основні положення клітинної теорії
1. Клітина є універсальною структурною та функціональною одиницею живого.
2. Усі клітини мають подібну будову, хімічний склад та загальні принципи життєдіяльності.
3. Клітини утворюються тільки при розподілі попередніх клітин.
4. Клітини здатні до самостійної життєдіяльності, але в багатоклітинних організмах їхня робота скоординована, такий організм є цілісною системою.
Органели клітини
Компоненти еукаріотичних клітин
Цитоплазматична мембрана складається з подвійного шару ліпідів. Входять досклад білки (інтегральні білки, що проникають через усю товщу мембрани), напівінтегральні (пронизують бислой ліпідів наполовину з одного або з іншого боку) та периферичні (на поверхні мембрани).
Функції:
1. Бар'єрна (відокремлює клітину від довкілля)
2. Регуляторна (регуляція обміну речовин та енергії із зовнішнім середовищем)
3. Транспортна (транспорт речовин із клітини та в клітину)
4. Механічна (забезпечує автономність внутрішньоклітинних структур, з'єднання з іншими клітинами)
5. Рецепторна (на мембрані тварин клітин розташований спеціальний комплекс, що розпізнає навколишні клітини за системою "свій-чужий")
Цитоплазма - внутрішнє середовище клітини, до складу якої входять органічні та неорганічні речовини та вода.
Функції:
1. Об'єднання всіх клітинних культур, забезпечення їхньої біохімічної взаємодії
2. Переміщення різних речовин, включень, органел
3. Підтримка внутрішнього тиску клітини
Ядро
Оточено подвійною мембраною, пронизаною численними порами.
Складається з внутрішнього матриксу (каріоплазми), занурених у нього ядерців (РНК, білки) та хроматину (ДНК, білки).
Функції:
1. Зберігання, передача та реалізація спадкової інформації
2. Регуляція процесів обміну речовин у клітині
4. Складання рибосом
Рібосоми
Немембранні структури складаються з двох субодиниць - великої та малої. Складаються з РНК та білків, вільні або пов'язані з ЕПР.
Функції:
1. Синтез білка з амінокислот за заданою матрицею на основі генетичної інформації, що надається інформаційною РНК.
Ендоплазматична мережа (ендоплазматичний ретикулум)
Одномембранна органела. Є розгалуженою системою з оточених мембраною сплощених порожнин, бульбашок і канальців. Буває гладкою та шорсткою (на мембрані знаходяться рибосоми).
Функції:
1. Синтез білків (шорстка ЕПС)
2. Синтез ліпідів та стероїдів (гладка ЕПС)
3. Накопичення та транспорт синтезованих речовин
Клітинний центр
Немембранна органела. Складається з двох центріолей та центросфери. Містить білки, вуглеводи, ДНК, РНК, ліпіди.
Функції:
1. Участь у розподілі клітини (освіта веретена поділу)
2. Участь у формуванні джгутиків та вій
Цитоскелет
Білковий компонент, що пронизує всю клітину. Складається з мікрониток та мікротрубочок.
Функції:
1. Механічний каркас
2. Забезпечення зв'язку між мембраною та органелами
3. Виконання ролі "рейок" для транспорту органел
Апарат (комплекс) Гольджі
Одномембранна структура. Представляє мішечки-цистерни, систему бульбашок, розташованих біля ядра.
Функції:
1. Модифікація білків
2. Участь у виведенні речовин, синтезованих в ЕПС
3. Утворення лізосом
Лізосоми
Одномембранні органели. Є бульбашки, здатні приймати різні форми і розщеплювати ферменти.
Функції:
1. Перетравлення речовин
2. Розщеплення відмерлих частин клітини
3. Участь у фагоцитозі
Мітохондрії
Двомембранні органели. Внутрішня мембрана утворює складки – кристи (для збільшення площі поверхні). Мають власну кільцеву ДНК та велику кількість ферментів.
Функції:
1. Окислення органічнихречовин
3. Накопичення енергії
4. Синтез власних білків
Пластиди
Двомембранні структури рослинних клітин. Мають власну кільцеву ДНК. Містять грани та тилакоїди.
Функції:
2. Залучення яскравим кольором тварин для запилення та розповсюдження насіння
3. Утворення з глюкози крохмалю та накопичення його в запасних органах рослин (лейкопластах)
Вакуолі
Одномембранні органели. Заповнені рідиною. У тварин бувають: скорочувальні, травні, фагоцитуючі вакуолі. У рослин вакуолі великі, заповнені клітинним соком.
Функції:
1. Нагромадження іонів та підтримання тургору у рослин
2. Запасання води
3. Внутрішньоклітинне травлення
4. Нагромадження пігментів клітин плодів, поживних речовин, солей та ін.
5. Виведення з організму продуктів розпаду (скорочувальні вакуолі)
Взаємозв'язок будови та функцій частин та органоїдів клітини - основа її цілісності
Клітина є складним комплексом щодо відокремлених компонентів, що володіють специфічними функціями та будовою. Клітинні компоненти тісно взаємодіють один з одним, формуючи єдину нерозривну структурно-функціональну систему.
Спадкова інформація еукаріотичної клітини зосереджена переважно в ядрі. У ядрі на ДНК здійснюється синтез матричних РНК, які транспортуються (синтезуються) у цитоплазмі за участю рибосом. Білки, синтезовані рибосомами на шорсткій ендоплазматичній мережі, транспортуються з ЕПС до комплексу Гольджі, в якому вони піддаються модифікації. З комплексу Гольджі у складі бульбашок білки доставляються до різних органоїдів, а також до плазмолеми. При злиттіпляшечки з плазмалемою відбувається секреція білка з клітини в міжклітинний простір.
Усі клітинні мембрани синтезуються ендоклазматичним ретикулумом. Потім мембранний матеріал поширюється по клітині у напрямку: ЕПР → комплекс Гольджі → інші мембранні компоненти (органели, плазмалема).
Енергетичне забезпечення всіх енергозалежних процесів у клітині здійснюється за рахунок функціональної активності мітохондрій, а у рослин також хлоропластів.
Подібності та відмінності ДНК та РНК
Транспорт
Пасивний транспорт
Пасивний транспорт відбувається завдяки різниці концентрацій речовин з обох боків мембрани: речовини проникають у клітину через певні ділянки або пори без витрат енергії
Активний транспорт
Активний транспорт речовин пов'язаний із витратами енергії. Її джерелом може бути або енергія, що звільняється при розщепленні молекул АТФ, або різниця концентрації іонів, що виникає з обох боків мембрани. Речовини переміщуються за участю рухомих білків-переносників або за рахунок зміни конфігурації внутрішніх білків
Ендо- та екзоцитоз
Здатність поглинати (ендоцитоз) чи виводити (екзоцитоз) назовні великі молекули чи частинки, які з багатьох молекул. Різновидами ендоцитозу є фагоцитоз та піноцитоз. Фагоцитоз - активне поглинання мікроскопічних твердих об'єктів. Піноцитоз - захоплення та поглинання клітиною рідин разом з розчиненими в них сполуками
Джерела: "Біологія у схемах, термінах, таблицях" М.В. Залізняк, Г.М. Дерипасько, Вид. "Фенікс"
Біологія 100 найважливіших тем В.Ю. Джамєєв 2016 р.