Все живые существа и организмы на состоят из клеток: растения, грибы, бактерии, животные, люди. Несмотря на минимальный размер, все функции целого организма выполняет клетка. Внутри нее протекают сложные процессы, от которых зависит жизнеспособность тела и работа его органов.
Вконтакте
Структурные особенности
Учёные занимаются изучением особенности строения клетки и принципов ее работы. Детально рассмотреть особенности структуры клетки можно только при помощи мощного микроскопа.
Все наши ткани — кожные покровы, кости, внутренние органы состоят из клеток, которые являются строительным материалом , бывают разных форм и размеров, каждая разновидность выполняет определённую функцию, но основные особенности их строения сходны.
Сначала выясним, что лежит в основе структурной организации клеток . В ходе проведенных исследований ученые установили, что клеточным фундаментом является мембранный принцип. Получается, что все клетки образованы из мембран, которые состоят из двойного слоя фосфолипидов, куда с наружной и внутренней стороны погружены молекулы белков.
Какое свойство характерно для всех типов клеток: одинаковое строение, а также функционал — регулирование процесса обмена веществ, использование собственного генетического материала (наличие и РНК ), получение и расход энергии.
В основе структурной организации клетки выделяются следующие элементы, выполняющие определенную функцию:
- мембрана — клеточная оболочка, состоит из жиров и протеинов. Ее основная задача – отделять вещества, находящиеся внутри, от внешней среды. Структуру имеет полупроницаемую: способна пропускать и оксид углерода;
- ядро – центральная область и главный компонент, отделяется от других элементов мембраной. Именно внутри ядра находится информация о росте и развитии, генетический материал, представленный в виде молекул ДНК, входящих в состав ;
- цитоплазма — это жидкая субстанция, образующая внутреннюю среду, где происходят разнообразные жизненно важные процессы, содержит в себе очень много важных компонентов.
Из чего состоит клеточное содержимое, каковы функции цитоплазмы и ее основных компонентов:
- Рибосома — важнейший органоид, который необходим для процессов биосинтеза белков из аминокислот, белки выполняют огромное количество жизненно важных задач.
- Митохондрии – ещё один компонент, находящийся внутри цитоплазмы. Его можно описать одним словосочетанием – энергетический источник. Их функция заключается в обеспечении компонентов питанием для дальнейшего производства энергии.
- Аппарат Гольджи состоит из 5 – 8 мешочков, которые соединены между собой. Основная задача этого аппарата – передача протеинов в другие части клетки для обеспечения энергетического потенциала.
- Очистку от повреждённых элементов производят лизосомы .
- Транспортировкой занимается эндоплазматическая сеть, по которой белки перемещают молекулы полезных веществ.
- Центриоли отвечают за воспроизводство.
Ядро
Поскольку — клеточный центр, поэтому следует уделить его строению и функциям особое внимание. Данный компонент является важнейшим элементом для всех клеток: содержит наследственные признаки. Без ядра стали бы невозможными процессы размножения и передачи генетической информации . Посмотрите на рисунок, изображающий строение ядра.
- Ядерная оболочка, которая выделена сиреневым цветом, пропускает внутрь нужные веществам и выпускает обратно через поры — маленькие отверстия.
- Плазма представляет собой вязкую субстанцию, в ней находятся все остальные ядерные компоненты.
- ядро размещается в самом центре, имеет форму сферы. Его главная функция – образование новых рибосом.
- Если рассмотреть центральную часть клетки в разрезе, то можно увидеть малозаметные синие переплетения — хроматин, главное вещество, который состоит из комплекса белков и длинных нитей ДНК, несущих в себе необходимую информацию.
Клеточная мембрана
Давайте подробнее рассмотрим работу, строение и функции этого компонента. Ниже представлена таблица, наглядно показывающая важность внешней оболочки.
Хлоропласты
Это ещё один наиважнейший компонент. Но почему о хлоропластах не было упомянуто раньше, спросите вы. Да потому, что этот компонент содержится только в клетках растений. Главное различие между животными и растениями заключается в способе питания: у животных оно гетеротрофное, а у растений автотрофное. Это означает, что животные не способны создавать, то есть синтезировать органические вещества из неорганических – они питаются готовыми органическими веществами. Растения же, напротив, способны осуществлять процесс фотосинтеза и содержат особые компоненты — хлоропласты. Это пластиды зеленого оттенка, содержащие вещество хлорофилл. С его участием энергия света преобразуется в энергию химических связей органических веществ.
Интересно! Хлоропласты в большом объеме сосредоточены главным образом в надземной части растений — зелёных плодах и листьях.
Если вам зададут вопрос: назовите важную особенность строения органических соединений клетки, то ответ можно дать следующий.
- многие из них содержат атомы углерода, которые обладают различными химическими и физическими свойствами, а также способны соединяться друг с другом;
- являются носителями, активными участниками разнообразных процессов, протекающих в организмах, либо являются их продуктами. Имеются ввиду гормоны, разные ферменты, витамины;
- могут образовывать цепи и кольца, что обеспечивает многообразие соединений;
- разрушаются при нагревании и взаимодействии с кислородом;
- атомы в составе молекул объединяются друг с другом с помощью ковалентных связей, не разлагаются на ионы и потому медленно взаимодействуют, реакции между веществами протекают очень долго — по нескольку часов и даже дней.
Строение хлоропласт
Ткани
Клетки могут существовать по одной, как в одноклеточных организмах, но чаще всего они объединяются в группы себе подобных и образуют различные тканевые структуры, из которых и состоит организм. В теле человека существует несколько видов тканей:
- эпителиальная – сосредоточена на поверхности кожных покровов, органов, элементов пищеварительного тракта и дыхательной системы;
- мышечная — мы двигаемся благодаря сокращению мышц нашего тела, осуществляем разнообразные движения: от простейшего шевеления мизинцем, до скоростного бега. Кстати, биение сердца тоже происходит за счёт сокращения мышечной ткани;
- соединительная ткань составляет до 80 процентов массы всех органов и играет защитную и опорную роль;
- нервная — образует нервные волокна. Благодаря ей по организму проходят различные импульсы.
