Эти структуры, несмотря на единство происхождения, имеют значительные отличия.
Общий план строения клеток
Рассматривая клеток, необходимо прежде всего вспомнить об основных закономерностях их развития и структуры. Они имеют общие черты строения, и состоят из поверхностных структур, цитоплазмы и постоянных структур - органелл. В результате жизнедеятельности в них про запас откладываются органические вещества, которые называются включениями. Новые клетки возникают в результате деления материнских. В ходе этого процесса из одной исходной может образоваться две и более молодых структур, которые являются точной генетической копией исходных. Клетки, единые по особенностям строения и выполняемым функциям, объединяются в ткани. Именно из этих структур происходит формирование органов и их систем.
Сравнение растительной и животной клетки: таблица
На таблице легко можно увидеть все сходства и различия в клетках обеих категорий.
| Признаки для сравнения | Растительная клетка | Животная клетка |
| Особенности клеточной стенки | Состоит из полисахарида целлюлозы. | Представляет собой гликокаликс-тонкий слой, состоящий из соединений белков с углеводами и липидами. |
| Наличие клеточного центра | Находится только в клетках нижних растений-водорослей. | Находится во всех клетках. |
| Наличие и расположение ядра | Ядро находится в пристеночной зоне. | Ядро располагается в центре клетки. |
| Наличие пластид | Наличие пластид трех видов: хлоро-, хромо- и лейкопластов. | Отсутствуют. |
| Способность к фотосинтезу | Происходит на внутренней поверхности хлоропластов. | Не способны. |
| Способ питания | Автотрофный. | Гетеротрофный. |
| Вакуоли | Представляют собой большие | Пищеварительные и |
| Запасной углевод | Крахмал. | Гликоген. |
Основные отличия
Сравнение растительной и животной клетки свидетельствует о целом ряде отличий в особенностях их строения, а значит и процессов жизнедеятельности. Так, несмотря на единство общего плана, их поверхностный аппарат отличается химическим составом. Целлюлоза, входящая в состав клеточной стенки растений, придает им постоянную форму. Гликокаликс животных, наоборот, представляет собой тонкий эластичный слой. Однако самое главное принципиальное отличие этих клеток и организмов, которые они образуют, заключается в способе питания. Растения имеют в цитоплазме зеленые пластиды хлоропласты. На их внутренней поверхности происходит сложная химическая реакция превращения воды и углекислого газа в моносахариды. Этот процесс возможен только при наличии солнечного света и называется фотосинтезом. Побочным продуктом реакции является кислород.
Выводы
Итак, мы провели сравнение растительной и животной клетки, их сходство и отличия. Общими являются план строения, химических процессов и состава, деления и генетического кода. В то же время клетки растений и животных принципиально отличаются способом питания организмов, которые они образуют.
Раздел «Клетка как биологическая система»
Тема «Строение клеток растений, животных, бактерий, грибов»
Таблица 1 – Сравнительная характеристика клеток прокариот и эукариот
Характеристика | Прокариотная клетка | Эукариотная клетка |
Размеры клеток | 0,5-5 мкм | до 40 мкм |
Форма | Одноклеточные или нитчатые | Одноклеточные, нитчатые или многоклеточные |
Организация генетического материала | Кольцевая ДНК не отделена от цитоплазмы мембраной (т.е. нет ядра), нет ядрышек; митоз отсутствует | линейные молекулы ДНК связаны с белками и РНК и образуют хромосомы; есть ядро (т.е. хромосомыотделены от цитоплазмы ядерной оболочкой), содержащее больше одной хромосомы; деление ядра путем митоза |
Локализация ДНК | в нуклеоиде и плазмидах, не ограниченных элементарной мембраной | в ядре и некоторых органеллах |
