- •Глава 8. Селекция и биотехнология
- •Введение
- •Глава 1. Химические компоненты живых организмов § 1. Содержание химических элементов в организме. Макро- и микроэлементы
- •§ 2. Неорганические вещества
- •§ 3. Органические вещества. Аминокислоты. Белки
- •§ 4. Свойства и функции белков
- •§ 5. Углеводы
- •§ 6. Липиды, их строение и функции
- •§ 7. Нуклеиновые кислоты
- •§ 8. Атф. Биологически активные вещества
- •Глава 2. Клетка – структурная и функциональная единица живых организмов
- •§ 9. История открытия клетки. Создание клеточной теории
- •§ 10. Методы изучения клетки
- •§ 11. Строение клетки
- •§ 12. Цитоплазматическая мембрана
- •§ 13. Гиалоплазма. Цитоскелет.
- •§ 14. Клеточный центр. Рибосомы
- •§ 15. Эндоплазматическая сеть. Комплекс Гольджи. Лизомосы
- •§ 16. Вакуоли
- •§ 17. Митохондрии. Пластиды
- •§ 18. Ядро
- •§ 19. Особенности строения клеток прокариот
- •§ 20. Особенности строения клеток эукариот
- •Глава 3. Деление клетки
- •§ 21. Клеточный цикл
- •§ 22. Митоз. Амитоз. Прямое бинарное деление
- •§ 23. Мейоз и его биологическое значение
- •Глава 4. Обмен веществ и превращение энергии в организме
- •§ 24. Общая характеристика обмена веществ и превращения энергии
- •§ 25. Энергетический обмен
- •§ 26. Брожение
- •§ 27. Фотосинтез
- •§ 28. Хранение наследственной информации
- •§ 29. Реализация наследственной информации — синтез белка на рибосомах
- •§ 30. Регуляция транскрипции и трансляции в клетке и организме
- •Глава 5. Структурная организация и регуляция функций живых организмов § 31. Структурная организация живых организмов
- •§ 32. Ткани и органы растений
- •§ 33. Ткани и системы органов животных
- •§ 34. Саморегуляция жизненных функций организмов
- •§ 35. Иммунная регуляция
- •§ 36. Специфическая иммунная защита организма
- •§ 37. Иммунологическая реакция организма (иммунный ответ)
- •Глава 6. Размножение и индивидуальное развитие организмов
- •§ 38. Типы размножения организмов. Бесполое размножение
- •§ 39. Половое размножение. Образование половых клеток
- •§ 40. Оплодотворение
- •§ 41. Онтогенез. Эмбриональное развитие животных
- •§ 42. Постэмбриональное развитие
- •§ 43. Онтогенез человека
- •Глава 7. Наследственность и изменчивость организмов
- •§ 44. Закономерности наследования признаков, установленные г. Менделем. Моногибридное скрещивание. Первый и второй законы Менделя
- •§ 45. Цитологические основы наследования признаков при моногибридном скрещивании
- •§ 46. Дигибридное скрещивание. Третий закон Менделя
- •§ 47. Взаимодействие аллельных генов
- •§ 48. Хромосомная теория наследственности. Сцепленное наследование
- •§ 49. Генетика пола
- •§ 50. Изменчивость организмов, ее типы. Модификационная изменчивость
- •§ 51. Генотипическая изменчивость
- •§ 52.Особенности наследственности и изменчивости человека
- •§ 53. Наследственные болезни человека
- •Глава 8. Селекция и биотехнология
- •§ 54. Cелекции, ее задачи и основные направления
- •§ 55 . Методы селекции и ее достижения
- •§ 56. 0Сновные направления биотехнологии
- •§ 57. Инструменты генетической инженерии
- •§ 58. Успехи и достижения генетической инженерии
§ 14. Клеточный центр. Рибосомы
Клеточный центр имеется у большинства животных клеток, а также у некоторых грибов, водорослей, мхов и папоротников. Он расположен вблизи ядра и образован двумя центриолями — мелкими полыми цилиндрами длиной не более 0,5 мкм. Каждая центриоль состоит из девяти триплетов микротрубочек, связанных специальными белками в единую систему (рис. ). Центриоли располагаются перпендикулярно одна другой. От центриолей радиально отходят тонкие длинные нити - микротрубочки. Совокупность центриолей и микротрубочек называется клеточным центром (рис. ). Центриоли обычно находятся в центре клетки, отсюда и название этого органоида.
Функции центриолей — инициация самосборки микротрубочек, т.е. они являются центром «производства» микротрубочек. В область расположения центриолей транспортируется белок тубулин. Здесь он полимеризуется, и из его субъединиц строятся микротрубочки. Микротрубочки направляются в разные участки клетки, где и выполняют свои функции.
Перед делением клетки происходит удвоение центриолей. Затем они попарно расходятся к противоположным полюсам клетки и участвуют в образовании веретена деления. Таким образом, в это время в клетке содержится две пары центриолей (по одной паре у каждого полюса).
Центриоли необходимы также для образования базальных телец ресничек и жгутиков.
Рибосомы — органоиды, необходимые клетке для синтеза белка. Их величина составляет примерно 15—20 нм. В отличие от других органоидов рибосомы представлены в клетке огромным числом. В течении жизни клетки их образуется несколько миллионов. Рибосомы состоят из двух субъединиц — большой и малой (рис. ). Каждая субъединица является комплексом рРНК с белками. Субъединицы рибосом формируются в области ядрышек ядра, а затем через ядерные поры выходят в цитоплазму. На рибосомах осуществляется синтез белков, а именно — сборка молекул белков из аминокислот, доставляемых к рибосоме транспортной РНК.