Процесс воспроизводства
На протяжении всей жизни организма происходит митоз – так называют процесс деления, состоящий из четырёх стадий:
- Профаза . Две центриоли клетки делятся и направляются в противоположные стороны. Одновременно с этим хромосомы образуют пары, а оболочка ядра начинает разрушаться.
- Вторая стадия получила название метафазы . Хромосомы располагаются между центриолями, постепенно внешняя оболочка ядра полностью исчезает.
- Анафаза является третьей стадией, на протяжении которой продолжается движение центриолей в противоположном друг от друга направлении, а отдельные хромосомы также следуют за центриолями и отодвигаются друг от друга. Начинает сжиматься цитоплазма и вся клетка.
- Телофаза – окончательная стадия. Цитоплазма сжимается до тех пор, пока не появятся две одинаковые новые клетки. Формируется новая мембрана вокруг хромосом и появляется одна пара центриолей у каждой новой клетки.
Интересно! Клетки у эпителия делятся быстрее, чем у костной ткани. Все зависит от плотности тканей и других характеристик. Средняя продолжительность жизни основных структурных единиц составляет 10 дней.
Строение клетки. Строение и функции клетки. Жизнь клетки.
Вывод
Вы узнали каково строение клетки — самой важной составляющей организма. Миллиарды клеток составляют удивительно мудро организованную систему, которая обеспечивает работоспособность и жизнедеятельность всех представителей животного и растительного мира.
По своему строению клетки всех живых организмов можно разделить на два больших отдела: безъядерные и ядерные организмы.
Для того чтобы сравнить строение растительной и животной клетки, следует сказать, что обе эти структуры принадлежат к надцарству эукариот, а значит, содержат мембранную оболочку, морфологически оформленное ядро и органеллы разного назначения.
Вконтакте
Одноклассники
| Растительная | Животная | |
| Способ питания | Автотрофный | Гетеротрофный |
| Клеточная стенка | Находится снаружи и представлена целлюлозной оболочкой. Не меняет своей формы | Называется гликокаликсом — тонкий слой клеток белковой и углеводной природы. Структура может менять свою форму. |
| Клеточный центр | Нет. Может быть только у низших растений | Есть |
| Деление | Образуется перегородка между дочерними структурами | Образуется перетяжка между дочерними структурами |
| Запасной углевод | Крахмал | Гликоген |
| Пластиды | Хлоропласты, хромопласты, лейкопласты; отличаются друг от друга в зависимости от окраски | Нет |
| Вакуоли | Крупные полости, которые заполнены клеточным соком. Содержат большое количество питательных веществ. Обеспечивают тургорное давление. В клетке их относительно немного. | Многочисленные мелкие пищеварительные, у некоторых — сократительные. Строение различно с вакуолями растений. |
Особенность строения растительной клетки:
Особенность строения животной клетки:
Краткое сравнение растительной и животной клетки
Что из этого следует
- Принципиальное сходство в особенностях строения и молекулярного состава клеток растений и животных указывает на родство и единство их происхождения, вероятнее всего, от одноклеточных водных организмов.
- В составе обоих видов содержится множество элементов Периодической таблицы, которые в основном существуют в виде комплексных соединений неорганической и органической природы.
- Однако различным является то, что в процессе эволюции эти два типа клеток далеко отошли друг от друга, т.к. от различных неблагоприятных воздействий внешней среды они имеют абсолютно разные способы защиты и также имеют различные друг от друга способы питания.
- Растительная клетка главным образом отличается от животной крепкой оболочкой, состоящей из целлюлозы; специальными органоидами — хлоропластами с молекулами хлорофилла в своем составе, с помощью которых осуществим фотосинтез; и хорошо развитыми вакуолями с запасом питательных веществ.
Тела живых организмов могут представлять собой одну-единственную клетку, их группу или огромное скопление, насчитывающее миллиарды таких элементарных структур. К последним относится большинство Изучением клетки — основного элемента строения и функций живых организмов - занимается цитология. Этот раздел биологии начал бурно развиваться после открытия электронного микроскопа, совершенствования хроматографии и других методов биохимии. Рассмотрим главные признаки, а также особенности, по которым клетка растения отличается от мельчайших структурных единиц строения бактерий, грибов и животных.
Открытие клетки Р. Гуком
Теория о крошечных элементах строения всего живого прошла путь развития, измеряемый сотнями лет. Строение оболочки клетки растений впервые увидел в свой микроскоп британский ученый Р. Гук. Общие положения клеточной гипотезы сформулировали Шлейден и Шванн, до этого похожие выводы делали и другие исследователи.
Англичанин Р. Гук рассмотрел в микроскоп срез пробки дуба и представил результаты на заседании Королевского общества в Лондоне 13 апреля 1663 года (по другим данным, событие произошло в 1665 году). Оказалось, что кора дерева состоит из крохотных ячеек, названных Гуком «клетками». Стенки этих камер, образующих узор в виде пчелиных сот, ученый считал живым веществом, а полость признал безжизненной, вспомогательной структурой. В дальнейшем было доказано, что внутри клетки растений и животных содержат субстанцию, без которой невозможно их существование, да и деятельность всего организма.
Клеточная теория
Важное открытие Р. Гука получило развитие в работах других ученых, изучавших и растений. Схожие элементы строения наблюдали ученые на микроскопических срезах многоклеточных грибов. Было установлено, что структурные единицы живых организмов обладают способностью к делению. На основании исследований представители биологической науки Германии М. Шлейден и Т. Шванн сформулировали гипотезу, ставшую впоследствии клеточной теорией.
С бактериями, водорослями и грибами позволило немецким исследователям прийти к следующему выводу: обнаруженные Р. Гуком «камеры» — это элементарные структурные единицы, а идущие в них процессы лежат в основе жизнедеятельности большинства организмов на Земле. Важное дополнение внес Р. Вирхов в 1855 году, отметив, что деление клеток — единственный путь их размножения. Теория Шлейдена-Шванна с уточнениями стала общепризнанной в биологии.
