План урока:

Основные части и органоиды клетки, их строение и функции

Эукариотические и прокариотические клетки

Сходства и различия в строении клеток животных, растений и грибов

Основные части и органоиды клетки, их строение и функции

Как правило, клетки обладают микроскопическими размерами. Однако известны и очень крупные клетки, видимые невооруженным глазом. Величина клеток зависит от выполняемых ими функций. Так, яйцеклетки благодаря накоплению в них питательных веществ достигают больших размеров.

Растительные организмы имеют крупные размеры клеток у плодов, так как в них заключены вакуоли с клеточным соком. Они могут достигать 500 мкм. Большинство растительных клеток имеет размер 10-100 мкм.

Несмотря на все разнообразие клеток, в их строении можно выделить общие моменты.

Каждая клетка покрыта плазматической, или клеточной мембраной, которая отделяет внутреннее содержимое от окружающей среды. Клеточная мембрана представляет собой тонкую плотную пленку, обволакивающую всю клетку. Ее структуру составляют несколько слоев.

Внутренний слой состоит из двух рядов липидов, молекулы которых расположены гидрофобными концами вглубь мембраны, а гидрофильные концы обращены к внешней водной среде. В отдельных местах клеточная мембрана пронизана белковыми молекулами, некоторые из которых служат рецепторами, а другие обеспечивают транспорт веществ.

Познакомимся со строением клеточной мембраны на рисунке.

Клеточная мембрана выполняет ряд важных функций:

1. Разграничительная – ограничивает содержимое клетки от окружающей микросреды. Соответственно, обеспечивается сохранение различий между внутренними частями клетки и внешней средой.
2. Рецепторная – в мембрану встроены белки, являющиеся рецепторами. Они обеспечивают восприятие различных воздействий на поверхность клетки.
3. Транспортная – регулирование обмена различными веществами между клеткой и окружающей средой. Причем клеточная мембрана обладает полупроницаемостью, что обеспечивает избирательное поступление молекул и ионов.

Внутренним содержимым клетки является цитоплазма. Она представляет собой бесцветную, прозрачную жидкость, в которой располагаются все части клетки. Клеточная цитоплазма неоднородна, состоит она из гиалоплазмы и цитоскелета. Подробнее познакомимся на рисунке.  

Помимо клеточной мембраны и цитоплазмы важной составной частью любой эукариотической клетки является ядро.

Формы и размеры этой структуры очень изменчивы и зависят от вида организма, а также от типа и функционального состояния клетки. Оно может быть шаровидным, линзовидным, веретеновидным и многолопастным.

Общий план строения ядра одинаков у всех клеток.

Ядро отгорожено от цитоплазмы двойной мембраной или ядерной оболочкой. Все слои мембраны пронизаны многочисленными порами, через которые производится обмен веществ.

Содержимое ядра клетки получило название кариоплазма или ядерный сок. Это гелеобразное вещество заполняет пространство между структурами ядра и осуществляет связь между ними.

Внутри ядра находится ядрышко, представляющее округлую структуру. В клетке их может содержаться от 1 до 10, а например, у дрожжей, их нет совсем. В состав ядрышек входят белки, РНК и ДНК. Во время деления ядрышки разрушаются.

Помимо ядрышек в кариоплазме есть хроматин – комплекс ДНК и белка. Из него в процессе деления клетки формируются хромосомы.

Установлено, что каждый вид организмов имеет конкретное и постоянное количество хромосом в ядре клетки.

Набор хромосом, содержащийся в клетках, называется кариотипом.

В ядрах клетках тела, или соматических, содержится двойной набор хромосом. Такой кариотип имеет две одинаковые хромосомы и характерен для человека.

Ядра половых клеток имеют одинарный кариотип, то есть все хромосомы разные, нельзя встретить двух одинаковых.

Как мы уже убедились, ядро клетки имеет сложное строение. Какие же функции оно выполняет? Ядро является информационной системой клетки, местом хранения и воспроизводства наследственного материала. Оно служит центром управления обменом веществ клетки. Удаление этой структуры приводит к гибели клетки.