Синтез белка | 70S-рибосомы и мельче; ЭПР (ЭПС) отсутствует | 80S-рибосомы. Рибосомы могут быть прикреплены к ЭПС |
Органеллы | Органелл мало, ни одна из них не имеет оболочки (двойной оболочки) | Органелл много, большинство окружены двойной мембраной (ядро, митохондрии, хлоропласты) |
Движение цитоплазмы | отсутствует | часто обнаруживается |
Клеточная стенка (там, где она имеется) | Жесткие, содержат полисахариды и аминокислоты. Основной упрочняющий компонент - муреин | У зеленых растений и грибов клеточные стенки жесткие и содержат полисахариды. Основной упрочняющий компонент клеточной стенки у растений – целлюлоза, у грибов – хитин. |
Жгутики | нить жгутика построена из белковых субъединиц, образующих спираль | каждый жгутик содержит набор микротрубочек, собранны в группы: 2·9-2 |
Дыхание | У бактерий – в мезосомах; у сине-зеленых водорослей – в цитоплазматической мембране | Аэробное дыхание происходит в митохондриях |
Фотосинтез | Происходит в мембранах, не имеющих специфической упаковки | В хлоропластах, содержащих специальные мембраны, которые уложены в ламеллы или граны |
Фиксация азота | Некоторые обладают этой способностью (примеры – свободноживущие сапрофиты Azotobacter или симбионты - RhiZobium) |
Таблица № 2 - Отличия в строении эукариот разных царств
Критерий | Растения | Животные | Грибы |
Ядро | |||
Пластиды | |||
Оболочка | целлюлоза | хитин |
|
Запасное вещество | крахмал | гликоген | |
Вакуоли | крупные | мелкие или отсутствуют | |
Способ питания | автотрофный | гетеротрофный |
Таблица № 3 Строение и функции частей и органоидов эукариотной клетки
Часть клетки | Строение | Функции |
Плазматическая мембрана (плазмалемма, клеточная мембрана) | Жидкостно-мозаичная модель строения: двойной слой липидов, окруженные слоями белков |
|
Цитоплазма | Полужидкая масса коллоидной структуры, состоит из гиалоплазмы или матрикса (белки, липиды, полисахариды, РНК, катионы, анионы) | Объединяет органоиды клетки и обеспечивает их взаимодействие |
Цитоскелет | Структуры белковой природы – микротрубочки и микронити |
|
Немембранные органоиды (органеллы) | ||
Клеточный центр | Две центриоли и центросфера. Содержит белки, углеводы, ДНК, РНК, липиды |
|
Рибосомы | Состоят из большой и малой субъединиц. Содержат РНК и белок. Свободные или связанные с мембранами |
|
Одномембранные органоиды(органеллы) | ||
ЭПС (ЭПР) | Система мембранных мешочков, образует единое целое с наружной мембраной и ядерной оболочкой. Бывает гранулярной (шероховатой) и гладкой |
|
Комплекс (Аппарат) Гольджи | Система мембранных мешочков-цистерн (диски); система пузырьков (везикулы); находится около ядра |
|
Лизосомы | Сферический мембранный мешок; много гидролитических ферментов |
|
Вакуоли | Заполнены клеточным соком. У растений – крупные, мелкие у животных (сократительные, пищеварительные, фагоцитарные). Чем старше растит. клетка – тем крупнее вакуоль. |
|
Двумембранные органоиды | ||
Митохондрии | Есть внутренние мембраны - кристы; матрикс (рибосомы, ДНК, РНК) много ферментов |
|
Пластиды | Виды: лейко- хромо- и хлоропласты; покрыты белково-липидной мембранной; строма-матрикс; имеют складки внутренней мембраны; в строме находятся ДНК и рибосомы; в мембранах есть хлорофилл. Лейко- и хромопласты могут перерождаться в хлоропласты - примеры. |
|
Ядро | Покрыто белково-липидной мембранной; состоит из кариоплазмы (ядерного сока или нуклеоплазмы), ядрышка (РНК, белок) и хроматина (ДНК, белок) | Хранение ДНК, транскрипция РНК. Отвечает за метаболические функции – если у клетки удалить ядро, то в ней начинают накапливаться токсические вещества, продукты распада, клетка перестает расти и обновляться. |
Закрепление материала
А 1 На каком рисунке изображена митохондрия?
