Тема 5 по биология: Еукариотни клетки

Какво ще научите тук?
Еукариотни клетки. Видове. Клетъчна мембрана – структура, функция. Органели – структура, функция.

Къде можете да прочетете повече?

• в българския учебник „Биология и здравно образование“ за девети клас с автори: Майя Маркова, Донка Николова, Ренета Петкова; 
• в македонския учебник „Биологија“ за втора година с автори: Живко Сековски, Славица Сековска.

Речник

• Белтъци – белковини, протеини
• Външно – надворешно
• Вътрешно – внатрешно
• Наследствено вещество - наследствен материјал
• Ядро – јадро

Определения

• Еукариотните клетки – клетки, които имат обособено ядро (от гр. еу-истински, и карион-ядро)
• Лизозоми – мехурчета изпълнени с хидролази-ензими, който имат основна функция вътреклетъчно смиланеМембранен транспорт - процесът на преминаване на вещества през мембраната
• Цитози- процеси на отделяне и поемане на вещества от клетката
• Цитоскелет - съвкупност от белтъчни нишки с опорна и двигателна функция

Основни моменти в темата
Еукариотни клетки
Еукариотни клетки са възникнали сравнително късно – най-ранните им останки са от преди 1,5 млрд. години. Предшественикът най-вероятно е бил архея.

Еукариотните клетки имат обособено ядро (от гр. еу-истински, и карион-ядро). Във вътрешното пространство на еукариотната клетка са обособени структури с определено устройство и функции, наречени органели. Също като и  прокариотната клетка, има клетъчна мембрана, цитоплазма и наследствено вещество. Наследственото вещество е представено от повече молекули ДНК, който са линейни. Тези молекули се свързват с белтъци и образуват надмолекулни комплекси, наречени хромозоми. 

Видове

Организмите изградени от еукариотни клетки се наричат еукариоти (еукариотни организми). Сред тях има:

• едноклетъчни (амеба, чехълче и др)
• колониални (волвокс, гониум и др.)
• многоклетъчни (растения, гъби, животни и човек)

Клетъчно ядро

Наследственото вещество се разполага в ядро, отделено от цитоплазмата с двумембранна обвивка. Ядрото е определящия белег на еукариотната клетка. Най-често клетките имат едно ядро. Някои съдържат две или повече ядра в резултат на сливане на клетки или на непълно клетъчно делене. Някои клетки, като еритроцитите, губят ядрото си в процеса на диференцирането си. Основните части на ядрото са:

• Обвивка – съставена от две ядрени мембрани (външна и вътрешна), между които има тясно пространство. На две места ядрените мембрани се сливат помежду си и образуват тунели, наречени ядрени пори (през тях се пренасят вещества между ядрото и цитоплазмата)
• Нуклеоплазма (ядрен сок) – течна среда, която съдържи същите нискомолекулни вещества като цитозола, тъй като те минават свободно през ядрените пори.
• Хроматин (наследствено вещество) и ядърца – надмолекулни комплекси от ДНК и белтъци

Макар и разграничени от ядрената обвивка, ядрото и цитоплазмата обменят вещества и процесите в тях протичат съгласувано. Цитоплазмата изпълва вътрешноста на клетката, състои се от цитозол и расположени в него са мембранни и немембранни органели и включения.

Клетъчна мембрана – структура, функция

Отвън еукариотната клетка е ограничена с клетъчна мембрана. Мембраната притежава избирателна пропускливост и осигурява обменните процеси на клетката с околната среда. Основно е изградена от фосфолипиди и белтъци. Фосфолипидните молекули образуват двоен слой, в който хидрофилните глави са расположени на двете повърхности, а хидрофобните опашки остават в средата. Животинските клетки, освен фосфолипиди съдържат и друг липид – холестерол, който ги прави по-устойчиви. Фосфолипидния двуслой, пропуска свободно полярни молекули, като газовете О2 и СО2, и хидрофобни съединения като стероидните хормони. Тези вещества се движат чрез дифузия от място с по-висока концентрация към място с по-ниска концентрация. Само водата се движи през нея, чрез процеса осмоза. Мембранните белтъци могат да се: трансмембранни – пронизват фосфолипидния двуслой изцяло и периферни, които се свързват само с едната страна на мембраната. Различните мембранни белтъци изпълняват различни функции: рецепторна (разпознават и свързват хормони и други сигнални молекули), транспортна (пренасят йони и молекули), каталитична (ензими), опорно-механична (придават устойчивост на мембраната). Строежът на клетъчната мембрана се представя с течностно-мозаечен модел – двоен фосфолипиден слой, в който са потопени мембранни белтъци с различни функции. Процесът на преминаване на вещества през мембраната се нарича мембранен транспорт. Когато този процес се извършва от по-висока към по-ниска концентрация, той не изисква енергия и се нарича пасивен транспорт. Когато е в обратна посока и се нуждае от енергия се нарича активен транспорт.

