Чертеж на клетка и клетъчни органели. От какво се състои човешката клетка: структура и функции

клетка -основната форма на организация на живата материя, елементарната единица на организма. Това е самовъзпроизвеждаща се система, която е изолирана от външната среда и поддържа определена концентрация химикали, но същевременно осъществява постоянен обмен с околната среда.

Клетката е основната структурна единица на едноклетъчни, колониални и многоклетъчни организми. Една клетка на едноклетъчния организъм е универсална, тя изпълнява всички функции, необходими за осигуряване на живот и възпроизводство. При многоклетъчните организми клетките са изключително разнообразни по размер, форма и вътрешна структура. Това разнообразие се дължи на разделението на функциите, изпълнявани от клетките в тялото.

Въпреки огромното разнообразие, растителните клетки се характеризират с обща структура - това са клетки еукариотни, имащи оформено ядро. Те се отличават от клетките на други еукариоти - животни и гъби следните функции: 1) наличие на пластиди; 2) наличието на клетъчна стена, чийто основен компонент е целулозата; 3) добре развита вакуолна система; 4) липса на центриоли по време на деленето; 5) растеж чрез разтягане.

Формата и размерите на растителните клетки са много разнообразни и зависят от тяхното положение в тялото на растението и функциите, които изпълняват. Плътно затворените клетки най-често имат формата на полиедри, което се определя от взаимното им налягане в сеченията, те обикновено изглеждат като 4-6-ъгълници. Наричат ​​се клетки, чийто диаметър е приблизително еднакъв във всички посоки паренхимни. ПрозенхимниТова са силно удължени по дължина клетки, чиято дължина превишава 5-6 и повече пъти ширината им. За разлика от животинските клетки, възрастните растителни клетки винаги имат постоянна форма, което се обяснява с наличието на твърда клетъчна стена.

Размерите на клетките на повечето растения варират от 10 до 100 микрона (най-често 15-60 микрона), те се виждат само под микроскоп. Клетки, които съхраняват вода и обикновено са по-големи. хранителни вещества. Месото на динята, лимона и портокала се състои от толкова големи клетки (няколко милиметра), че могат да се видят с невъоръжено око. Някои прозенхимни клетки достигат много дълги дължини. Например, ленените ликови влакна са дълги около 40 мм, а копривата - 80 мм, докато размерът им напречно сечениеостава в микроскопични граници.

Броят на клетките в едно растение достига астрономически стойности. Така едно листо на дърво има повече от 100 милиона клетки.

В растителната клетка могат да се разграничат три основни части: 1) въглехидрат клетъчна стена, обграждащи клетката отвън; 2) протопласт– живото съдържание на клетката, – притиснато под формата на доста тънък стенен слой към клетъчната стена, и 3) вакуола– пространство в централната част на клетката, изпълнено с воднисто съдържание – клетъчен сок. Клетъчната стена и вакуолата са продукти от жизнената дейност на протопласта.

2.2. Протопласт

Протопласт– активно жизнено съдържание на клетката. Протопластът е изключително сложно образувание, обособено в различни компоненти, т.нар органели (органели), които постоянно се срещат в него, имат характерна структураи изпълнява специфични функции ( ориз. 2.1). Клетъчните органели включват сърцевина, пластиди, митохондриите, рибозоми, ендоплазмен нето, апарат Голджи, лизозоми, микротела. Органелите са потопени в хиалоплазма, което осигурява тяхното взаимодействие. Хиалоплазма с органели, без ядрото, възлиза на цитоплазмаклетки. Протопластът е отделен от клетъчната стена чрез външна мембрана - плазмалема, от вакуолата - от вътрешната мембрана – тонопласт. Всички основни метаболитни процеси протичат в протопласта.

ориз. 2.1. Структура растителна клеткаспоред електронната микроскопия: 1 – ядро; 2 – ядрена мембрана; 3 – ядрена пора; 4 – ядро; 5 – хроматин; 6 – кариоплазма; 7 – клетъчна стена; 8 – плазмалема; 9 – плазмодесмати; 10 – агрануларен ендоплазмен ретикулум; 11 – гранулиран ендоплазмен ретикулум; 12 – митохондрии; 13 – рибозоми; 14 – лизозома; 15 – хлоропласт; 16 – диктиозома; 17 – хиалоплазма; 18 – тонопласт; 19 – вакуола.

Химическият състав на протопласта е много сложен и разнообразен. Всяка клетка се характеризира със своя химичен състав в зависимост от нейните физиологични функции. Основни класове конституционен, т.е. съединенията, включени в протопласта са: вода (60-90%), протеини (40-50% от сухата маса на протопласта), нуклеинови киселини (1-2%), липиди (2-3%) , въглехидрати и други органични съединения. В състава на протопласта влизат и неорганични вещества под формата на йони минерални соли(2-6%). Протеините, нуклеиновите киселини, липидите и въглехидратите се синтезират от самия протоплас.

