Презентация на тему «Строение клетки»

Слайд 1. Строение клетки

• Клетка как элементарная структурно-функциональная единица живого: мембраны, органоиды и ядро

Доклад: Здравствуйте! Тема моей презентации — «Строение клетки». Клетка считается элементарной единицей живого: именно на этом уровне впервые проявляются все свойства жизни — обмен веществ, рост, раздражимость и размножение. Сегодня мы разберём, из каких частей построена клетка, чем отличаются прокариоты от эукариот и как устроены растительная и животная клетки.

Слайд 2. Содержание

• Введение
• Открытие клетки: хронология
• Создатели клеточной теории
• Положения клеточной теории
• Прокариоты и эукариоты
• Прокариотическая клетка
• Эукариотическая клетка
• Плазматическая мембрана
• Транспорт веществ через мембрану
• Цитоплазма и цитоскелет
• Ядро — хранилище наследственности
• Эндоплазматическая сеть и рибосомы
• Аппарат Гольджи
• Лизосомы, вакуоли и пероксисомы
• Митохондрии
• Пластиды и хлоропласты
• Растительная и животная клетка
• Химический состав клетки
• Клеточный цикл
• Выводы
• Список литературы

Доклад: Работа выстроена от общего к частному. Сначала я расскажу об истории открытия клетки и о клеточной теории, затем перейду к двум типам клеточной организации, после чего последовательно разберу мембрану, ядро и каждый органоид. Завершим сравнением растительной и животной клетки, химическим составом и клеточным циклом.

Слайд 3. Введение

• Клетка — элементарная структурно-функциональная единица живого: вне клетки известные формы жизни не существуют.
• Строение клетки — фундамент современной биологии, медицины и биотехнологии: большинство лекарств действует на конкретные органоиды и мембранные белки.
• Все организмы — от бактерии до человека — построены по единому клеточному плану, различаясь лишь деталями организации.
• Тело взрослого человека образовано примерно 30 триллионами клеток более чем 200 различных типов.

Доклад: Актуальность темы очевидна: вне клетки известные нам формы жизни просто не существуют. Понимание клеточного строения — фундамент медицины и биотехнологии, ведь большинство современных лекарств действует на конкретные мембранные белки и органоиды. Обратите внимание на масштаб: тело взрослого человека образовано примерно тридцатью триллионами клеток более чем двухсот различных типов.

Слайд 4. Открытие клетки: хронология

• Клетку удалось увидеть только с появлением увеличительных приборов: микроскоп открыл науке целый уровень организации живого.
• От первого наблюдения среза пробки до законченной клеточной теории прошло почти два столетия.
• 1665 — Роберт Гук описал «ячейки» пробки
• 1674 — Антони ван Левенгук увидел живые микроорганизмы
• 1831 — Роберт Броун открыл клеточное ядро
• 1838 — Шлейден доказал клеточное строение растений
• 1839 — Шванн обобщил клеточную теорию
• 1858 — Вирхов: «каждая клетка от клетки»

Доклад: История открытия клетки начинается в 1665 году, когда Роберт Гук рассмотрел под своим микроскопом тонкий срез пробки и увидел правильные ячейки, которые назвал клетками. Через девять лет Антони ван Левенгук впервые наблюдал живые микроорганизмы. Затем последовали открытие ядра Робертом Броуном в 1831 году и работы Шлейдена и Шванна, а точку в 1858 году поставил Вирхов своей знаменитой формулой «каждая клетка от клетки».

Слайд 5. Создатели клеточной теории

• Роберт Гук, 1635–1703, Ввёл сам термин «клетка», рассмотрев под микроскопом срез пробки в 1665 году.
• Маттиас Якоб Шлейден, 1804–1881, Немецкий ботаник, показал, что все ткани растений построены из клеток.
• Теодор Шванн, 1810–1882, Распространил клеточный принцип на животных и сформулировал клеточную теорию.
• Рудольф Вирхов, 1821–1902, Дополнил теорию положением «каждая клетка происходит от клетки».

Доклад: На этом слайде — учёные, создавшие клеточную теорию. Роберт Гук подарил науке сам термин, Маттиас Шлейден доказал клеточное строение растений, Теодор Шванн распространил этот принцип на животных и свёл наблюдения в единую теорию. Рудольф Вирхов добавил ключевое положение о том, что новая клетка возникает только делением уже существующей, окончательно похоронив идею самозарождения.