В1 Установите соответствие между особенностями строения, функцией и органоидом клетки
А). Различают мембраны гладкие и шероховатые 1). Комплекс Гольджи
Б). Образуют сеть разветвленных каналов и полостей 2). ЭПС
В). Образуют уплощенные цистерны и вакуоли
Г). Участвует в синтезе белков, жиров
Д). Формируют лизосомы
В2 Установите соответствие между особенностями строения, функцией и органоидом клетки
Особенности строения, функции Органоид
А). Содержит пигмент хлорофилл 1). Митохондрия
Б). Осуществляет энергетический обмен в клетке 2). Хлоропласт
В). Осуществляет процесс фотосинтеза
Г). Внутренняя мембрана образует складки - кристы
Д). Основная функция – синтез АТФ
В3 Выберите три признака прокариотической клетки?
1). Имеется ядро
2). Клеточная стенка представлена муреином или пектином
3). Наследственный аппарат располагается в цитоплазме клетки
4) Имеет клеточный центр
5). Имеет хлоропласты с хлорофиллом
6). В цитоплазме располагаются рибосомы
С1 Проанализируйте рисунок, на котором изображены различные эукариотические клетки. О чем Вам говорит предложенная в нем информация?
Проверочная работа «Многообразие и строение клеток»
Задания части А
- Плазматическая мембрана эукариотической клетки не участвует в процессах
- Назовите структурный компонент клетки, который имеется и у прокариот и у эукариот.
- Укажите структурный компонент животной клетки, который виден только в электронный микроскоп.
- Назовите химические соединения, которые мозаично расположены в наружной плазматической мембране и обеспечивают выполнение мембраной транспортной, ферментативной и рецепторной функций.
- Назовите один из органоидов, внутри которых имеется ДНК, благодаря чему эти органоиды способны размножаться.
- Назовите структурный компонент клетки, который имеет следующее строение: окружен двумя мембранами, внутренняя мембрана образует многочисленные выросты во внутреннюю полость этого структурного компонента, во внутренней полости находятся ДНК в виде кольца и мелкие рибосомы.
- Назовите органоид, который участвует в синтезе белков, синтезирует углеводы и липиды, транспортирует их в разные участки клетки, формирует оболочку ядра и комплекс Гольджи.
- Микроорганизмы и твердые частицы вещества обволакиваются выростами летки и попадают в нее будучи окруженными участками наружной плазматической мембраной. Назовите такой вид транспорта веществ через мембрану.
- Какие клетки человека в процессе развития теряют ядро, но в течение длительного времени продолжают выполнять свои функции?
А) нервные клетки Б) клетки внутреннего слоя кожи
В) эритроциты Г) поперечно-полосатые мышечные волокна
- Прежде чем оказаться в лизосоме, ферменты после своего образования проходят через два структурных компонента клетки. Назовите их в той последовательности, в которой ферменты проходят через них после синтеза на рибосомах.
- Какой структурный компонент клетки имеют и прокариоты, и эукариоты?
- Назовите органоид, в котором происходит образование сложных белков и крупных молекул полимеров, упаковка выделяемых из клетки веществ в мембранный пузырек, формирование лизосом.
- Назовите структурный компонент клетки, в котором образуются рибосомные и транспортные РНК, участвующие в синтезе белков
- Назовите органоид, который придает гранулярной эндоплазматической сети «шероховатость».
- Какую функцию выполняют в клетке лизосомы?
- расщепляют биополимеры до мономеров
- окисляют глюкозу до углекислого газа и воды
- осуществляют синтез органических веществ
- синтезируют полисахариды из глюкозы
- Ферменты лизосом синтезируются в
Задания части В
1. Клетки бактерий отличаются от клеток растений
- отсутствием оформленного ядра
- наличием плазматической мембраны
- наличием плотной оболочки
- отсутствием митохондрий
- наличием рибосом
- отсутствием комплекса Гольджи
2.Клетки каких организмов не могут поглощать крупные частицы пищи путем фагоцитоза?
3.Белки и липиды участвуют в образовании
4.Каковы строение и функции митохондрий?
А) расщепляют биополимеры до мономеров
Б) характеризуются анаэробным способом получения энергии
Г) имеют ферментативные комплексы, расположенные на кристах
Д) окисляют органические вещества с образованием АТФ
Е) имеют наружную и внутреннюю мембраны
5.Какие общие свойства характерны для митохондрий и хлоропластов?