Органели – структура, функция

Еукариотните клетки притежават мембранни и немембранни органели. Немембранните органели са без собствена мембрана (рибозоми и цитоскелет). Повечето органели са мембранни – отделени са от цитозола с една или две мембранни. Могат да бъдат едномембранни (ендоплазмената мрежа, апарата на Голджи и лизозомите) и двумембранни (митохондрии и хлоропласти). Мембранните органели осигуряват допълнителна вътрешна повърхност и позволяват едновременно протичане на процеси, без те да си пречат взаимно. 

а) Едномембранни органели

Ендоплазмена мрежа е съвкупност от взаимносвързани мембранни търбички и сплеснати търбички – цистерни. По-голямата част от ендоплазмената мрежа е осеяна с рибозоми и се нарича зърнеста, а останалата част не носи рибозоми и се нарича гладка. Рибозомите от зърнестата ендоплазмена мрежа, синтезират белтъци. Специални белтъци преносители го поемат и го пренасят през мембраната на ендоплазмената мрежа във вътрешноста й. Основна функция на гладката ендоплазмена мрежа е синтезата на липиди и въглехидрати. Синтезираните белтъци, се обвиват с част от мембранната на органела и образуват се мембранни мехурчета, които се отделят в цитозола.

Апаратът (комплексът) на Голджи  се състои от няколко цистерни, сплеснати една върху друга и струпани около тях мехурчета. Мембранните мехурчета, произведени от ендоплазмената мрежа, достигат първата цистерна на Голджи и се сливат с нея. Веществата им се преработяат и сортират. Постепенно се придвижват към все по-външни цистерни. Готовите продукти отново се обвиват с част от мембранната органела. Отделените от комплекса на Голджи мехурчета биват секреторни и лизозоми (изпълнени с хидролази-ензими, който имат основна функция вътреклетъчно смилане). Функцията и на двата типа мехурчета е свързана с цитозите- процеси на отделяне и поемане на вещества от клетката. Различаваме екзоцитоза и ендоцитоза, която от своя страна бива фагоцитоза и пиноцитоза.

б) Двумембранни органели

Митохондрии – обвити са с две мембранни вътрешна и външна, между които има тясно междумембранно пространство. Вътрешната мембрана е голяма повърхност, образува множество гънки, наречени кристи и загражда полутечно вътрешно съдържимо, наречено матрикс. Матриксът има множество ензими и там са расположени рибозоми и  пръстеновидни молекули ДНК, които са собствени за органела. Функцията на митохондриите е да осигуряват енергия на клетката чрез окислително фосфорилиране. Чрез окислителните реакции се разграждат хранителни вещества и се освобождава енергия, като тя се включва в АТФ.

Пластиди, които се срещат само при растителни клетки. Биват три вида: хлоропласти, хромопласти и левкопласти. Те могат да преминават едни в други. В хлоропластите се синтезира АТФ от слънчевата светлина в хода на процеса фотосинтеза.

в) Немембранни органели

Рибозоми – съставени са от голяма и малка субединица, свързани с Mg²⁺. Всяка от субединиците представлява надмолекулен комплекс на рРНК и белтъци. Те са „фабриките“, в които се „чете“ наследствената информация, пренесена от ДНК чрез мРНК. На тази основа се синтезират белтъците на клетката. Рибозомите са единствените органели, присъщи на всички клетки – прокариотни и еукариотни.

Цитоскелетът е съвкупност от белтъчни нишки с опорна и двигателна функция.  По-тънките се наричат микронишки – отговарят за промените във формата на клетката, а по-дебелите микротръбички – движат хромозомите при клетъчно делене. Двата типа могат да извършват движения за сметка на енергия от АТФ.