Слайд 6. Положения клеточной теории

• Клетка — наименьшая единица строения, жизнедеятельности и развития всех живых организмов.
• Клетки всех организмов сходны по строению, химическому составу и основным проявлениям обмена веществ.
• Каждая новая клетка образуется только делением материнской клетки, а не возникает заново из неживого вещества.
• В многоклеточном организме клетки специализированы, объединены в ткани и органы и подчинены общей регуляции.

Доклад: Современная клеточная теория опирается на четыре положения. Первое: клетка — наименьшая единица строения и жизнедеятельности. Второе: клетки всех организмов принципиально сходны по строению и обмену веществ, что доказывает единство происхождения живого. Третье: новая клетка образуется только делением материнской. Четвёртое: в многоклеточном организме клетки специализированы и подчинены общей регуляции.

Слайд 7. Прокариоты и эукариоты

• Всё клеточное разнообразие делится на два типа организации, различающихся прежде всего наличием оформленного ядра.
• Оформленного ядра нет, наследственный материал лежит в нуклеоиде
• Кольцевая молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты без белков-гистонов
• Мембранных органоидов нет, есть только впячивания мембраны — мезосомы
• Мелкие рибосомы (70 единиц Сведберга), размер 0,5–5 микрометров
• Примеры: бактерии и археи
• Ядро отделено от цитоплазмы двойной ядерной оболочкой
• Линейные хромосомы из дезоксирибонуклеиновой кислоты и белков-гистонов
• Развитая система мембранных органоидов и цитоскелет
• Крупные рибосомы (80 единиц Сведберга), размер 10–100 микрометров
• Примеры: растения, животные, грибы и простейшие

Доклад: Всё клеточное разнообразие делится на два типа организации, и главный признак деления — наличие оформленного ядра. У прокариот наследственный материал лежит прямо в цитоплазме, в области нуклеоида, мембранных органоидов у них нет, а размеры не превышают нескольких микрометров. У эукариот есть ядро, развитая система мембран, цитоскелет и клетки на порядок крупнее. Обратите внимание и на разницу в рибосомах — она лежит в основе действия многих антибиотиков.

Слайд 8. Прокариотическая клетка

• Снаружи клетка одета жёсткой стенкой из муреина, которая держит форму и защищает от разрыва при осмосе.
• Наследственная информация — одна кольцевая хромосома в области нуклеоида, часто плюс мелкие плазмиды.
• Дыхательные и фотосинтетические ферменты закреплены прямо на плазматической мембране и её впячиваниях.
• Движение обеспечивает жгутик, а прикрепление к поверхностям — тонкие ворсинки-пили.

Доклад: Перед вами электронная микрофотография кишечной палочки — классического представителя прокариот. Снаружи такая клетка одета жёсткой стенкой из муреина, которая держит форму и не даёт клетке лопнуть при поступлении воды. Дыхательные ферменты у бактерий закреплены прямо на плазматической мембране, поскольку митохондрий нет. Хорошо заметны вытянутая палочковидная форма и делящаяся клетка в центре кадра.

Слайд 9. Эукариотическая клетка

• Поверхностный аппарат — плазмалемма с надмембранным гликокаликсом и подмембранным слоем
• Цитоплазма — гиалоплазма, органоиды и непостоянные включения
• Ядерный аппарат — оболочка, хроматин, ядрышко и ядерный сок

Доклад: Эукариотическую клетку удобно рассматривать как единство трёх частей. Поверхностный аппарат — это плазмалемма вместе с надмембранным гликокаликсом и подмембранным белковым слоем. Цитоплазма включает вязкую гиалоплазму, органоиды и непостоянные включения. Ядерный аппарат объединяет оболочку, хроматин, ядрышко и ядерный сок. Все три части работают согласованно, и повреждение любой из них нарушает жизнь клетки целиком.

Слайд 10. Плазматическая мембрана

• Основа мембраны — двойной слой фосфолипидов толщиной около 7–10 нанометров: головки обращены к воде, хвосты — внутрь.
• По жидкостно-мозаичной модели Сингера и Николсона белки плавают в липидном слое, образуя каналы, насосы и рецепторы.
• Углеводные цепи гликопротеинов и гликолипидов формируют гликокаликс — «паспорт» клетки для узнавания и сцепления.
• Главное свойство мембраны — избирательная проницаемость: она сама решает, что впустить и что вывести.

Доклад: На схеме — жидкостно-мозаичная модель мембраны, предложенная Сингером и Николсоном. Основу составляет двойной слой фосфолипидов толщиной всего семь-десять нанометров: гидрофильные головки обращены к воде, гидрофобные хвосты спрятаны внутрь. В этот подвижный слой погружены белки — каналы, насосы и рецепторы. Снаружи видны углеводные цепи гликокаликса, по которым клетки узнают друг друга.