- не делятся в течение жизни клетки
- имеют собственный генетический материал
- являются одномембранными
- содержат ферменты окислительного фосфорилирования
- имеют двойную мембрану
- участвуют в синтезе АТФ
6.Цитоплазма выполняет в клетке ряд функций:
- является внутренней средой клетки
- осуществляет связь между ядром и органоидами
- выполняет роль матрицы для синтеза углеводов
- служит местом расположения ядра и органоидов
- осуществляет передачу наследственной информации
- служит местом расположения хромосом в клетках эукариот
7.Установите соответствие между характеристикой органоида клетки и его видом.
ХАРАКТЕРИСТИКА ОРГАНОИДА | ОРГАНОИД КЛЕТКИ |
1) система канальцев, пронизывающих цитоплазму | А) комплекс Гольджи |
2) система утолщенных мембранных цилиндров и пузырьков | Б) эндоплазматическая сеть |
3) обеспечивает накопление веществ в клетке | |
4) на мембранах могут размещаться рибосомы | |
5) участвует в формировании лизосом | |
6) обеспечивает перемещение органических веществ в клетке |
Ответ | ||||||
8.Установите соответствие между особенностью строения клетки и царством, для которого оно характерно.
ОСОБЕННОСТЬ СТРОЕНИЯ КЛЕТОК | ЦАРСТВО |
1) наличие пластид | А) Грибы |
2) отсутствие хлоропластов |
Кроме характерных для прокариот и эукариот особенностей, клетки растений, животных, грибов и бактерий обладают еще целым рядом особенностей. Так, клетки растений содержат специфические органоиды - хлоропласты , которые обусловливают их способность к фотосинтезу, тогда как у остальных организмов эти органоиды не встречаются. Безусловно, это не означает, что другие организмы не способны к фотосинтезу, поскольку, например, у бактерий он протекает на впячиваниях плазмалеммы и отдельных мембранных пузырьках в цитоплазме.
Растительные клетки, как правило, содержат крупные вакуоли, заполненные клеточным соком. В клетках животных, грибов и бактерий они также встречаются, но имеют совершенно иное происхождение и выполняют другие функции. Основным запасным веществом, встречающимся в виде твердых включений, у растений является крахмал, у животных и грибов - гликоген, а у бактерий - гликоген или волютин.
Еще одним отличительным признаком этих групп организмов является организация поверхностного аппарата: у клеток животных организмов клеточная стенка отсутствует, их плазматическая мембрана покрыта лишь тонким гликокаликсом, тогда как у всех остальных она есть. Это целиком объяснимо, поскольку способ питания животных связан с захватом пищевых частиц в процессе фагоцитоза, а наличие клеточной стенки лишило бы их данной возможности. Химическая природа вещества, входящего в состав клеточной стенки, неодинакова у различных групп живых организмов: если у растений это целлюлоза, то у грибов - хитин, а у бактерий - муреин. Сравнительная характеристика строения клеток растений, животных, грибов и бактерий
| Признак | Бактерии | Животные | Грибы | Растения |
| Способ питания | Гетеротрофный или автотрофный | Гетеротрофный | Гетеротрофный | Автотрофный |
| Организация наследственной информации | Прокариоты | Эукариоты | Эукариоты | Эукариоты |
| Локализация ДНК | Нуклеоид, плазмиды | Ядро, митохондрии | Ядро, митохондрии | Ядро, митохондрии, пластиды |
| Плазматическая мембрана | Есть | Есть | Есть | Есть |
| Клеточная стенка | Муреиновая | - | Хитиновая | Целлюлозная |
| Цитоплазма | Есть | Есть | Есть | Есть |
| Органоиды | Рибосомы | Мембранные и немембранные, в том числе клеточный центр | Мембранные и немембранные | Мембранные и немембранные, в том числе пластиды |
| Органоиды движения | Жгутики и ворсинки | Жгутики и реснички | Жгутики и реснички | Жгутики и реснички |
| Вакуоли | Редко | Сократительные, пищеварительные | Иногда | Центральная вакуоль с клеточным соком |
| Включения | Гликоген, волютин | Гликоген | Гликоген | Крахмал |
Отличия в строении клеток представителей разных царств живой природы приведены на рисунке.