Субъединицы рибосом находятся в цитоплазме во взвешенном состоянии, и объединяются в единую структуру только для синтеза белка. При этом они прикрепляются группами к элементам цитоскелета, поверхности эндоплазматической сети или ядра. Рибосомы, связанные с цитоскелетом, синтезируют белки, необходимые для нужд самой клетки. Рибосомы, прикрепленные к ЭПС и оболочке ядра, синтезируют белки «на экспорт», т. е. такие белки, которые предназначены для выведения из клетки.
1. Из чего состоит клеточный центр? 2. Какова функция центриолей? 3. Какой процесс осуществляется в рибосомах? 4. В каком состоянии находятся рибосомы в клетке?
§ 15. Эндоплазматическая сеть. Комплекс Гольджи. Лизомосы
Эндоплазматическая сеть (ЭПС), или эндоплазматический ретикулум представляет собой систему трубочек и полостей, пронизывающих цитоплазму клетки. ЭПС образована мембраной, которая имеет такое же строение, как и цитоплазматическая мембрана. Трубочки и полости ЭПС могут занимать до 50 % объема клетки, нигде не обрываются и не открываются в цитоплазму (рис. ). Различают гладкую и шероховатую (гранулярную) ЭПС. На шероховатой ЭПС расположено множество рибосом. Именно здесь синтезируются белки, выводимые за пределы клетки.
На поверхности гладкой ЭПС идет синтез углеводов и липидов. В гладкой ЭПС печени осуществляются процессы деградации различных вредных веществ, их детоксикация.
Вещества, синтезированные на мембранах ЭПС, переносятся внутрь полостей сети. Здесь эти вещества изолируются от цитоплазмы, накапливаются, преобразуются и далее заключаются в мембранные пузырьки и транспортируются в комплекс Гольджи. Находясь внутри полостей ЭПС, белки приобретают свойственную им вторичную, третичную или четвертичную структуру.
На рибосомах гранулярной ЭПС синтезируются также мембранные белки и некоторая часть белков цитоплазмы.
Шероховатая ЭПС лучше развита в тех клетках, которые синтезируют большое количество белков (например, в клетках, осуществляющих синтез пищеварительных ферментов или белковых гормонов), а гладкая — в тех клетках, которые синтезируют, к примеру, полисахариды и липиды. В гладкой ЭПС, кроме того, накапливаются ионы кальция — важные регуляторы всех функций клеток и целого организма.
Комплекс (аппарат) Гольджи — это система внутриклеточных цистерн, в которых накапливаются вещества, синтезированные на мембранах ЭПС. Цистерны ограничены мембраной. Они располагаются стопками одна рядом с другой и образуют диктиосому (рис.).
Вещества, синтезированные в эндоплазматическом ретикулуме, доставляются в комплекс Гольджи в мембранных пузырьках, которые отшнуровываются от цистерн ЭПС и присоединяются к цистернам комплекса Гольджи. Здесь же эти вещества претерпевают дальнейшие биохимические превращения, упаковываются в мембранные пузырьки и большая часть их транспортируется к клеточной мембране. Мембрана пузырьков сливается с цитоплазматической мембраной, а содержимое экскретируется за пределы клетки (рис. ).
В ряде специализированных клеток в комплексе Гольджи синтезируются разнообразные полисахариды; некоторые из них входят в состав внеклеточного вещества тканей внутренней среды.
В комплексе Гольджи растительных клеток синтезируются полисахариды матрикса клеточной оболочки (гемицеллюлозы, пектиновые вещества).
Еще одна важная функция комплекса Гольджи — это образование лизосом.
Лизосомы. Когда в клетку попадают пищевые частицы, их необходимо переварить, т. е. разрушить до таких веществ, которые клетка может использовать. Для того чтобы переваривание стало возможным, фагоцитарный пузырек, в котором находится пищевая частица, должен слиться с лизосомой (рис. ).
Лизосома — это маленький мембранный пузырек диаметром 0,4—1 мкм, содержащий около 50 разных пищеварительных ферментов, способных расщеплять белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты. При слиянии лизосомы с фагоцитарным пузырьком, образуется вторичная лизосома Вторичные лизосомы, образующиеся у протистов, обычно называют пищеварительными вакуолями. Ферменты, содержащиеся в лизосоме расщепляют питательные вещества пищевых частичек до мономеров. Последние поступают в цитоплазму диффузно. Непереваренные остатки экзоцитозом выделяются за пределы клетки.
Лизосомы и их ферменты используются клеткой при необходимости замены поврежденных органоидов. При этом поврежденный органоид окружается группой лизосом, которые сливаются и образуют одну большую вакуоль. Ферменты разрушают органоид, а вещества, полученные при его расщеплении, поступают в цитоплазму и снова используются. Этот процесс получил название аутофагии.
1. Каково строение эндоплазматического ретикулума? 2. Чем отличается шероховатый и гладкий эндоплазматический ретикулум? 3. Какова роль эндоплазматического ретикулума в синтезе белков? 4. Какие функции выполняет комплекс Гольджи? 5. Каким образом осуществляется выведение веществ из клетки, синтезированных на мембранах ЭПС? 6. Что общего и отличного в строении и функциях эндоплазматической сети и комплекса Гольджи? 7. Как вы думаете, какие вещества транспортируются за пределы клетки, и какова их дальнейшая судьба? 8. Что собой представляют лизосомы, где они образуются и какие функции выполняют?