Чтобы клетка представляла собой единую систему, необходимо, чтобы все её части — цитоплазма, ядро, органоиды — удерживались вместе. Для этого в процессе эволюции развилась клеточная мембрана, которая, окружая каждую клетку, отделяет её от внешней среды. Наружная мембрана защищает внутреннее содержимое клетки — цитоплазму и ядро — от повреждений, поддерживает постоянную форму клетки, обеспечивает связь клеток между собой, избирательно пропускает внутрь клетки необходимые вещества и выводит из клетки продукты обмена.
Специальные белки образуют тончайшие каналы, по которым внутрь клетки или из неё могут проходить ионы калия, натрия, кальция и некоторые другие ионы, имеющие маленький диаметр. Однако более крупные частицы через мембранные каналы пройти не могут. Молекулы пищевых веществ — белки, углеводы, липиды — попадают в клетку при помощи фагоцитоза. В том месте, где пищевая частица прикасается к наружной мембране клетки, образуется впячивание, и частица попадает внутрь клетки, окружённая мембраной. Этот процесс называется фагоцитозом.
Набор хромосом, содержащийся в клетках того или иного вида организмов, получил название кариотипа. Перед делением клетки хромосомы спирализуются и становятся хорошо различимыми в световой микроскоп. При их рассмотрении становится очевидно, что число хромосом в клетках двух видов животных или растений одинаково, то различимыми будут размеры, форма, место расположения центромеры, т.е. кариотип всегда неповторим.
Рибосомы — это небольшие шарообразные органоиды. Образованы они рибонуклеиновыми кислотами и белками. Каждая рибосома состоит из нескольких частей. Рибосомы формируются в ядрышках ядра, а затем выходят в цитоплазму, где и начинают выполнять свою функцию — синтез белка. Подсчитано, что на синтез крупной молекулы ДНК уходит всего около двух мину. Клетке же необходима не одна, а много молекул белка. Поэтому, как только рибосома, первой начавшая синтез белка на молекуле и-РНК, продвигается вперёд, тут же на эту и-РНК нанизывается вторая рибосома, которая начинает синтезировать такой же белок. На ту же и-РНК может быть нанизана и третья, и четвёртая рибосома, и т. Таким образом, в рибосомах происходит формирование аминокислотной цепочки белка. Этот процесс называется трансляцией.
Рибосомы состоят из двух субъединиц — большой и малой. Каждая субъединица является комплексом р-РНК с белками. Рибосомы формируются в области ядрышек ядра, а затем через ядерные поры выходят в цитоплазму. Они осуществляют синтез белков, а именно — сборку молекул белков из аминокислот, доставляемых к рибосоме т-РНК. Рибосомы могут находиться в цитоплазме во взвешенном состоянии, но чаще они располагаются группами на поверхности ЭПС клетки.
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, фагоцитозный пузырёк, в котором находится пищевая частица, должен слиться с лизосомой. Лизосома — это маленький мембранный пузырёк диаметром 0,4 — 1 мкм, содержащий около 50 разных видов пищеварительных ферментов, способных расщеплять белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты. Все эти ферменты находятся в лизосомах в неактивном состоянии, иначе бы они разрушили мембрану лизосомы, вышли бы в цитоплазму и переварили бы содержимое самой клетки. Формируются лизосомы в комплексе Гольджи, где накапливаются пищеварительные ферменты.
Этапами биосинтеза считаются: транскрипция — снятие информации в ДНК молекулой и-РНК, трансляция — снятие информации с и-РНК молекулами т-РНК, формирование полипептидной цепи, окончание синтеза посредством стоп-кодонов.
В большинстве растительных клеток, а также в клетках некоторых грибов (например, дрожжей) вместо гликолиза происходит спиртовое брожение: молекула глюкозы в анаэробных условиях превращается в этиловый спирт и СО2.
Гидроксид-радикал — это чрезвычайно неустойчивое химическте соединение, поэтому, только образовавшись, оно самопроизвольно преврашается в воду и свободный кислород, выделяемый растением во внешнюю среду: 4ОН∙ =2Н2О + О2∙.
Таким образом, кислород, которым дышит подавляющее большинство живых организмов на Земле, представляет собой побочный продукт фотосинтеза, образующийся вследствие фотолиза воды.
Во время световой фазы образуются богатые энергией молекулы и ионы водорода, необходимые для темновой фазы фотосинтеза.
Это этап, на котором энергия света, поглощённая хлорофиллом, преобразуется в электрохимическую энергию в цепи переноса электронов. Осуществляется на свету, в мембранах гран при участии белков — переносчиков и АТФ-синтетазы.
Реакции, вызываемые светом, происходят на фотосинтетических мембранах гран хлоропластов:
1) возбуждение электронов хлорофилла квантами света и их переход на более высокий энергетический уровень;
2) восстановление акцепторов электронов — НАДФ+ до НАДФ • Н;
2Н+ + 4е- +НАДФ+→НАДФ•Н;
3) фотолиз воды, происходящий при участии квантов света: 2Н2О→4Н+ + 4е- +О2
Данный процесс происходит внутри тилакоидов — складках внутренней мембраны хлоропластов. Из тилакоидов формируются граны — стопки мембран.
Результатами световых реакций являются: фотолиз воды с образованием свободного кислорода, синтез АТФ, восстановление НАДФ+ до НАДФ • Н. Таким образом, свет нужен только для синтеза АТФ и НАДФ • Н.
Если световая фаза может протекать только при освещении растения, то реакции темновой фазы протекают независимо от света. Эти реакции осуществляются в строме (пространство между гранами) хлоропластов, куда из тилакоидов поступают богатые энергией вещества: НАДФ•Н и АТФ. В процессе этой фазы происходит захват специальным веществом молекул углекислого газа (СО2) из внешней среды, который растение получает через устьица. Путём целого ряда последовательных биохимических превращений из углекислого газа и водорода образуется шестиуглеродный сахар — глюкоза и воспроизводится вещество, способное снова захватывать СО2. превращение углекислого газа в глюкозу в темновой фазе фотосинтеза получило название цикла Кальвина, по имени его открывателя.
Фазы митоза:
1.Удвоение ДНК в ядре делящейся клетки.
2.Образование хромосом с двумя хроматидами, разрушение ядерной оболочки.
3.Образование веретена деления, укорочение хромосом, формирование экваториальной пластинки.
4.Разденение хроматид и расхождение их к полюсам вдоль волокон веретена деления.
5.Исчезновение веретена деления, образование ядерных мембран, деспирализация хромосом.
6.Деление цитоплазмы и образование новых клеточных мембран. Образование двух идентичных дочерних клеток.
Митоз – это форма деления клеточного ядра. Следовательно, происходит только в эукариотических клетках. В результате митоза каждое из образующихся дочерних ядер получает тот же набор генов, который имела родительская клетка. В митоз могут вступать как диплоидные, так и гаплоидные ядра. Митоз состоит из нескольких последовательных фаз.