Освен конституционални вещества клетката съдържа резервнивещества (временно изключени от метаболизма) и боклуци(неговите крайни продукти). Резервните вещества и отпадъците получиха общо наименование ергастиченвещества. Ергастичните вещества, като правило, се натрупват в клетъчния сок на вакуолите в разтворена форма или форма включване– оформени частици, видими под светлинен микроскоп. Ергастичните вещества обикновено включват вещества от вторичен синтез, изучавани в хода на фармакогнозията - терпеноиди, алкалоиди, полифенолни съединения.

По физични свойства протопластът е многофазен колоиден разтвор (плътност 1,03-1,1). Обикновено това е хидрозол, т.е. колоидна система с преобладаваща дисперсионна среда – вода. В живата клетка съдържанието на протопласта е в постоянно движение, което може да се види под микроскоп чрез движението на органели и включвания. Движението може да бъде ротационен(в една посока) или течен(посоката на тока в различните нишки на цитоплазмата е различна). Цитоплазменият поток се нарича още циклоза. Осигурява по-добър транспорт на веществата и подпомага аерирането на клетките.

Цитоплазма- задължителна част от живата клетка, където протичат всички процеси на клетъчния метаболизъм, с изключение на синтеза нуклеинови киселини, протичащи в ядрото. Основата на цитоплазмата е нейната матрица, или хиалоплазма, в които са вградени органелите.

Хиалоплазма- сложна безцветна, оптически прозрачна колоидна система, свързва всички потопени в нея органели, като осигурява тяхното взаимодействие. Хиалоплазмата съдържа ензими и участва активно в клетъчния метаболизъм, напр биохимични процесикато гликолиза, синтез на аминокиселини, синтез мастни киселинии масла и др. Способен е на активно движение и участва във вътреклетъчния транспорт на вещества.

Някои от структурните протеинови компоненти на хиалоплазмата образуват супрамолекулни агрегати със строго подредено подреждане на молекулите - микротубулии микрофиламенти. Микротубули- Това са тънки цилиндрични структури с диаметър около 24 nm и дължина до няколко микрометра. Тяхната стена се състои от спираловидно разположени сферични субединици на белтъка тубулин. Микротубулите участват в ориентацията на целулозните микрофибрили на клетъчната стена, образувана от плазмената мембрана, във вътреклетъчния транспорт и поддържането на формата на протопласта. Те образуват вретеновидни нишки по време на митоза, флагели и реснички. Микрофиламентиса дълги нишки с дебелина 5-7 nm, състоящи се от контрактилния протеин актин. В хиалоплазмата те образуват снопове - цитоплазмени влакна или приемат формата на триизмерна мрежа, прикрепена към плазмалемата, пластидите, елементите ендоплазмен ретикулум, рибозоми, микротубули. Смята се, че чрез свиване микрофиламентите генерират движението на хиалоплазмата и насоченото движение на прикрепените към тях органели. Комбинацията от микротубули и микрофиламенти съставлява цитоскелет.

Структурата на цитоплазмата се основава на биологични мембрани– най-тънките (4-10 nm) филми, изградени предимно от фосфолипиди и протеини – липопротеини. Липидните молекули формират структурната основа на мембраните. Фосфолипидите са подредени в два успоредни слоя по такъв начин, че хидрофилните им части са насочени навън, във водната среда, а хидрофобните остатъци от мастни киселини са насочени навътре. Някои протеинови молекули са разположени в непрекъснат слой върху повърхността на липидната рамка от едната или от двете страни, някои от тях са потопени в тази рамка, а други преминават през нея, образувайки хидрофилни „пори“ в мембраната ( ориз. 2.2). Повечето мембранни протеини са представени от различни ензими.

ориз. 2.2. Схема на структурата на биологична мембрана : Б– протеинова молекула; Ет– фосфолипидна молекула.

Мембраните са живи компоненти на цитоплазмата. Те ограничават протопласта от извънклетъчната среда, създават външната граница на органелите и участват в създаването на тяхната вътрешна структура, като в много отношения са носители на техните функции. Характерна особеност на мембраните е тяхната затвореност и непрекъснатост – краищата им никога не са отворени. В някои особено активни клетки мембраните могат да представляват до 90% от сухото вещество на цитоплазмата.