Химический состав клетки. Макро- и микроэлементы. Взаимосвязь строения и функций неорганических и органических веществ (белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, АТФ), входящих в состав клетки. Роль химических веществ в клетке и организме человека
Химический состав клетки
В составе живых организмов обнаружено большинство химических элементов Периодической системы элементов Д. И. Менделеева, открытых к настоящему времени. С одной стороны, в них не содержится ни одного элемента, которого не было бы в неживой природе, а с другой стороны, их концентрации в телах неживой природы и живых организмах существенно различаются.
Эти химические элементы образуют неорганические и органические вещества. Несмотря на то, что в живых организмах преобладают неорганические вещества, именно органические вещества определяют уникальность их химического состава и феномена жизни в целом, поскольку они синтезируются преимущественно организмами в процессе жизнедеятельности и играют в реакциях важнейшую роль.
Изучением химического состава организмов и химических реакций, протекающих в них, занимается наука биохимия.
Следует отметить, что содержание химических веществ в различных клетках и тканях может существенно различаться. Например, если в животных клетках среди органических соединений преобладают белки, то в клетках растений - углеводы.
| Химический элемент | Земная кора | Морская вода | Живые организмы |
| O | 49.2 | 85.8 | 65–75 |
| C | 0.4 | 0.0035 | 15–18 |
| H | 1.0 | 10.67 | 8–10 |
| N | 0.04 | 0.37 | 1.5–3.0 |
| P | 0.1 | 0.003 | 0.20–1.0 |
| S | 0.15 | 0.09 | 0.15–0.2 |
| K | 2.35 | 0.04 | 0.15–0.4 |
| Ca | 3.25 | 0.05 | 0.04–2.0 |
| Cl | 0.2 | 0.06 | 0.05–0.1 |
| Mg | 2.35 | 0.14 | 0.02–0.03 |
| Na | 2.4 | 1.14 | 0.02–0.03 |
| Fe | 4.2 | 0.00015 | 0.01–0.015 |
| Zn | < 0.01 | 0.00015 | 0.0003 |
| Cu | < 0.01 | < 0.00001 | 0.0002 |
| I | < 0.01 | 0.000015 | 0.0001 |
| F | 0.1 | 2.07 | 0.0001 |
Макро- и микроэлементы
В живых организмах встречается около 80 химических элементов, однако только для 27 из этих элементов установлены их функции в клетке и организме. Остальные элементы присутствуют в незначительных количествах, и, по-видимому, попадают в организм с пищей, водой и воздухом. Содержание химических элементов в организме существенно различается. В зависимости от концентрации их делят на макроэлементы и микроэлементы.
Концентрация каждого из макроэлементов в организме превышает 0,01 %, а их суммарное содержание - 99 %. К макроэлементам относят кислород, углерод, водород, азот, фосфор, серу, калий, кальций, натрий, хлор, магний и железо. Первые четыре из перечисленных элементов (кислород, углерод, водород и азот) называют также органогенными , поскольку они входят в состав основных органических соединений. Фосфор и сера также являются компонентами ряда органических веществ, например белков и нуклеиновых кислот. Фосфор необходим для формирования костей и зубов.
Без оставшихся макроэлементов невозможно нормальное функционирование организма. Так, калий, натрий и хлор участвуют в процессах возбуждения клеток. Калий также необходим для работы многих ферментов и удержания воды в клетке. Кальций входит в состав клеточных стенок растений, костей, зубов и раковин моллюсков и требуется для сокращения мышечных клеток, а также для внутриклеточного движения. Магний является компонентом хлорофилла - пигмента, обеспечивающего протекание фотосинтеза. Он также принимает участие в биосинтезе белка. Железо, помимо того, что оно входит в состав гемоглобина, переносящего кислород в крови, необходимо для протекания процессов дыхания и фотосинтеза, а также для функционирования многих ферментов.
