Ферменты лизосом расщепляют полимерные соединения (белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, липиды) до мономеров, усваиваемых клеткой.
Мембрана лизосом очень прочная и препятствует проникновению собственных ферментов в цитоплазму клетки, но если лизосома повреждается, то разрушается и клетка. Лизосомы встречаются во всех клетках растений, животных и грибов.
Осуществляя переваривание различных органических частиц, лизосомы обеспечивают дополнительным «сырьем» химические и энергетические процессы в клетке. При голодании клетки лизосомы переваривают некоторые органоиды, не убивая клетку. Такое частичное переваривание обеспечивает клетке на какое-то время необходимый минимум питательных веществ. Иногда лизосомы переваривают целые клетки и группы клеток, что необходимо в процессах развития у животных. Примером может служить утрата хвоста при превращении головастика в лягушку.
К мембранам эндоплазматической сети прикреплено большое число рибосом- мельчайших органоидов клетки, состоящих из р-РНК и белка. На рибосомах происходит синтез белков.Затем вновь синтезированные белки поступают в систему полостей и канальцев, по которым перемещаются внутри клетки.
В цитоплазме клетки есть и свободные, не прикрепленные к мембранам эндоплазматической сети рибосомы. Как правило, они располагаются группами, на них тоже синтезируются белки, используемые самой клеткой.
В цитоплазме клеток животных и растений расположены энергетические органоиды - митохондрии(от греч. «митос» - нить, «хондрион» - зерно).
Форма митохондрий различна, они могут быть овальными, палочковидными, нитевидными со средним диаметром 1 мкм и длиной 7 мкм. Число митохондрий зависит от активности клетки и может достигать десятка тысяч в летательных мышцах насекомых.
Внутреннее строение митохондрий (рис. 5.10.-№12) изучено с помощью электронного микроскопа.
Рис. 5.10. Митохондрии в клетке
Рис. 5.11. Схема строения митохондрии
Снаружи митохондрии ограничены внешней мембраной, сходной по строению с плазматической мембраной. Внутренняя мембрана образует многочисленные складки - кристы. Внутри митохондрии находятся особые РНК, ДНК и рибосомы. В мембраны встроены ферменты, с помощью которых в митохондрии происходит преобразование энергии пищевых веществ в энергию АТФ, необходимую для жизнедеятельности клетки.
Пластиды - органоиды, свойственные только клеткам растений. Существуют три вида пластид: зеленые хлоропласты, цветные (но не зеленые) хромопласты и бесцветные лейкопласты.
Хлоропласты(рис.5.12.) осуществляют фотосинтез. По форме хлоропласт напоминает диск диаметром с двойной мембраной - наружной и внутренней.
Рис. 5.12. Схема строения хлоропласта
Внутри хлоропласта имеются ДНК, рибосомы и мембранные структуры - граны, связанные между собой и с внутренней мембраной хлоропласта. В мембранах гран находится хлорофилл. Благодаря хлорофиллу в хлоропластах происходит превращение энергии солнечного света в химическую энергию АТФ. Энергия АТФ используется в хлоропластах для синтеза органических соединений, в первую очередь углеводов.
Хромопласты содержат пигменты красного и желтого цвета и придают различным частям растений красную и желтую окраску. Например, корень моркови, плоды томатов, ягоды рябины. Сочетание хромопластов, содержащих разные пигменты, создает большое разнообразие окрасок цветков и плодов растений.
Лейкопласты - место накопления запасного питательного вещества - крахмала. Особенно много лейкопластов в клетках клубней картофеля. На свету лейкопласты могут превращаться в хлоропласты (в результате чего клубни картофеля зеленеют). Осенью хлоропласты превращаются в хромопласты и зеленые листья, плоды желтеют и краснеют.
Многие клетки одноклеточных и многоклеточных организмов обладают способностью к движению. В жидкой среде перемещение клеток осуществляется движением жгутикови ресничек(рис. 5.13- № 2; №8; №11).