Клетка — мельчайший элемент строения и жизнедеятельности растений
Согласно теоретическим положениям органический мир един, что доказывает схожее микроскопическое строение животных и растений. Кроме этих двух царств, клеточное существование характерно для грибов, бактерий, а у вирусов отсутствует. Рост и развитие живых организмов обеспечивается благодаря возникновению новых клеток в процессе деления уже существующих.
Многоклеточный организм — не просто скопление структурных элементов. Маленькие единицы строения взаимодействуют между собой, образуя ткани и органы. Одноклеточные организмы живут изолированно, что не мешает им создавать колонии. Главные признаки клетки:
- способность к самостоятельному существованию;
- собственный обмен веществ;
- самовоспроизведение;
- развитие.
В эволюции жизни одним из важнейших этапов стало отделение ядра от цитоплазмы при помощи защитной мембраны. Связь сохранилась, ведь отдельно эти структуры не могут существовать. В настоящее время выделяют два надцарства — безъядерных и ядерных организмов. Вторую группу образуют растения, грибы и животные, изучением которых занимаются соответствующие разделы науки и в целом биология. Клетка растения обладает ядром, цитоплазмой и органоидами, речь о которых пойдет ниже.
Разнообразие клеток растений
На изломе спелого арбуза, яблока или картофеля можно заметить невооруженным глазом структурные «ячейки», заполненные жидкостью. Это клетки паренхимы плодов, имеющие диаметр до 1 мм. Лубяные волокна — вытянутые структуры, длина которых значительно превышает ширину. Например, клетка растения, которое называется хлопчатник, достигает в длину 65 мм. Волокна луба льна и конопли имеют линейные размеры, составляющие 40-60 мм. Типичные клетки намного меньше —20-50 мкм. Рассмотреть такие крохотные структурные элементы можно только под микроскопом. Особенности мельчайших единиц строения растительного организма проявляются не только в различиях по форме и размерам, но и в выполняемых функциях в составе тканей.
Клетка растения: основные черты строения
Ядро и цитоплазма тесно взаимосвязаны и взаимодействуют между собой, что подтверждают исследования ученых. Это главные части от них зависят все остальные элементы строения. Ядро служит для накопления и передачи генетической информации, необходимой для синтеза белка.
Британский ученый Р. Броун в 1831 году впервые заметил в клетке растения семейства орхидных особое тельце (нуклеус). Это было ядро, окруженное полужидкой цитоплазмой. Название этой субстанции означает в дословном переводе с греческого «первичная масса клетки». Она может быть более жидкой или вязкой, но обязательно покрыта мембраной. Наружная оболочка клетки состоит в основном из целлюлозы, лигнина, воска. Один из признаков, отличающих клетки растений и животных, — наличие этой прочной целлюлозной стенки.
Строение цитоплазмы
Внутренняя часть заполнена гиалоплазмой с взвешенными в ней мельчайшими гранулами. Ближе к оболочке так называемая эндоплазма переходит в более вязкую экзоплазму. Именно эти субстанции, которыми заполнена клетка растения, служат местом протекания биохимических реакций и транспорта соединений, размещения органоидов и включений.
Примерно 70-85 % цитоплазмы составляет вода, 10-20 % приходится на белки, другие химические компоненты — углеводы, липиды, минеральные соединения. Клетки растений имеют цитоплазму, в которой среди конечных продуктов синтеза присутствуют биорегуляторы функций и запасные вещества (витамины, ферменты, масла, крахмал).
Ядро
Сравнение клеток растений и животных показывает, что они имеют сходное строение ядра, находящегося в цитоплазме и занимающего до 20 % ее объема. Англичанин Р. Броун, впервые рассмотревший под микроскопом этот важнейший и постоянный компонент всех эукариотов, дал ему название от латинского слова nucleus. Внешний вид ядер обычно коррелирует с формой и размерами клеток, но иногда отличается от них. Обязательные элементы строения — мембрана, кариолимфа, ядрышко и хроматин.
В мембране, отделяющей ядро от цитоплазмы, имеются поры. Через них вещества поступают из ядра в цитоплазму и обратно. Кариолимфа представляет собой жидкое или вязкое ядерное содержимое с участками хроматина. Ядрышко содержит рибонуклеиновую кислоту (РНК), проникающую в рибосомы цитоплазмы для участия в синтезе белка. Другая нуклеиновая кислота — дезоксирибонуклеиновая (ДНК) — также присутствует в больших количествах. ДНК и РНК впервые были обнаружены в животных клетках в 1869 году, впоследствии найдены в растениях. Ядро — это «центр управления» внутриклеточными процессами, место хранения информации о наследственных признаках всего организма.
Эндоплазматическая сеть (ЭПС)
Строение клеток животных и растений имеет значительное сходство. Обязательно присутствуют в цитоплазме внутренние канальцы, заполненные разными по происхождению и составу веществами. Гранулярная разновидность ЭПС отличается от агранулярного типа наличием рибосом на поверхности мембран. Первая участвует в синтезе белков, вторая играет роль в образовании углеводов и липидов. Как установили исследователи, каналы не только пронизывают цитоплазму, они связаны с каждым органоидом живой клетки. Поэтому значение ЭПС оценивают очень высоко как участника метаболизма, системы связи с окружающей средой.
Рибосомы
Строение клетки растений или животных трудно представить без этих мелких частиц. Рибосомы очень малы, увидеть их можно только в электронный микроскоп. В составе телец преобладают белки и молекулы рибонуклеиновых кислот, есть незначительное количество ионов кальция и магния. Практически все количество РНК клетки сосредоточено в рибосомах, они обеспечивают белковый синтез, «собирая» протеины из аминокислот. Затем белки поступают в каналы ЭПС и разносятся сетью по всей клетке, проникают в ядро.
Митохондрии
Эти органоиды клетки считают ее энергетическими станциями, они видны при увеличении в обычный световой микроскоп. Количество митохондрий варьируется в очень широких пределах, их может насчитываться единицы или тысячи. Строение органоида не отличается большой сложностью, есть две мембраны и матрикс внутри. Митохондрии состоят из белка липидов, ДНК и РНК, отвечают за биосинтез АТФ — аденозинтрифосфорной кислоты. Для этого вещества клетки растений или животного характерно присутствие трех фосфатов. Отщепление каждого из них дает энергию, необходимую для всех процессов жизнедеятельности в самой клетке и во всем организме. Наоборот, присоединение остатков дает возможность запасать энергию и переносить в таком виде по всей клетке.