Едноосновни свойства биологични мембрани- техните изборен пропускливост(полупропускливост): някои вещества преминават през тях трудно или изобщо не (бариерно свойство), други проникват лесно. Селективната пропускливост на мембраните създава възможност за разделяне на цитоплазмата на изолирани отделения - отделения– различни химически състав, при които различни биохимични процеси, често противоположни по посока, могат да протичат едновременно и независимо един от друг.

Граничните мембрани на протопласта са плазмалема– плазмена мембрана и тонопласт– вакуолна мембрана. Плазмалема е външната повърхностна мембрана на цитоплазмата, обикновено плътно прилепнала към клетъчната стена. Регулира клетъчния метаболизъм с среда, възприема дразнения и хормонални стимули, координира синтеза и сглобяването на целулозни микрофибрили на клетъчната стена. Тонопластът регулира метаболизма между протопласта и клетъчния сок.

Рибозоми- малки (около 20 nm), почти сферични гранули, състоящи се от рибонуклеопротеини - РНК комплекси и различни структурни протеини. Това са единствените органели на еукариотната клетка, които нямат мембрани. Рибозомите са разположени свободно в цитоплазмата на клетката или са прикрепени към мембраните на ендоплазмения ретикулум. Всяка клетка съдържа десетки и стотици хиляди рибозоми. Рибозомите са разположени поотделно или в групи от 4-40 ( полирибозоми, или полизоми), където отделните рибозоми са свързани помежду си чрез нишковидна информационна РНК молекула, която носи информация за структурата на протеина. Рибозомите (по-точно полизомите) са центрове на протеинов синтез в клетката.

Рибозомата се състои от две субединици (голяма и малка), свързани с магнезиеви йони. Субединиците се образуват в ядрото, а именно в нуклеола, а рибозомите се събират в цитоплазмата. Рибозомите се намират и в митохондриите и пластидите, но техният размер е по-малък и съответства на размера на рибозомите в прокариотните организми.

Ендоплазмен ретикулум (ендоплазмен ретикулум)е обширна триизмерна мрежа от канали, везикули и цистерни, ограничени от мембрани, проникващи в хиалоплазмата. Ендоплазменият ретикулум в клетките, които синтезират протеини, се състои от мембрани, носещи рибозоми на външната повърхност. Тази форма се нарича гранулиран, или груб (ориз. 2.1). Нарича се ендоплазмен ретикулум, който няма рибозоми агрануларна, или гладка. Агрануларният ендоплазмен ретикулум участва в синтеза на мазнини и други липофилни съединения (етерични масла, смоли, каучук).

Ендоплазменият ретикулум функционира като комуникационна система на клетката и се използва за транспортиране на вещества. Ендоплазменият ретикулум на съседните клетки е свързан чрез цитоплазмени връзки - плазмодесмикоито преминават през клетъчните стени. Ендоплазменият ретикулум е центърът на образуване и растеж на клетъчните мембрани. Той поражда такива клетъчни компоненти като вакуоли, лизозоми, диктиозоми и микротелца. Чрез ендоплазмения ретикулум се осъществява взаимодействие между органелите.

Апарат на Голджина името на италианския учен К. Голджи, който за първи път го описва в животински клетки. В растителните клетки апаратът на Голджи се състои от отделни диктиозома, или тяло на Голджии Голджи везикули. Всяка диктиозома е купчина от 5-7 или повече сплескани кръгли цистерни с диаметър около 1 μm, ограничени от мембрана ( ориз. 2.3).По ръбовете диктиозомите често се превръщат в система от тънки разклонени тръби. Броят на диктиозомите в една клетка варира значително (от 10-50 до няколкостотин) в зависимост от вида на клетката и фазата на нейното развитие. Везикулите на Голджи с различни диаметри се отделят от ръбовете на диктиозомните цистерни или ръбовете на тръбите и обикновено са насочени към плазмалемата или вакуолата.

ориз. 2.3. Схема на структурата на диктиозома.

Диктиозомите са центрове за синтез, натрупване и секреция на полизахариди, предимно пектинови вещества и хемицелулози на матрицата на клетъчната стена и слузта. Везикулите на Голджи транспортират полизахаридите до плазмалемата. Апаратът на Голджи е особено развит в клетки, които интензивно отделят полизахариди.

Лизозоми–органели, отделени от хиалоплазмата с мембрана и съдържащи хидролитични ензими, способни да разрушават органичните съединения. Лизозомите на растителните клетки са малки (0,5-2 µm) цитоплазмени вакуоли и везикули - производни на ендоплазмения ретикулум или апарата на Голджи. Основната функция на лизозомите е локална автолиза– разрушаване на отделни участъци от цитоплазмата на собствената клетка, завършващо с образуването на цитоплазмена вакуола на нейно място. Местната автолиза в растенията е предимно защитна стойност: при временна липса на хранителни вещества клетката може да остане жизнеспособна чрез усвояване на част от цитоплазмата. Друга функция на лизозомите е отстраняването на износени или излишни клетъчни органели, както и почистването на клетъчната кухина след смъртта на нейния протопласт, например по време на образуването на водопроводими елементи.