Слайд 11. Транспорт веществ через мембрану

• Способ переноса зависит от размера частицы и от того, нужна ли для перемещения энергия молекул аденозинтрифосфата.
• простая диффузия
• осмос воды
• облегчённая диффузия
• без затрат энергии
• натрий-калиевый насос
• кальциевый насос
• протонная помпа
• против градиента
• фагоцитоз
• пиноцитоз
• экзоцитоз
• крупные частицы

Доклад: Мембрана избирательно проницаема, и способ переноса зависит от размера частицы и от того, нужна ли энергия. Пассивный перенос идёт по градиенту концентрации и энергии не требует — это диффузия, осмос и облегчённая диффузия через белковые каналы. Активный перенос работает против градиента и расходует аденозинтрифосфат: классический пример — натрий-калиевый насос. Крупные частицы клетка захватывает и выводит целыми пузырьками.

Слайд 12. Цитоплазма и цитоскелет

• Гиалоплазма — вязкая коллоидная среда клетки, в которой идут реакции обмена веществ
• Микрофиламенты — актиновые нити около 7 нанометров, отвечают за форму и движение клетки
• Промежуточные филаменты — прочные волокна около 10 нанометров, дают механическую устойчивость
• Микротрубочки — полые трубки из тубулина диаметром 25 нанометров, строят веретено деления
• Включения — непостоянные структуры: капли жира, зёрна крахмала и гликогена

Доклад: Цитоплазма — это не однородный раствор, а сложно организованная среда. Гиалоплазма служит местом реакций обмена, а форму и механическую прочность клетке придаёт цитоскелет из трёх типов структур. Микрофиламенты из актина отвечают за движение, промежуточные филаменты — за устойчивость к растяжению, а микротрубочки из тубулина строят веретено деления и служат «рельсами» для внутриклеточного транспорта. Включения — это временные запасы: капли жира, зёрна крахмала и гликогена.

Слайд 13. Ядро — хранилище наследственности

• Ядро окружено двойной оболочкой с ядерными порами, через которые идёт обмен с цитоплазмой: за минуту сквозь пору проходят тысячи молекул.
• В неделящейся клетке наследственный материал существует в виде хроматина — комплекса дезоксирибонуклеиновой кислоты с белками-гистонами.
• Перед делением хроматин спирализуется в хромосомы; в клетке человека их 46, общая длина нитей — около двух метров.
• Ядрышко — незамкнутая плотная зона, где собираются субъединицы рибосом.

Доклад: На снимке — ядра клеток, окрашенные флуоресцентным красителем; хорошо видно, что в одной из клеток хромосомы уже сконденсировались перед делением. Ядро окружено двойной оболочкой с порами, через каждую из которых за минуту проходят тысячи молекул. В покое наследственный материал существует как хроматин, а перед делением спирализуется в хромосомы: у человека их сорок шесть, а общая длина нитей достигает двух метров. Ядрышко — место сборки рибосом.

Слайд 14. Эндоплазматическая сеть и рибосомы

• Синтез белка и синтез липидов идут рядом: рибосомы собирают полипептид, а мембранная сеть сразу его обрабатывает и транспортирует.
• Немембранные органоиды из двух субъединиц
• Собраны из рибосомной кислоты и белков
• Свободные рибосомы работают на нужды самой клетки
• Связанные с мембраной — на экспорт и мембраны
• Собирают полипептид по матричной рибонуклеиновой кислоте
• Система канальцев и цистерн, связанная с оболочкой ядра
• Шероховатая сеть усеяна рибосомами и синтезирует белки
• Гладкая сеть строит липиды и обезвреживает токсины
• В мышечных клетках запасает ионы кальция
• Отделяет транспортные пузырьки к аппарату Гольджи

Доклад: Синтез белка и синтез липидов в клетке идут бок о бок. Рибосомы — немембранные органоиды из двух субъединиц — собирают полипептидную цепь по матричной рибонуклеиновой кислоте. Свободные рибосомы работают на нужды самой клетки, а связанные с мембраной — на экспорт. Эндоплазматическая сеть при этом играет роль конвейера: шероховатая часть обрабатывает белки, гладкая строит липиды и обезвреживает токсины, а в мышечных клетках ещё и запасает кальций.