Рассмотрите на представленном ниже рисунке органоиды клетки и назовите те, что вам уже известны. Обратите внимание на крупный пузырек (вакуоль) и зеленые пластиды (хлоропласты). Речь о них пойдет дельше.
Комплекс Гольджи
Сложный клеточный органоид состоит из гранул, мембран и вакуолей. Комплекс был открыт в 1898 году и получил название в честь итальянского биолога. Особенности клеток растений заключаются в равномерном распространении частиц Гольджи по всей цитоплазме. Ученые считают, что комплекс необходим для регулирования содержания воды и продуктов жизнедеятельности, удаления избытков веществ.
Пластиды
Только клетки тканей растений содержат органоиды зеленого цвета. Кроме того, есть бесцветные, желтые и оранжевые пластиды. На их строении и функциях отражается вид питания растения, причем они способны менять цвет за счет химических реакций. Основные типы пластид:
- оранжевые и желтые хромопласты, образованные каротином и ксантофиллом;
- хлоропласты, содержащие зерна хлорофилла, — пигмента зеленого цвета;
- лейкопласты — бесцветные пластиды.
Строение клетки растений связано с идущими в ней химическими реакциями синтеза органического вещества из углекислого газа и воды с использованием световой энергии. Название этого удивительного и очень сложного процесса — фотосинтез. Осуществляются реакции благодаря хлорофиллу, именно это вещество способно улавливать энергию луча света. Наличием зеленого пигмента объясняется характерный цвет листьев, травянистых стеблей, незрелых плодов. Хлорофилл по строению похож на гемоглобин крови животных и человека.
Красная, желтая и оранжевая окраска различных органов растений обусловлена присутствием в клетках хромопластов. Их основой является большая группа каротиноидов, выполняющих важную роль в метаболизме. Лейкопласты отвечают за синтез и накопление крахмала. Пластиды растут и размножаются в цитоплазме, вместе с ней передвигаются вдоль внутренней оболочки клетки растения. Они богаты ферментами, ионами, другими биологически активными соединениями.
Отличия в микроскопическом строении основных групп живых организмов
Большинство клеток напоминают крошечный мешочек, наполненный слизью, тельцами, гранулами и пузырьками. Часто присутствуют разные включения в виде твердых кристаллов минеральных веществ, капель масел, крахмальных зерен. Клетки тесно соприкасаются в составе тканей растений, жизнь в целом зависит от деятельности этих мельчайших единиц строения, образующих целое.
При многоклеточном строении существует специализация, которая выражается в разных физиологических задачах и функциях микроскопических структурных элементов. Они определяются в основном местоположением тканей в листьях, корне, стебле или генеративных органах растения.
Выделим основные элементы проведенного сравнения клетки растения с элементарными единицами строения других живых организмов:
- Плотная оболочка, характерная только для растений, образована клетчаткой (целлюлозой). У грибов мембрана состоит из прочного хитина (особого белка).
- Клетки растений и грибов отличаются по цвету благодаря наличию или отсутствию пластид. Такие тельца, как хлоропласты, хромопласты и лейкопласты, присутствуют только в растительной цитоплазме.
- Есть органоид, который отличает животных, — это центриоль (клеточный центр).
- Только в составе клетки растения присутствует крупная центральная вакуоль, заполненная жидким содержимым. Обычно этот клеточный сок окрашен пигментами в разные цвета.
- Главное запасное соединение растительного организма — крахмал. Грибы и животные накапливают в своих клетках гликоген.
Среди водорослей известно много одиночных, свободно живущих клеток. К примеру, таким самостоятельным организмом является хламидомонада. Хотя растения отличаются от животных присутствием целлюлозной клеточной стенки, но половые клетки лишены такой плотной оболочки — это еще одно доказательство единства органического мира.
Тип урока : комбинированный.
Методы : словесный, наглядный, практический, проблемно-поисковый.
Цели урока
Образовательная: углубить знания учащихся о строении клеток эукариот, научить применять их на практических занятиях.
Развивающие: совершенствовать умения учащихся работать с дидактическим материалом; развивать мышление учащихся, предлагая задания для сравнения клеток прокариот и эукариот, клеток растений и клетки животных с выявлением схожих и отличительных признаков.
Оборудование : плакат «Строение цитоплазматической мембраны»; карточки-задания; раздаточный материал (строение прокариотической клетки, типичная растительная клетка, строение животной клетки).
Межпредметные связи : ботаника, зоология, анатомия и физиология человека.
План урока
I. Организационный момент
Проверка готовности к уроку.
Проверка списочного состава учащихся.
Сообщение темы и целей урока.
II. Изучение нового материала
Разделение организмов на про- и эукариоты
По форме клетки необычайно разнообразны: одни имеют округлую форму, другие похожи на звездочки со многими лучами, третьи вытянутые и т.д. Различны клетки и по размеру – от мельчайших, с трудом различимых в световом микроскопе, до прекрасно видимых невооруженным глазом (например, икринки рыб и лягушек).
Любое неоплодотворенное яйцо, в том числе гигантские окаменевшие яйца ископаемых динозавров, которые хранятся в палеонтологических музеях, тоже были когда-то живыми клетками. Однако, если говорить о главных элементах внутреннего строения, все клетки схожи между собой.
Прокариоты (от лат. pro – перед, раньше, вместо и греч. karyon – ядро) – это организмы, клетки которых не имеют ограниченного мембраной ядра, т.е. все бактерии, включая архебактерии и цианобактерии. Общее число видов прокариот около 6000. Вся генетическая информация прокариотической клетки (генофор) содержится в одной-единственной кольцевой молекуле ДНК. Митохондрии и хлоропласты отсутствуют, а функции дыхания или фотосинтеза, обеспечивающие клетку энергией, выполняет плазматическая мембрана (рис. 1). Размножаются прокариоты без выраженного полового процесса путем деления надвое. Прокариоты способны осуществлять целый ряд специфических физиологических процессов: фиксируют молекулярный азот, осуществляют молочнокислое брожение, разлагают древесину, окисляют серу и железо.