Микроэлементы содержатся в организме в концентрациях менее 0,01 %, а их суммарная концентрация в клетке не достигает и 0,1 %. К микроэлементам относятся цинк, медь, марганец, кобальт, йод, фтор и др. Цинк входит в состав молекулы гормона поджелудочной железы - инсулина, медь требуется для процессов фотосинтеза и дыхания. Кобальт является компонентом витамина В12, отсутствие которого приводит к анемии. Йод необходим для синтеза гормонов щитовидной железы, обеспечивающих нормальное протекание обмена веществ, а фтор связан с формированием эмали зубов.
Как недостаток, так и избыток или нарушение обмена макро- и микроэлементов приводят к развитию различных заболеваний. В частности, недостаток кальция и фосфора вызывает рахит, нехватка азота - тяжелую белковую недостаточность, дефицит железа - анемию, а отсутствие йода - нарушение образования гормонов щитовидной железы и снижение интенсивности обмена веществ. Уменьшение поступления фтора с водой и пищей в значительной степени обусловливает нарушение обновления эмали зубов и, как следствие, предрасположенность к кариесу. Свинец токсичен почти для всех организмов. Его избыток вызывает необратимые повреждения головного мозга и центральной нервной системы, что проявляется потерей зрения и слуха, бессонницей, почечной недостаточностью, судорогами, а также может привести к параличу и такому заболеванию, как рак. Острое отравление свинцом сопровождается внезапными галлюцинациями и заканчивается комой и смертью.
Недостаток макро- и микроэлементов можно компенсировать путем увеличения их содержания в пище и питьевой воде, а также за счет приема лекарственных препаратов. Так, йод содержится в морепродуктах и йодированной соли, кальций - в яичной скорлупе и т. п.
Взаимосвязь строения и функций неорганических и органических веществ (белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, АТФ), входящих в состав клетки. Роль химических веществ в клетке и организме человека
Неорганические вещества
Химические элементы клетки образуют различные соединения - неорганические и органические. К неорганическим веществам клетки относятся вода, минеральные соли, кислоты и др., а к органическим - белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды, АТФ, витамины и др..
Вода (Н 2 О) - наиболее распространенное неорганическое вещество клетки, обладающее уникальными физико-химическими свойствами. У нее нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха. Плотность и вязкость всех веществ оценивается по воде. Как и многие другие вещества, вода может находиться в трех агрегатных состояниях: твердом (лед), жидком и газообразном (пар). Температура плавления воды - 0°С, температура кипения - 100°С, однако растворение в воде других веществ может изменять эти характеристики. Теплоемкость воды также достаточно велика - 4200 кДж/моль·К, что дает ей возможность принимать участие в процессах терморегуляции. В молекуле воды атомы водорода расположены под углом 105°, при этом общие электронные пары оттягиваются более электроотрицательным атомом кислорода. Это обусловливает дипольные свойства молекул воды (один их конец заряжен положительно, а другой - отрицательно) и возможность образования между молекулами воды водородных связей. Сцепление молекул воды лежит в основе явления поверхностного натяжения, капиллярности и свойств воды как универсального растворителя. Вследствие этого все вещества делятся на растворимые в воде (гидрофильные) и нерастворимые в ней (гидрофобные). Благодаря этим уникальным свойствам предопределено то, что вода стала основой жизни на Земле.
Среднее содержание воды в клетках организма неодинаково и может изменяться с возрастом. Так, у полуторамесячного эмбриона человека содержание воды в клетках достигает 97,5 %, у восьмимесячного - 83 %, у новорожденного снижается до 74 %, а у взрослого человека составляет в среднем 66 %. Однако клетки организма различаются содержанием воды. Так, в костях содержится около 20 % воды, в печени - 70 %, а в мозге - 86 %. В целом можно сказать, что концентрация воды в клетках прямо пропорциональна интенсивности обмена веществ .
Минеральные соли могут находиться в растворенном или нерастворенном состояниях. Растворимые соли диссоциируют на ионы - катионы и анионы. Наиболее важными катионами являются ионы калия и натрия, облегчающие перенос веществ через мембрану и участвующие в возникновении и проведении нервного импульса; а также ионы кальция, который принимает участие в процессах сокращения мышечных волокон и свертывании крови; магния, входящего в состав хлорофилла; железа, входящего в состав ряда белков, в том числе гемоглобина. Важнейшими анионами являются фосфат-анион, входящий в состав АТФ и нуклеиновых кислот, и остаток угольной кислоты, смягчающий колебания рН среды. Ионы минеральных солей обеспечивают и проникновение самой воды в клетку, и ее удержание в ней. Если в среде концентрация солей ниже, чем в клетке, то вода проникает в клетку. Также ионы определяют буферные свойства цитоплазмы, т. е. ее способность поддерживать постоянство слабощелочной рН цитоплазмы, несмотря на постоянное образование в клетке кислотных и щелочных продуктов.