Слайд 15. Аппарат Гольджи

• Стопка из 4–8 уплощённых мембранных цистерн — диктиосома; открыт Камилло Гольджи в 1898 году.
• Принимающая сторона обращена к эндоплазматической сети, отдающая — к плазматической мембране.
• Здесь белки достраиваются углеводами, сортируются и упаковываются в пузырьки с точным «адресом».
• Аппарат Гольджи производит лизосомы, а у растений — материал для новой клеточной стенки.

Доклад: Аппарат Гольджи, открытый Камилло Гольджи в 1898 году, представляет собой стопку из четырёх-восьми уплощённых цистерн. На схеме видно, как транспортные пузырьки подходят к принимающей стороне и отпочковываются от отдающей. Здесь белки достраиваются углеводами, сортируются и упаковываются с точным адресом доставки. Именно аппарат Гольджи производит лизосомы, а у растений — материал для новой клеточной стенки.

Слайд 16. Лизосомы, вакуоли и пероксисомы

• Одномембранные пузырьки решают в клетке задачи переваривания, запасания и обезвреживания.
• 40+ — ферментов в лизосоме — Гидролазы активны в кислой среде и расщепляют белки, липиды, углеводы и нуклеиновые кислоты.
• 90 % — объёма растительной клетки — Столько занимает центральная вакуоль с клеточным соком, создающая тургорное давление.
• 2 000 — молекул в секунду — С такой скоростью каталаза пероксисом разлагает ядовитую перекись водорода на воду и кислород.

Доклад: Три группы одномембранных пузырьков решают разные задачи. Лизосома содержит более сорока гидролитических ферментов, работающих в кислой среде и способных переварить практически любое органическое вещество. Центральная вакуоль растительной клетки может занимать до девяноста процентов её объёма и создаёт тургорное давление, благодаря которому лист держит форму. Пероксисомы обезвреживают перекись водорода: их каталаза — один из самых быстрых ферментов в природе.

Слайд 17. Митохондрии

• Двумембранный органоид: наружная мембрана гладкая, внутренняя образует складки-кристы, увеличивающие рабочую площадь в десятки раз.
• На кристах идёт кислородный этап дыхания: из одной молекулы глюкозы клетка получает до 30–32 молекул аденозинтрифосфата.
• Внутри матрикса лежат собственная кольцевая дезоксирибонуклеиновая кислота и рибосомы бактериального типа — довод в пользу симбиотического происхождения.
• Число митохондрий отражает нагрузку: в клетке сердечной мышцы их несколько тысяч, а в клетке кожи — десятки.

Доклад: Перед вами электронная микрофотография двух митохондрий: отчётливо видны наружная гладкая мембрана и внутренняя, собранная в складки-кристы. Именно на кристах идёт кислородный этап дыхания, дающий до тридцати двух молекул аденозинтрифосфата из одной молекулы глюкозы. В матриксе лежат собственная кольцевая дезоксирибонуклеиновая кислота и рибосомы бактериального типа — сильнейший довод в пользу симбиотической теории. Число митохондрий прямо отражает энергетические запросы клетки.

Слайд 18. Пластиды и хлоропласты

• Пластиды бывают трёх видов: зелёные хлоропласты, окрашенные хромопласты и бесцветные лейкопласты, запасающие крахмал.
• Хлоропласт окружён двумя мембранами, а внутри строма пронизана тилакоидами, собранными в стопки-граны.
• В мембранах тилакоидов находится хлорофилл, улавливающий свет; в клетке листа насчитывают от 20 до 100 хлоропластов.
• Как и митохондрии, хлоропласты имеют собственную дезоксирибонуклеиновую кислоту и делятся независимо от клетки.

Доклад: На микрофотографии — клетки листа мха, заполненные зелёными хлоропластами. Пластиды бывают трёх видов: зелёные хлоропласты, окрашенные хромопласты, придающие цвет плодам и лепесткам, и бесцветные лейкопласты, запасающие крахмал. Хлоропласт окружён двумя мембранами, а внутри строма пронизана тилакоидами, собранными в стопки-граны, где и работает хлорофилл. Как и митохондрии, хлоропласты имеют собственный наследственный материал и делятся самостоятельно.

Слайд 19. Растительная и животная клетка

• Общий план строения совпадает, различия связаны с питанием и опорой.
• Растение кормится светом и нуждается в жёсткой оболочке, животная клетка подвижна и питается готовыми веществами.