После вступительной беседы учащиеся рассматривают строение прокариотической клетки, сравнивая основные особенности строения с типами эукариотической клетки (рис. 1).
Эукариоты – это высшие организмы, имеющие четко оформленное ядро, которое оболочкой отделяется от цитоплазмы (кариомембраной). К эукариотам относятся все высшие животные и растения, а также одноклеточные и многоклеточные водоросли, грибы и простейшие. Ядерная ДНК у эукариот заключена в хромосомах. Эукариоты обладают клеточными органоидами, ограниченными мембранами.
Отличия эукариот от прокариот
– Эукариоты имеют настоящее ядро: генетический аппарат эукариотической клетки защищен оболочкой, схожей с оболочкой самой клетки.
– Включенные в цитоплазму органоиды окружены мембраной.
Строение клеток растений и животных
Клетка любого организма представляет собой сис-тему. Она состоит из трех взаимосвязанных между собой частей: оболочки, ядра и цитоплазмы.
При изучении ботаники, зоологии и анатомии человека вы уже знакомились со строением различных типов клеток. Кратко повторим этот материал.
Задание 1. Определите по рисунку 2, каким организмам и типам тканей соответствуют клетки под цифрами 1–12. Чем обусловлена их форма?
Строение и функции органоидов растительных и животных клеток
Используя рисунки 3 и 4 и пользуясь Биологическим энциклопедическим словарем и учебником, учащиеся заполняют таблицу, сравнивая животную и растительную клетки.
Таблица. Строение и функции органоидов растительных и животных клеток
Органоиды клетки |
Строение органоидов |
Функция |
Присутствие органоидов в клетках |
|
растений |
животных |
|||
Хлоропласт |
Представляет собой разновидность пластид |
Окрашивает растения в зеленый цвет, в нем происходит фотосинтез |
||
Лейкопласт |
Оболочка состоит из двух элементарных мембран; внутренняя, врастая в строму, образует немногочисленные тилакоиды |
Синтезирует и накапливает крахмал, масла, белки |
||
Хромопласт |
Пластиды с желтой, оранжевой и красной окраской, окраска обусловлена пигментами – каротиноидами |
Красная, желтая окраска осенних листьев, сочных плодов и др. |
||
Занимает до 90% объема зрелой клетки, заполнена клеточным соком |
Поддержание тургора, накопление запасных веществ и продуктов обмена, регуляция осмотического давления и др. |
|||
Микротрубочки |
Состоят из белка тубулина, расположены около плазматической мембраны |
Участвуют в отложении целлюлозы на клеточных стенках, перемещении в цитоплазме различных органоидов. При делении клетки микротрубочки составляют основу структуры веретена деления |
||
Плазматическая мембрана (ЦПМ) |
Состоит из липидного бислоя, пронизанного белками, погруженными на различную глубину |
Барьер, транспорт веществ, сообщение клеток между собой |
||
Гладкий ЭПР |
Система плоских и ветвящихся трубочек |
Осуществляет синтез и выделение липидов |
||
Шероховатый ЭПР |
Название получил из-за множества рибосом, находящихся на его поверхности |
Синтез белков, их накопление и преобразование для выделения из клетки наружу |
||
Окружено двойной ядерной мембраной, имеющей поры. Наружная ядерная мембрана образует непрерывную структуру с мембраной ЭПР. Содержит одно или несколько ядрышек |
Носитель наследственной информации, центр регуляции активности клетки |
|||
Клеточная стенка |
Состоит из длинных молекул целлюлозы, собранных в пучки, называемые микрофибриллами |
Внешний каркас, защитная оболочка |
||
Плазмодесмы |
Мельчайшие цитоплазматические каналы, которые пронизывают клеточные стенки |
Объединяют протопласты соседних клеток |
||
Митохондрии |
Синтез АТФ (аккумуляция энергии) |
|||
Аппарат Гольджи |
Состоит из стопки плоских мешочков – цистерн, или диктиосом |
Синтез полисахаридов, формирование ЦПМ и лизосом |
||
Лизосомы |
Внутриклеточное пищеварение |
|||
Рибосомы |
Состоят из двух неравных субъединиц – |
Место биосинтеза белка |
||
Цитоплазма |
Состоит из воды с большим количеством растворенных в ней веществ, содержащих глюкозу, белки и ионы |
В ней расположены другие органоиды клетки и осуществляются все процессы клеточного метаболизма |
||
Микрофиламенты |
Волокна из белка актина, обычно располагаются пучками вблизи поверхности клеток |
Участвуют в подвижности и изменении формы клеток |
||
Центриоли |
Могут входить в состав митотического аппарата клетки. В диплоидной клетке содержится две пары центриолей |
Участвуют в процессе деления клетки у животных; в зооспорах водорослей, мхов и у простейших образуют базальные тельца ресничек |
||
Микроворсинки |
Выступы плазматической мембраны |
Увеличивают наружную поверхность клетки, микроворсинки в совокупности образуют кайму клетки |
||
Выводы
1. Клеточная стенка, пластиды и центральная вакуоль присущи только растительным клеткам.
2. Лизосомы, центриоли, микроворсинки присутствуют в основном только в клетках животных организмов.
3. Все остальные органоиды характерны как для растительных, так и для животных клеток.
Строение оболочки клеток
Клеточная оболочка располагается снаружи клетки, отграничивая последнюю от внешней или внутренней среды организма. Ее основу составляет плазмалемма (клеточная мембрана) и углеводно-белковая составляющая.
Функции клеточной оболочки:
– поддерживает форму клетки и придает механическую прочность клетке и организму в целом;
– защищает клетку от механических повреждений и попадания в нее вредных соединений;
– осуществляет узнавание молекулярных сигналов;
– регулирует обмен веществ между клеткой и средой;
– осуществляет межклеточное взаимодействие в многоклеточном организме.
Функция клеточной стенки:
– представляет собой внешний каркас – защитную оболочку;
– обеспечивает транспорт веществ (через клеточную стенку проходит вода, соли, молекулы многих органических веществ).