Нерастворимые соли (CaCO 3 , Ca 3 (PO 4) 2 и др.) входят в состав костей, зубов, раковин и панцирей одноклеточных и многоклеточных животных.
Кроме того, в организмах могут вырабатываться и другие неорганические соединения, например кислоты и оксиды. Так, обкладочные клетки желудка человека вырабатывают соляную кислоту, которая активирует пищеварительный фермент пепсин, а оксид кремния пропитывает клеточные стенки хвощей и образует панцири диатомовых водорослей. В последние годы исследуется также роль оксида азота (II) в передаче сигналов в клетках и организме.
Органические вещества
Хотя основные структурные элементы у большинства клеток сходны, есть некоторые различия в строении клеток представителей различных Царств живой природы.
Клетки растений :
- содержат характерные только для них пластиды - хлоропласты, лейкопласты и хромопласты;
- окружены плотной клеточной стенкой из целлюлозы ;
- имеют вакуоли с клеточным соком .
Вакуоль
- одномембранный органоид, выполняющий различные функции (секреция, экскреция и хранение запасных веществ, аутофагия, автолиз и др.).Оболочка этой вакуоли называется тонопласт , а её содержимое - клеточный сок .
Пластиды - это органоиды растительных клеток, которые имеют двухмембранное строение (как митохондрии). Как и митохондрии, пластиды содержат собственные молекулы ДНК. Поэтому они также способны самостоятельно размножаться, независимо от деления клетки.
В зависимости от окраски пластиды делят на лейкопласты, хлоропласты
и хромопласты
.
Лейкопласты
бесцветны и находятся обычно в неосвещаемых частях растений (например, в клубнях картофеля). В них происходит накопление крахмала. На свету в лейкопластах образуется зеленый пигмент хлорофилл, поэтому клубни картофеля зеленеют.
Хлоропласты
- зелёные пластиды, которые встречаются в клетках фотосинтезирующих эукариот (растений). Обычно в одной клетке листа растения находится от 20 до 100 хлоропластов. Хлоропласты содержат хлорофилл и в них происходит процесс фотосинтеза
(т.е. превращение энергии солнечного света в энергию макроэргических связей АТФ и синтез за счет этой энергии углеводов из углекислого газа воздуха).
Под наружной гладкой мембраной хлоропласта находится складчатая внутренняя мембрана. Между складками внутренней мембраны хлоропласта находятся стопки (граны
) плоских мембранных мешочков (тилакоидов
). В мембранах тилакоидов находится хлорофилл, который обладает особой химической структурой, которая позволяет ему улавливать кванты света.
Обрати внимание!
Хлорофилл необходим для превращения энергии света в химическую энергию АТФ.
Во внутреннем пространстве хлоропластов между гранами происходит синтез углеводов, на который и расходуется энергия АТФ.
В хромопластах содержатся пигменты красного, оранжевого, фиолетового, желтого цветов. Этих пластид особенно много в клетках лепестков цветков и оболочек плодов.
Основным запасным веществом клеток растений является крахмал .
У животных клеток нет плотных клеточных стенок. Они окружены клеточной мембраной, через которую происходит обмен веществ с окружающей средой. Снаружи их плазматической мембраны расположен гликокаликс .
Гликокаликс - надмембранный комплекс, характерный для животных клеток, принимающий участие в образовании контактов между клетками.
Также в клетках животных нет крупных вакоулей, но в них есть центриоли (в клеточном центре) и лизосомы .
Клеточный центр принимает участие в делении клетки (центриоли расходятся к полюсам делящейся клетки и образуют веретено деления) и играет важнейшую роль в формировании внутреннего скелета клетки - цитоскелета .