В цитоплазме расположены и другие составляющие клетки, получившие название органоиды.

Их принято делить на две группы, познакомимся с ними на схеме.

Рассмотрим строение и функции основных органоидов клетки.

1. Немембранные органоиды

1. Рибосомы расположены в цитоплазме клетке, а также есть на поверхности эндоплазматической сети. Данные структуры являются мелкими телами сферической формы, состав которых образован белком, а также РНК.

Рибосомы часто соединены по 5-70 штук, представляющих полисомы. Основной функцией рибосом считается синтез белка.

1. Клеточный центр представляет собой органоид клетки, состоящий из одной или двух мелких гранул – центриолей. Каждая центриоль – это цилиндрическое тельце, стенки которой состоят из параллельно расположенных трубочек. Основная функция клеточного центра – участие в делении клетки. В данном процессе центриоли расходятся в противоположные стороны и формируют полюса делящейся клетки.

Органоиды движения имеются у достаточного числа клеток. Такие органоиды движения как жгутики и реснички являются подвижными отростками цитоплазмы. Предназначены они для передвижения, а также для транспорта веществ. В состав этих структур входят микротрубочки. Внутри органоидов движения микротрубочки бьются друг о друга, тем самым обеспечивается перемещение клетки.

Клеточные включения являются непостоянными компонентами клетки в виде скопления каких-либо веществ. По исполняемым функциям можно выделить несколько видов клеточных включений. Познакомимся на рисунке.

1. Мембранные органоиды
2. Эндоплазматическая сеть считается системой связанных между собой полостей и канальцев, пронизывающих всю цитоплазму в клетке. Стенки каналов и полостей образованы простыми мембранами. По строению они различаются, поэтому выделяют два типа эндоплазматической сети: шероховатую и гладкую.

Шероховатая ЭПС представлена канальцами, на внешней поверхности которых располагаются рибосомы. Вних протекает синтез белка. На поверхности гладкой ЭПС находятся ферменты, обеспечивающие синтез жиров и углеводов.

Основной функцией эндоплазматической сети считается транспорт веществ, а также участие во внутриклеточном обмене. Немаловажной ролью считается синтез некоторых соединений, которые осуществляются структурами, расположенными на поверхности ЭПС.            

1. Комплекс Гольджи сооружен из мембран сложенных друг на друга. В его состав входит система трубочек с пузырьками на концах. В клетке комплекс Гольджи расположен возле ядра, либо рассеян по всей цитоплазме.

В комплексе Гольджи происходит накопление, преобразование веществ, их накопление в пузырьках и выведение за пределы клетки, а также важной функцией считается формирование лизосом.

1. Шаровидные образования в клетке, содержащие ферменты, получили название лизосомы. Соответственно, функцией лизосом считается расщепление веществ, бактерий, вирусов, а также отмерших органоидов.

1. Митохондрии бывают в форме палочек, зерен, гранул или нитей. Численность их в клетке может составлять 50-500. Строение митохондрии изучено электронным микроскопом. Рассмотрим его на рисунке.

Функцией митохондрий является окисление соединений с освобождением энергии. Эти органоиды считаются энергетическими центрами, в которых образуется АТФ.

Особенностью митохондрий считается их автономия, то есть они способны самостоятельно размножаться. Митохондрии обладают собственной ДНК, хотя она и отличается по составу от ДНК ядра.

1. В клетках растений находятся специальные органоиды – пластиды. Они разнообразны по форме и размерам, но чаще всего представляют собой овальные тельца.

Различают три вида клеточных пластид в зависимости от окраски.

Рассмотрим строение пластид на примере хлоропластов. Сверху эти органоиды покрыты оболочкой, состоящей из наружной и внутренней мембраны.

Пластиды, так же как ядро и митохондрии, имеют собственный генетический аппарат, под контролем которого происходит их размножение.