Наружный слой клеток животных, в отличие от клеточных стенок растений, очень тонкий, эластичный. Он не виден в световой микроскоп и состоит из разнообразных полисахаридов и белков. Поверхностный слой животных клеток называется гликокаликсом , выполняет функцию непосредственной связи клеток животных с внешней средой, со всеми окружающими ее веществами, опорной роли не выполняет.
Под гликокаликсом животной и клеточной стенкой растительной клетки расположена плазматическая мембрана, граничащая непосредственно с цитоплазмой. В состав плазматической мембраны входят белки и липиды. Они расположены упорядоченно за счет различных химических взаимодействий друг с другом. Молекулы липидов в плазматической мембране расположены в два ряда и образуют сплошной липидный бислой. Молекулы белков не образуют сплошного слоя, они располагаются в слое липидов, погружаясь в него на разную глубину. Молекулы белков и липидов подвижны.
Функции плазматической мембраны:
– образует барьер, отграничивающий внутреннее содержимое клетки от внешней среды;
– обеспечивает транспорт веществ;
– обеспечивает связь между клетками в тканях многоклеточных организмов.
Поступление веществ в клетку
Поверхность клетки не сплошная. В цитоплазматической мембране есть многочисленные мельчайшие отверстия – поры, через которые с помощью или без помощи специальных белков, внутрь клетки могут проникать ионы и мелкие молекулы. Кроме того, некоторые ионы и мелкие молекулы могут попадать в клетку непосредственно через мембрану. Поступление важнейших ионов и молекул в клетку не пассивная диффузия, а активный транспорт, требующий затрат энергии. Транспорт веществ носит избирательный характер. Избирательная проницаемость клеточной мембраны носит название полупроницаемости .
Путем фагоцитоза внутрь клетки поступают: крупные молекулы органических веществ, например белков, полисахаридов, частицы пищи, бактерии. Фагоцитоз осуществляется с участием плазматической мембраны. В том месте, где поверхность клетки соприкасается с частицей какого-либо плотного вещества, мембрана прогибается, образует углубление и окружает частицу, которая в «мембранной капсуле» погружается внутрь клетки. Образуется пищеварительная вакуоль, и в ней перевариваются поступившие в клетку органические вещества.
Путем фагоцитоза питаются амебы, инфузории, лейкоциты животных и человека. Лейкоциты поглощают бактерии, а также разнообразные твердые частицы, случайно попавшие в организм, защищая его таким образом от болезнетворных бактерий. Клеточная стенка растений, бактерий и синезеленых водорослей препятствует фагоцитозу, и потому этот путь поступления веществ в клетку у них не реализуется.
Через плазматическую мембрану в клетку проникают и капли жидкости, содержащие в растворенном и взвешенном состоянии разнообразные вещества.Это явление было названо пиноцитозом . Процесс поглощения жидкости сходен с фагоцитозом. Капля жидкости погружается в цитоплазму в «мембранной упаковке». Органические вещества, попавшие в клетку вместе с водой, начинают перевариваться под влиянием ферментов, содержащихся в цитоплазме. Пиноцитоз широко распространен в природе и осуществляется клетками всех животных.
III. Закрепление изученного материала
На какие две большие группы разделяются все организмы по строению ядра?
Какие органоиды свойственны только растительным клеткам?
Какие органоиды свойственны только животным клеткам?
Чем различается строение оболочки клеток растений и животных?
Каковы два способа поступления веществ в клетку?
Каково значение фагоцитоза для животных?
Клеточное строение растений. Растительная клетка
1) Растение состоит из клеток . Клетки отличаются по размерам, строению, функциям. Некоторые клетки можно увидеть невооружённым глазом.
Водоем" href="/text/category/vodoem/" rel="bookmark">водоёмах стало причиной их катастрофического зарастания.
https://pandia.ru/text/78/624/images/image003_26.jpg" width="442" height="295 src=">
Элодея канадская и её клетки
В световой микроскоп обычно видны лишь немногие органоиды (части) клеток элодеи: клеточная стенка , цитоплазма и хлоропласты .
Целлюлозно-бумажная промышленность" href="/text/category/tcellyulozno_bumazhnaya_promishlennostmz/" rel="bookmark">целлюлозо-бумажной промышленности для изготовления картона и бумаги .
б) Цитоплазма - полужидкое, слизистое вещество, заполняющее клетку.
Основные функции - опорная (поддержание формы клетки за счёт давления цитоплазмы) и транспортная (перенос веществ внутри клетки)
Для выполнения транспортной функции цитоплазма находится в постоянном движении .
http://www. *****/lnip-bg/Lections7Bio/CytoplasmicStreaming. mp4
в) Ядро - органоид округлой формы, окружённый оболочкой.
Основные функции: содержит наследственную информацию клетки и регулирует процессы в ней.
г) Вакуоль - полость в клетке, окруженная оболочкой, заполненная клеточным соком (раствором органических и минеральных веществ в воде)
Основные функции - запасная и опорная (поддержание формы клетки за счёт давления жидкости)
У молодых клеток вакуоли мелкие. У старых клеток, как правило, одна вакуоль занимает почти весь объём клетки, а цитоплазма и все органоиды занимают тонкий пристеночный слой
д) Пластиды - мембранные пузырьки, часто содержат пигменты . Среди пластид выделяют хлоропласты , хромопласты и лейкопласты .
Хлоропласты - содержат зелёный пигмент - хлорофилл .
Основная функция - фотосинтез (использовании энергии солнечного света для образования органических веществ из углекислого газа и воды)
Лейкопласты - бесцветные пластиды (не содержат пигментов)
Основная функция - запасная .
Зёрна крахмала в лейкопластах клубня картофеля
Хромопласты - содержат пигменты красного, оранжевого, жёлтого и фиолетового цвета.
Основная функция - окраска различных органов растений
Разные пигменты в хромопластах различных частей растений
В одной клетке одновременно могут быть пластиды только одной группы . Однако, лейкопласты могут превращаться в хлоропласты и хромопласты.
Хлоропласты тоже могут превращаться в хромопласты или лейкопласты. Таким образом, например, зелёные плоды при созревании становятся красными.