Рис. 5.13.Органы движения – реснички и жгутики:
№2 - бактерии (кокки, кишечная палочка, спириллы со жгутиками на концах тела);
№8 – инфузория с ресничками; №11 - жгутиконосец.
Жгутики отличаются от ресничек лишь длиной. Так, сперматозоиды млекопитающих имеют по одному жгутику длиной до 100 мкм. Реснички короче жгутиков более чем в 10 раз, на одну клетку приходится несколько тысяч ресничек.
Клеточное движение обеспечивается цитоскелетом, состоящим из микротрубочек, микронитей и клеточного центра.
Микротрубочки - это длинные полые цилиндры диаметром 25 нм, стенки которых состоят из белков. Из параллельно расположенных микротрубочек состоят жгутики и реснички клеток животных и растений.
Микронити - очень тонкие структуры, состоящие из тысяч молекул белка, соединенных друг с другом. В мышечных клетках они входят вместе с другими белковыми нитями в комплексы, обеспечивающие сокращение этих клеток.
Клеточный центр располагается около ядра и принимает участие в делении клетки. В клетках животных он содержит центриоль (рис.5.14 - №3).
Рис. 5.14. Центриоль (№3)
Центриоль - парное образование. Каждая из двух гранул, состоящих из микротрубочек и расположенных перпендикулярно друг к другу.
Включения- непостоянные структуры цитоплазмы, содержат запасные питательные вещества (крахмал, белки, сахара, жиры) или продукты жизнедеятельности клетки.
В растительных клетках запасные питательные вещества накапливаются и в вакуолях - мембранных мешках с водным раствором солей и органических соединений.
Ядро клетки имеет форму шара с диаметром от 3 до 10 мкм (рис.5.15.№8).
Рис. 5.15. Ядро клетки
Рис. 5.16 Ядерная оболочка клетки (№10)
Ядро окружено оболочкой с порами, состоящей из двух мембран, каждая из которых подобна плазматической мембране. Через поры происходит активный обмен веществами между ядром и цитоплазмой.
В ядре хранится наследственная информация о всех признаках и свойствах данной клетки, о процессах, которые должны протекать в ней (например, синтез белка), и о признаках организма в целом. Информация записана в молекулах ДНК, которые являются основной частью хромосом. В состав хромосом входят различные белки. В период между делениями клетки хромосомы - длинные, тонкие нити, увидеть которые можно только в электронный микроскоп. Хромосомы в световом микроскопе хорошо различимы при делении клетки, когда они скручиваются в спираль, при этом укорачиваясь и утолщаясь.
В ядре всегда присутствует одно или несколько ядрышек (рис. 5.17.- №9), в которых образуются рибосомы.
Рис. 5.17. Ядрышко клетки
Ядро благодаря наличию в нем хромосом, содержащих наследственную информацию, выполняет функции центра, управляющего всей жизнедеятельностью и развитием клетки.
Интересно.
В ядре клеток заключены хромосомы, которые содержат ДНК - хранилище наследственной информации. Этим определяется ведущая роль клеточного ядра в наследственности. Данное важнейшее положение современной биологии доказано рядом точных опытов. Например: в Средиземном море обитает несколько видов одноклеточных зеленых водорослей - ацетабулярий. Они состоят из тонких стебельков, на верхних концах которых располагаются шляпки. По форме шляпок различают виды ацетабулярий. В нижнем конце стебелька ацетабулярии находится ядро.
У ацетабулярии одного вида искусственно удалили шляпку и ядро, а к стебельку подсадили ядро, извлеченное у ацетабулярии другого вида. Что же оказалось? Через некоторое время на водоросли с подсаженным ядром образовалась шляпка, характерная для того вида, которому принадлежало пересаженное ядро (рис. 5.18.).
Рис. 5.18. Схема опыта с ацетабулярией. А и Б - разные виды ацетабулярий.
В цитоплазме также существуют органоиды (хлоропласты и митохондрии), содержащие ДНК и способные передавать наследственную информацию.