Доклад: Таблица подводит итог сравнению двух типов эукариотических клеток. Общий план строения у них совпадает, а различия объясняются способом питания и опорой. Растение кормится светом, поэтому имеет хлоропласты, и нуждается в жёсткой целлюлозной стенке и крупной вакуоли. Животная клетка подвижна, питается готовыми органическими веществами, стенки не имеет, зато обладает клеточным центром с центриолями. Различаются и запасные углеводы: крахмал против гликогена.

Слайд 20. Химический состав клетки

• Около 98 процентов массы клетки приходится на четыре элемента: кислород, углерод, водород и азот.
• Вода — среда всех реакций, поэтому её доля наибольшая.

Доклад: По химическому составу клетка примерно на семьдесят процентов состоит из воды — именно она служит средой для всех реакций и растворителем. На белки приходится около пятнадцати процентов: это и ферменты, и строительный материал, и переносчики. Липиды и нуклеиновые кислоты дают примерно по пять процентов, углеводы и минеральные соли — остальное. При этом почти вся масса клетки складывается всего из четырёх элементов: кислорода, углерода, водорода и азота.

Слайд 21. Клеточный цикл

• Клеточный цикл — время от появления клетки до её собственного деления.
• Большую часть цикла занимает интерфаза: клетка растёт и удваивает наследственный материал.
• В синтетический период каждая хромосома получает вторую хроматиду.
• Митоз распределяет копии поровну, поэтому дочерние клетки идентичны материнской.
• Сбой контрольных точек цикла ведёт к неограниченному делению и опухолевому росту.
• Пресинтетический период
• Синтетический период
• Постсинтетический период
• Митоз

Доклад: Жизнь клетки подчинена клеточному циклу — периоду от её появления до собственного деления. Большую часть времени занимает интерфаза, где в пресинтетическом периоде клетка растёт, в синтетическом удваивает дезоксирибонуклеиновую кислоту, а в постсинтетическом готовится к делению. Завершает круг митоз, распределяющий копии поровну, поэтому дочерние клетки идентичны материнской. Сбой контрольных точек цикла ведёт к неограниченному делению и опухолевому росту.

Слайд 22. Выводы

• Клетка — целостная система, где каждый органоид выполняет свою задачу, а работа всех согласована мембранами и цитоскелетом.
• Разделение на прокариот и эукариот отражает главный рубеж в эволюции: появление ядра и мембранных органоидов.
• Растительная и животная клетки строятся по общему плану, а различия объясняются способом питания и опорой.
• Знание строения клетки лежит в основе диагностики, генной инженерии и создания лекарств направленного действия.

Доклад: Подведём итоги. Клетка — целостная система, в которой каждый органоид выполняет свою задачу, а согласованность работы обеспечивают мембраны и цитоскелет. Разделение живого на прокариот и эукариот отражает главный рубеж эволюции — появление ядра и мембранных органоидов. Растительная и животная клетки строятся по общему плану, а их различия объясняются способом питания. Именно знание строения клетки лежит в основе диагностики, генной инженерии и создания лекарств направленного действия.

Слайд 23. Список литературы

• Альбертс, Б. Молекулярная биология клетки : в 3 томах. Том 1 / Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис [и др.]. — Москва ; Ижевск : Институт компьютерных исследований, 2013. — 808 с.
• Заварзин, А. А. Основы общей цитологии : учебное пособие / А. А. Заварзин, А. Д. Харазова. — Ленинград : Издательство Ленинградского университета, 1982. — 240 с.
• Кузнецов, С. Л. Гистология, цитология и эмбриология : учебник / С. Л. Кузнецов, Н. Н. Мушкамбаров. — Москва : Медицинское информационное агентство, 2016. — 640 с.
• Пехов, А. П. Биология с основами экологии : учебник / А. П. Пехов. — Санкт-Петербург : Лань, 2011. — 688 с.
• Ченцов, Ю. С. Введение в клеточную биологию : учебник для вузов / Ю. С. Ченцов. — 4-е издание, переработанное и дополненное. — Москва : Академкнига, 2004. — 495 с.

Доклад: При подготовке работы я опирался на классические учебники и руководства по цитологии и клеточной биологии. Основой послужили трёхтомник Брюса Альбертса «Молекулярная биология клетки», «Введение в клеточную биологию» Юрия Сергеевича Ченцова, а также учебники по гистологии и общей биологии. Все источники приведены по алфавиту и оформлены по действующему стандарту библиографического описания.

Слайд 24. Спасибо за внимание!

Доклад: На этом моё выступление завершено. Мы прошли путь от первого наблюдения Роберта Гука до современной картины клетки как сложнейшей саморегулирующейся системы. Благодарю за внимание и готов ответить на ваши вопросы.