е) Запасные вещества
Основные запасные вещества растительной клетки: крахмал , белок , жир
Зёрна крахмала накапливаются в лейкопластах (см. выше).
Зёрна белка накапливаются в цитоплазме или в вакуолях.
Капли жира накапливаются в цитоплазме.
Зёрна белка (красная стрелка) на зёрнах крахмала в эндосперме семян сорго наблюдаемые в сканирующий электронный микроскоп
Задание: назовите органоиды растительной клетки обозначенные на рисунке
2 - вакуоль,
3 - цитоплазма,
4 - хлоропласт
В растительной клетке есть и другие органоиды, о них - позже.
Растительные ткани
Ткань - группа клеток, имеющих сходное происхождение , строение и функции . Органы растения состоят из различных тканей.
Вопрос: чем отличаются различные виды тканей?
Ответ: происхождением, строением и функциями.
Виды тканей :
1) Образовательная
2) Покровная
3) Проводящая
4) Механическая
5) Основная (запасающая, фотосинтезирующая)
1) Образовательная ткань.
Строение : мелкие клетки округлой формы с тонкими стенками.
Функция : постоянное деление и образование других тканей, рост растения, восстановление повреждений.
Местоположение :
Верхушечная образовательная ткань - на концах корней и побегов. Боковая образовательная ткань - внутри корней и побегов.
Верхушечная образовательная ткань в зоне деления корня лука.
Боковая образовательная ткань (камбий ) в стволе дерева
Вопрос: как растёт растение при делении клеток верхушечных и боковых образовательных тканей?
Ответ: верхушечных - в длину, боковых - в толщину
2) Покровная ткань.
Строение : плоские клетки плотно прилегающие друг к другу.
Функция : защитная.
Местоположение : поверхность всех органов растения.
Покровная ткань нижней стороны листа бобов.
3) Проводящие ткани.
Основные виды: ситовидные трубки и сосуды
а) Ситовидные трубки
Строение : удлинённые, живые клетки, расположенные друг за другом по вертикали, их горизонтальные стенки имеют множество отверстий (как сито)
Функция : проведение органических веществ от листьев к остальным органам.
Местоположение : луб.
б) Сосуды
Строение : удлинённые, мёртвые (пустые, без цитоплазмы) клетки, расположенные друг за другом по вертикали, горизонтальных стенок у них нет, а вертикальные - утолщены
Функция : проведение минеральных веществ и воды от корней к остальным органам.
Местоположение : древесина.
4) Механическая ткань.
Строение : длинные, тонкие, частично одревесневшие клетки.
Функция : опорная (поддержание формы), защитная.
Местоположение : луб, древесина, твёрдые части околоплодника.
Волокна древесины механическая ткань растения. В центре - клетки механической ткани
5) Основная ткань (паренхима ).
Строение : округлые, живые клетки.
Функция : запасная, фотосинтез.
Местоположение : мякоть листа, сердцевина стебля, плоды, клубни и т. п.
Поперечный срез листа: фотосинтезирующая столбчатая и губчатая паренхима.
Поперечный срез стебля: запасная основная ткань сердцевины
Вопрос: из каких тканей состоит луб?
Ответ: из проводящей (ситовидные трубки) и механической (волокна луба)
Вопрос: из каких тканей состоит древесина?
Ответ: из проводящей (сосуды) и механической (волокна древесины)
В состав луба и древесины может входить и запасная ткань (паренхима)
Задание: назовите ткани, обозначенные на рисунке цифрами 1-9.
Поперечный срез стебля
1 - покровная (кожица)
2 - покровная (кора)
3 - механическая (волокна луба)
4 - основная запасная (паренхима луба)
5 - проводящая (ситовидные трубки)
6 - образовательная (камбий)
7 - проводящая (сосуды древесины)
8 - механическая (волокна древесины)
9 - основная запасная (паренхима сердцевины)
Задание: назовите ткани, обозначенные на рисунке цифрами 1-4.
Вопрос: какие ткани должны быть в жилках листа?
Поперечный срез листа
1 - основная фотосинтезирующая и запасная (столбчатая паренхима листа)
2 - проводящие (ситовидные трубки и сосуды) и механические (волокна)
3 - покровная (кожица листа)
4 - основная фотосинтезирующая и запасная (губчатая перенхима листа)
Между клетками в тканях располагается межклеточное вещество , которое соединяет клетки друг с другом.
Иногда клетки отходят друг от друга и между ними образуются полости, заполненные воздухом - межклетники . Из растения в межклетники поступают водяной пар, образующийся в растении кислород, другие газы. Затем они удаляются из межклетников в атмосферу.
Особенно большие межклетники у водных растений.
Поперечный срез стебля камыша
Вопрос: какое значение могут иметь крупные межклетники для водных растений?
Ответ: облегчают снабжение растения кислородом и снижают вес.
Клеточное строение листа
1) Ткани листа
Сверху и снизу лист имеет покровную ткань - тонкую кожицу . Внутри листа находится основная ткань - губчатая и столбчатая паренхима . Также внутри листа есть жилки , состоящие из проводящей и механической тканей.
Строение листа
2) Кожица листа
Кожица состоит из бесцветных , живых , плоских клеток, плотно прилегающих друг к другу. Снаружи кожица покрыта защитной водонепроницаемой плёнкой . От наличия такой плёнки зависит блеск листа.
Блестящая водонепроницаемая плёнка на поверхности листа.
Часто кожица образует многочисленные выросты разнообразной формы - волоски , которые служат для защиты и для уменьшения испарения воды.
Листья крапивы с волосками и сильно увеличенное фото волоска.
Фотография волоска на кожице листа резуховидки в сканирующем электронном микроскопе.
Фотография волосков на кожице листа каштана чёрного в сканирующем электронном микроскопе.
Водонепроницаемая плёнка кожица листа не пропускает ни воздух, ни воду, поэтому все вещества поступают в лист или удаляются из него только через специальные отверстия - устьица .
Обычно устьица располагаются на нижней стороне листа.
Вопрос: у каких растений устьица расположены на верхней стороне листа?
