Морфология клетки

Размеры и форма клеток разнообразны. Самые маленькие клетки не превышают нескольких микрометров (малые лимфоциты), самые большие достигают нескольких сантиметров (яйцеклетки птиц). По форме клетки бывают шаровидные, овальные, кубические, призматические, звездчатые, отростчатые, дисковидные. Клетки, обладающие амебовидной подвижностью (лейкоциты), способны менять свою форму. Клетка состоит из плазмолеммы, цитоплазмы и ядра.

Плазмолемма - это плазматическая мембрана или цитолемма имеет толщину около 10 нм, отграничивает клетку от внешней среды. Она состоит из трех слоев: наружного и внутреннего белковых и среднего липидного. Липидный слой образован двумя рядами липидных молекул, обращенных гидрофобными концами друг к другу, а гидрофильными к белковым слоям. Липиды составляют до 45% массы мембран. Белки занимают более 50% массы мембран, большинство из них имеют глобулярную структуру. Белки могут быть интегральными, т.е. встроенными в липидный бислой, и трансмембранными, находящимися на одной из поверхностей клеточной мембраны (наружной или внутренней).

Углеводы, входящие в состав мембраны, составляют 2-10% ее массы. Цепи олигосахаридов, связанных с гликопротеинами и гликолипидами плазмалеммы, выступают на наружной поверхности мембран клетки и формируют поверхностный надмембранный комплекс - гликокаликс, толщиной около 50 нм. Гликокаликс участвует в процессах межклеточных взаимодействий, пристеночного пищеварения, выполняет рецепторную функцию и способен участвовать в иммунных реакциях. Субмембранный комплекс состоит из нитевидных белков. Они участвуют в движении клетки и ее частей.

Основные функции плазматической мембраны: барьерная, транспортная, рецепторная, двигательная, межклеточных взаимодействий и др. Барьерная функция состоит в том, что плазмолемма, одевая клетку, отграничивает ее от внешней среды, в результате чего вещества попадают в клетку избирательно. Рецепторная функция плазмолеммы осуществляется с помощью специальных мембранных белков и элементов гликокаликса. Рецепторы клетки разнообразны и многочисленны, что позволяет клеткам осуществлять взаимные контакты и иммунные реакции.

Цитоплазма - состоит из цитозоля (гиалоплазмы), органелл и включений. Цитозоль - это жидкая внутренняя среда клетки, составляет около половины ее объема. Помимо воды в цитозоле присутствуют ионы, множество химических соединений разной природы и макромолекулы белкового происхождения в разной стадии агрегации. Является средой, в которой находятся ядро и органеллы.

Органеллы - это постоянные составные части цитоплазмы, выполняющие определенные функции. Они бывают общего и специального значения. К общим органеллам относятся митохондрии, пластинчатый комплекс (аппарат Гольджи), эндоплазматическая сеть (гранулярная и агранулярная), рибосомы, центриоли, лизосомы, микротрубочки. К специальным органеллам относятся тонофибриллы, миофибриллы, нейрофибриллы, микроворсинки, реснички и жгутики.

Митохондрии - преобразователи энергии, занимают значительную часть цитоплазмы. Их количество в клетке измеряется сотнями. Представляют собой тельца различной формы, чаще цилиндрической, длиной в среднем около 2 мкм. Митохондрии имеют двойную мембрану. Наружная мембрана гладкая, проницаема для многих мелких молекул. Внутренняя мембрана образует складки (кристы), обладает избирательной проницаемостью. Полость митохондрий заполнена матриксом - коллоидным веществом с ферментами. Митохондрии участвуют в окислительно-восстановительных процессах и вырабатывают энергию.

Комплекс Гольджи - имеет вид стопки из 3-10 уплощенных и слегка изогнутых цистерн с расширенными концами, расположен вблизи ядра или над ним, принимает участие в концентрации секреторных продуктов, сортировке и упаковке секретов с образованием секреторных гранул.

Эндоплазматическая сеть. - состоит из цистерн, вакуолей и трубочек. Бывает двух видов: гранулярная (шероховатая) и агранулярная (гладкая). Гранулярная сеть на наружной поверхности содержит рибосомы, синтезирующие белки для плазматической мембраны, а также предназначенные для выведения из клетки, т.е. на экспорт путем экзоцитоза. Агранулярная сеть не связана с рибосомами, она синтезирует липиды и углеводы, является депо ионов кальция.