1. Еще одними органоидами клетки считаются крупные пузырьки, заполненные клеточным соком – вакуоли. Образуются они из пузырьков аппарата Гольджи или расширений ЭПС. Характерны они по большей части для растений и выполняют функцию хранения питательных веществ, которые используются, например, при прорастании семян.

В животной клетке эти органоиды отсутствуют, исключение простейшие. У этой группы существ можно отметить пищеварительные и сократительные вакуоли. Первые способствуют перевариванию веществ с помощью ферментов, расположенных в них. Сократительные вакуоли обеспечивают выведение продуктов распада.

Эукариотические и прокариотические клетки

Все известные живые организмы подразделяются на две группы. Познакомимся с ними на схеме.

Клетка прокариот имеет довольно простое строение.В прокариотической клетке не имеется истинного ядра, ядрышек и хромосом. Наследственный материал представлен одной нитью ДНК соединенной с белками. Данная структура получила название нуклеоид и является прототипом ядра у прокариотической клетки.

В строении структур прокариот можно выделить ряд особенностей:

1. Имеют жесткую клеточную стенку, а иногда и слизистую капсулу;
2. В прокариотической клетке нет внутренней мембраны, кроме впячивания оболочки. Здесь расположены ферменты принимающие участие в обмене веществ у прокариот;
3. Отсутствуют мембранные органоиды – митохондрии, ЭПС, хлоропласты, лизосомы, комплекс Гольджи, вакуоли.
4. Прокариотические клетки имеют лишь рибосомы, причем очень мелкие.

Строение прокариот приспособлено для выполнения элементарных процессов жизнедеятельности: обмен веществ, размножение и другие.

Особенностью этих организмов считается их существование в бескислородной среде, то есть они являются анаэробами. Получение энергии для процессов жизнедеятельности происходит при расщеплении других соединений. К примеру, некоторые бактерии анаэробы способны усваивать азот из воздуха.

Однако не все прокариоты считаются анаэробами, среди них можно выделить и аэробов. Эти организмы нуждаются в кислороде для своей жизнедеятельности.Аэробы используют кислород для клеточного дыхания и окисления веществ. Примером могут быть бациллы.

Для многих прокариот характерен процесс спорообразования. Познакомимся с основными стадиями образования спор на рисунке.

Споры обеспечивают прокариотам возможность переносить неблагоприятные условия.

Еще одним процессом, позволившим прокариотам сохраниться с древнейших времен, считается способность к очень быстрому размножению.

Основным способом размножения прокариот является деление клетки надвое, иногда встречается почкование и половой процесс – конъюгация.

Эукариотические клетки имеют более сложное строение. Наследственная информация сконцентрирована в хромосомах, которые представлены нитями ДНК и белковых молекул. Все это находится в оформленном ядре.

В эукариотической клетке имеются все органоиды, которые участвуют в выполнении разнообразных функций.

Более подробно на эукариотических клетках остановимся в следующем пункте.

Сходства и различия в строении клеток животных, растений и грибов

У всех эукариотических клеток существует ряд общих признаков:

Сходство и различие строения клеток эукариот отразим в таблице.

Сходством в строении клеток данных групп организмов является наличие плазматической мембраны, цитоплазмы, ядра, а также определенного набора органоидов.

Можно выделить черты сходства в строении клеток грибов и животных. В структурах этих существ имеется запасное вещество – гликоген, отсутствуют пластиды. Вакуоли мелкие или вовсе отсутствуют. Отличием клеток грибов является присутствие в клетки 2, а иногда и больше ядер.

Сходством растительной и животной клетки будет наличие одного ядра.

Растительная клетка имеет много различий. Для нее характерна крупная вакуоль и многочисленные пластиды, в которых локализованы фотосинтезирующие пигменты. Основным запасным продуктом является крахмал. Клеточная мембрана состоит преимущественно из целлюлозы.

Черты сходства клеток грибов и растений, а также животных свидетельствуют об общем происхождении. Однако, в ходе эволюции каждая группа организмов приспосабливались к условиям среды обитания. Соответственно начали появляться черты различия клеток животных, грибов и растений.