Кувшинка - слева, кубышка - справа.
Ответ: у водных растений, чьи листья плавают на поверхности
Устьица состоят из двух устьичных клеток , между которыми находится устьичная щель . Растение способно регулировать величину устьичной щели и, таким образом, скорость транспорта веществ через устьица.
Устьичные клетки содержат хлорофилл , в отличие от остальных, бесцветных клеток кожицы.
Устьица в кожице листа
Когда в растении много воды устьичные клетки разбухают, изгибаются и открывают устьичную щель. Через эту щель растение испаряет избыток воды, выделяет кислород и поглощает углекислый газ .
При недостатке воды устьичные клетки смыкаются, закрывают устьичную щель и испарение прекращается .
http://www. *****/lnip-bg/Lections7Bio/Stomata. mp4
Фотография устьиц в сканирующем электронном микроскопе.
3) Основная ткань мякоти листа
Мякоть листа образована основной тканью (паренхимой ). Округлые клетки паренхимы содержат хлоропласты и выполняют функцию фотосинтеза .
В верхней части листа паренхима столбчатая, в нижней - губчатая. В губчатой паренхиме имеются большие межклетники , соединённые с устьицами. Через них в лист поступает углекислый газ, а из листа выводятся водяной пар и кислород.
4) Жилки листа
Проводящие пучки (жилки) листа состоят из ситовидных трубок и сосудов .
Вопрос: каковы функции ситовидных трубок и сосудов?
Ответ: по ситовидным трубкам органические вещества движутся от листьев к другим органам, по сосудам минеральные вещества и вода движутся к листьям.
Строение жилки листа двудольного растения
Кроме проводящих тканей в жилках есть механическая ткань - древесинные волокна , которые придают жилкам прочность.
Задание: назовите части и ткани листа.
Разрез листа олеандра
1 - столбчатая паренхима - основная фотосинтезирующая ткань,
2 - губчатая паренхима - основная фотосинтезирующая ткань,
3 - межклетники,
4 - кожица, покровная ткань,
5 - устьице,
6 - жилка - механическая и проводящая ткань
Клеточное строение стебля
В первый год в стебле многолетнего растения развиваются кожица , первичная кора , луб , камбий , древесина и сердцевина .
Однолетний стебель липы
1) Кожица стебля - несколько слоев живых , прозрачных, плотно прилегающих друг к другу клеток. Похожа на кожицу листа по строению и по функциям, но отличается намного меньшим количеством устьиц.
Вопрос: почему в кожице 1-летнего стебля меньше устьиц?
Ответ: стебель меньше участвует в фотосинтезе и в испарении воды
2) Первичная кора так же состоит из нескольких слоев живых клеток. Наружные клетки с утолщёнными стенками выполняют опорную функцию. Под ними расположены клетки с хлоропластами (молодой стебель - зелёный), в которых, как и в листьях, идёт фотосинтез . Внутренние клетки первичной коры запасают органические вещества.
3) Луб состоит из механической (волокна луба), проводящей (ситовидные трубки) и запасной (паренхима) тканей
4) Камбий - образовательная ткань. Его делящиеся клетки образуют луб наружи и древесину внутрь.
5) Древесина образована механичекой (волокна древесины) и проводящей (сосуды древесины) тканями.
6) Сердцевина образована крупными клетками, в которых запасаются органические вещества.
Сердцевина, древесина и луб образуют так называемый центральный цилиндр стебля.
Вопрос: из чего ещё, кроме центрального цилиндра, состоит стебель?
Ответ: из коры с кожицей.
В последующие годы стебель существенно изменяется, в нём накапливается всё больше мёртвых клеток.
Трёхлетний стебель липы
1) На поверхности образуется пробка - многослойная ткань, состоящая из мёртвых клеток, которая выполняет защитную функцию.
2) Каждый год жизни растения камбий образует слой вторичного луба и вторичной древесины (годичные кольца)
Клеточное строение корня
Зоны корня
Корень подразделяется на зоны :
а) Корневой чехлик состоит из нескольких слоев живых клеток. Клетки наружного слоя постоянно повреждаются и выделяют слизь, которая облегчает продвижение корня в почве. Изнутри образуются новые клетки.
Вопрос: какова функция корневого чехлика?
Ответ: защитная
б) Зона деления содержит мелкие, живые, постоянно делящиеся клетки образовательной ткани (конус нарастания ). Основная функция - рост корня.
в) Зона роста (растяжения) имеет удлинённые клетки, при достижении определённых размеров превращающиеся в клетки покровной, основной, механической и проводящей тканей. Основные функции - рост корня и образование различных тканей.
г) Зона всасывания содержит полностью сформировавшиеся клетки различных видов тканей.
Строение корня в зоне всасывания
Клетки кожицы в зоне всасывания имеют выросты - корневые волоски .
Клетки кожицы корня под микроскопом.
Вопрос: зачем нужны корневые волоски?
Ответ: для увеличения площади поверхности всасывания.
Вопрос: что всасывают из почвы корневые волоски?
Ответ: воду и минеральные (неорганические) вещества.
д) Зона проведения - самая длинная часть корня. Устороена так же, как и зона всасывания, но не имеет кожицы и корневых волосков (они отмирают).
Вопрос: какие функции выполняет кора корня?
Ответ: защитную.
Вопрос: какие функции выполняет луб корня?
Вопрос: в чём заключается проводящая функция луба корня?
Ответ: в проведении органических веществ сверху вниз
Вопрос: какие функции выполняет древесина корня?
Ответ: механическую и проводящую.
Вопрос: в чём заключается проводящая функция древесины корня?
Ответ: в проведении минеральных веществ снизу вверх.
В зоне проведения корень начинает ветвиться, образуя боковые корни .
Кора, луб и древесина корня выполняют также и запасную функцию. Сердцевины в корне нет.
Древесина и луб образуют так называемый центральный цилиндр корня. На поверхности корня находится первичная кора , состоящая из кожицы и собственно коры. Впоследствие кожица отмирает, а на поверхности остаётся вторичная кора .
Таким образом, строение корня сходно со строением стебля: корень так же состоит из центрального цилиндра и коры