Клеточный центр расположен в цитоплазме всех клеток вблизи от ядра. Из области клеточного центра расходятся многочисленные микротрубочки, поддерживающие форму клетки и играющие роль своеобразных рельсов для движения органоидов по цитоплазме.
У животных и низших растений клеточный центр образован двумя центриолями (образованными микротрубочками, расположенными в цитоплазме под прямым углом друг к другу).
Обрати внимание!
У высших растений клеточный центр центриолей не имеет.
Лизосомы - органоиды грибов и животных, отсутствующие в клетках растений.Лизосомы , обладая способностью к активному перевариванию пищевых веществ, участвуют в удалении отмирающих в процессе жизнедеятельности частей клеток, целых клеток и органов.
Иногда лизосомы разрушают и саму клетку, в которой образовались.
Пример:
Так, например, лизосомы постепенно переваривают все клетки хвоста головастика при его превращении в лягушку. Таким образом, питательные вещества не теряются, а расходуются на формирование новых органов у лягушки.
Органоиды движения. Многие животные клетки способны к движению, например, инфузория туфелька, эвглена зеленая, сперматозоиды многоклеточных животных. Некоторые из этих организмов двигаются при помощи особых органоидов движения - ресничек и жгутиков , которые образованы такими же микротрубочками, как центриоли клеточного центра. Движение жгутиков и ресничек вызвано скольжением микротрубочек друг относительно друга, в результате чего эти органоиды изгибаются. В основании каждой реснички или жгутика лежит базальное тельце, которое укрепляет их в цитоплазме клетки. На работу жгутиков и ресничек расходуется энергия АТФ.
Сможете ли вы выполнить это задание? Давайте вместе вспомним особенности строения данных клеток, их жизнедеятельности, а также черты сходства и отличия.
Функциональная единица растений
Характерной чертой является наличие зеленых пластид хлоропластов. Эти постоянные структуры являются основой протекания фотосинтеза. В ходе этого процесса неорганические вещества превращаются в углеводы и кислород. Сравните растительную и бактериальную клетки - и вы увидите, что у первого типа размеры гораздо больше. Некоторые из них можно различить даже невооруженным глазом. К примеру, крупные клетки мякоти арбуза, лимона или апельсина.
Что общего у растительной и бактериальной клетки
Несмотря на то, что эти клетки образуют организмы разных царств, между ними есть ряд существенных сходств. Они имеют общий план строения и состоят из поверхностного аппарата, цитоплазмы и постоянных структур - органелл.
И растения, и бактерии содержат генетический материал. Обязательным компонентом обоих типов является клеточная мембрана и стенка. Некоторые бактерии, подобно растениям, имеют цитоскелет, формирующий их опорно-двигательную систему. Еще одним сходством является наличие органелл движения. Сравните растительную и бактериальную клетки: зеленая водоросль хламидомонада перемещается при помощи жгутиков, а спирохеты используют для этого фибриллы.
Различия растительной и бактериальной клетки
Основное отличие этих клеток заключается в структуре и уровне развития генетического аппарата. Бактерии не имеют оформленного ядра. Они содержат кольцевую молекулу ДНК, место дислокации которой называется нуклеоид. Такие клетки называют прокариотическими. Кроме бактерий к ним относятся сине-зеленые водоросли.
Сравните растительную и бактериальную клетки. Первые являются эукариотическими. В их цитоплазме находится ядро, в матриксе которого хранятся молекулы ДНК. Бактерии лишены многих клеточных органелл, что определяет их низкий уровень организации. У них, в отличие от нет митохондрий, комплекса Гольджи, эндоплазматического ретикулума, пероксисом, всех видов пластид, включая хромо- и лейкопласты.
Отличия касаются и химического состава У растений в ее состав входит сложный углевод целлюлоза, а бактерии содержат пектин или муреин.
Итак, исходя из сравнения растительной и бактериальной клетки, можно сделать выводы, что наряду со сходными чертами, между ними существует ряд существенных отличий. Прежде всего они касаются организации генетического аппарата и наличия органелл.
Растительные клетки характеризуются более прогрессивными чертами строения и процессами жизнедеятельности по сравнению с бактериями, доказательством чего является большое разнообразие их видов и жизненных форм.