Рибосомы - мелкие округлые плотные тельца немембранного строения, в которых происходит синтез белка. Рибосома состоит из двух субъединиц: большой и малой, которые содержат различные типы рибосомных РНК и белки. Они подразделяются на митохондриальные и более крупные цитоплазматические. Цитоплазматические бывают свободными, расположенными в цитозоле, и связанными, находящимися в эндоплазматической сети (такая эндоплазматическая сеть называется гранулярной). Свободные рибосомы способны объединяться в группы и формировать полирибосомы. Полирибосомы, также как отдельные рибосомы, могут быть в свободном состоянии, а могут прикрепляться к эндоплазматической сети. Свободные полирибосомы синтезируют белки и ферменты для самой клетки, а полирибосомы гранулярной эндоплазматической сети - предназначенные для хранения или выведения из клетки (синтез на экспорт).

Лизосомы - окруженные мембраной округлые пузырьки разного размера и оптической плотности, содержат гидролитические ферменты и обеспечивают внутриклеточное переваривание веществ. Известно более 50 лизосомных ферментов, которые наиболее активно функционируют в кислой среде (рН-5, 0).

Микротрубочки - полые тонкие цилиндры, принимают участие в транспорте веществ внутри клетки и в движении клетки и ее частей: центросомы, ресничек и жгутиков.

Центриоли - относятся к органеллам, содержащим триплеты микротрубочек. Они участвуют в расхождении хромосом, мерцании ресничек, движении сперматозоидов. Между делениями клетки центриоли расположены вблизи ядра, они формируют клеточный центр (центросому), которая участвует в клеточном делении. При митозе пары центриолей расходятся к полюсам клетки и участвуют в образовании митотического веретена.

Специальные органеллы - это постоянные структуры, присущие клеткам определенных тканей. Реснички и жгутики - органеллы движения. Реснички хорошо развиты в клетках эпителия дыхательных путей и участков половых трактов. Жгутики есть только у сперматозоидов. Тонофибриллы, миофибриллы и нейрофибриллы - разновидности микрофибрилл, характерные для клеток разных видов тканей. Тонофибриллы развиты в эпителиях, где образуют скелет клеток. Миофибриллы развиты в мышечных тканях, они определяют сократимость мышечных клеток и волокон. Нейрофибриллы находятся в нервных клетках и участвуют в проведении нервного импульса. Микроворсинки являются выростами цитоплазмы. Они увеличивают всасывательную поверхность клеток и хорошо развиты в кишечном эпителии.

Включения - необязательные компоненты клетки, которые появляются и исчезают в зависимости от интенсивности обмена веществ. Включения имеют вид зерен, глыбок, капель или вакуолей различной величины и формы. Они могут быть трофическими (белковые, липидные, углеводные), пигментными, секретами и инкретами, которые накапливаются в железистых клетках. Экскреты - это конечные продукты жизнедеятельности клетки, подлежащие удалению из нее.

Ядро - необходимая составная часть клетки. Существуют клетки, у которых ядерный материал не отделен от протоплазмы. Такие клетки называются прокариотическими, к ним относятся бактерии и некоторые водоросли. Клетки с оформленным ядром называются эукариотическими. Форма ядер зависит от формы клеток. У плоских клеток, как правило, уплощенные ядра, у кубических - округлые, у вытянутых - веретенообразные. Встречаются сегментированные ядра (лейкоциты крови). Для каждого типа клеток характерно определенное соотношение между ядром и цитоплазмой. Ядро отвечает за хранение и передачу генетической информации и синтез белка. Оно состоит из ядерной оболочки (кариолеммы), хроматина, ядрышка и кариоплазмы.

Кариолемма - состоит из двух биологических мембран. Внутренняя мембрана гладкая, к ней прикрепляются нити хроматина. Наружная мембрана способна формировать выпячивания и отшнуровываться в цитоплазму. На ее поверхности расположены рибосомы. Для кариолеммы характерны поры диаметром 80-150 нм, через которые происходит избирательный транспорт веществ. Хроматин - имеет вид глыбок, нитей и скоплений, хорошо окрашивающихся основными красителями. Представляет собой соединение ДНК и белков или, другими словами, хромосомы в деконденсированном состоянии. Ядрышко - самый плотный участок ядра, состоящий из соединений РНК и белков и отвечающий за синтез рибосомной РНК и образование субъединиц рибосом. В ядрышке различают слабоокрашенный фибриллярный центр, фибриллирный компонент, где формируются предшественники рРНК, и гранулярный компонент, содержащий зрелых предшественников рибосомных субъединиц. Кариоплазма - (нуклеоплазма) - жидкая фаза ядра, где располагаются все его структуры. Содержит ядерный матрикс с большим количеством белков, ферментов, ядерных рецепторов и множество других молекул, образующих ассоциации - ядерные частицы.