Микротела– малки (0,5-1,5 микрона) сферични органели, заобиколени от единична мембрана. Вътре има финозърнеста плътна матрица, състояща се от редокс ензими. Най-известните микротела глиоксизомии пероксизоми. Глиоксизомите участват в превръщането на мастните масла в захари, което се случва по време на покълването на семената. Реакциите на светлинно дишане (фотодишане) възникват в пероксизомите и продуктите на фотосинтезата се окисляват в тях, за да образуват аминокиселини.

Митохондрии -кръгли или елипсовидни, по-рядко нишковидни органели с диаметър 0,3-1 μm, заобиколени от две мембрани. Вътрешната мембрана образува издатини в митохондриалната кухина - cristas, които значително увеличават вътрешната му повърхност. Пространството между кристите е запълнено матрица. Матрицата съдържа рибозоми, по-малки от рибозомите на хиалоплазмата, и вериги от собствената си ДНК ( ориз. 2.4).

ориз. 2.4. Схеми на структурата на митохондриите в триизмерно изображение (1) и в разрез (2): VM– вътрешна мембрана на митохондриите; ДНК– верига на митохондриална ДНК; ДО– криста; мамо– матрица; NM– външна мембрана на митохондриите; Р– митохондриални рибозоми.

Митохондриите се наричат ​​електростанциите на клетката. Те осъществяват вътреклетъчно дъх, в резултат на което органичните съединения се разграждат за освобождаване на енергия. това енергията отиваза синтез на АТФ - окислителен фосфорилиране. При необходимост енергията, съхранявана в АТФ, се използва за синтеза на различни вещества и в различни физиологични процеси. Броят на митохондриите в една клетка варира от няколко до няколкостотин, като има особено много от тях в секреторните клетки.

Митохондриите са постоянни органели, които не възникват отново, а се разпределят по време на деленето между тях дъщерни клетки. Увеличаването на броя на митохондриите се дължи на тяхното разделяне. Това е възможно поради наличието на собствени нуклеинови киселини в митохондриите. Митохондриите са способни на независим от ядрото синтез на някои от техните протеини върху собствените си рибозоми под контрола на митохондриална ДНК. Тяхната независимост обаче е непълна, тъй като развитието на митохондриите протича под контрола на ядрото и следователно митохондриите са полуавтономни органели.

Пластиди-органели, характерни само за растенията. Има три вида пластиди: 1) хлоропласти(зелени пластиди); 2) хромопласти(жълти, оранжеви или червени пластиди) и левкопласти(безцветни пластиди). Обикновено в клетката се намира само един вид пластид.

Хлоропластиса от най-голямо значение; в тях протича фотосинтеза. Те съдържат зелен пигмент хлорофил, което придава на растенията зелен цвят, и пигменти, принадлежащи към групата каротеноиди. Каротеноидите варират на цвят от жълто и оранжево до червено и кафяво, но това обикновено е маскирано от хлорофила. Каротеноидите се делят на каротини, с оранжев цвят и ксантофилиимащ жълт цвят. Това са липофилни (мастноразтворими) пигменти, според химическата си структура принадлежат към терпеноидите.

Растителните хлоропласти имат формата на двойно изпъкнала леща и са с размери 4-7 микрона, добре се виждат в светлинен микроскоп. Броят на хлоропластите във фотосинтетичните клетки може да достигне 40-50. При водораслите ролята на фотосинтетичен апарат се изпълнява от хроматофори. Формата им е разнообразна: чашовидна (Chlamydomonas), лентовидна (Spirogyra), пластинчата (Pinnularia) и др. Хроматофорите са много по-големи, броят им в клетка е от 1 до 5.

Хлоропластите имат сложна структура. Те са отделени от хиалоплазмата с две мембрани – външна и вътрешна. Вътрешното съдържание се нарича строма. Вътрешната мембрана образува вътре в хлоропласта сложна, строго подредена система от мембрани под формата на плоски мехурчета, т.нар. тилакоиди. Тилакоидите се събират в купчини - зърна, наподобяващи колони от монети. Граните са свързани помежду си чрез стромални тилакоиди (интергрануларни тилакоиди), преминаващи през тях точно през пластида ( ориз. 2.5). Хлорофилите и каротеноидите са вградени в грана тилакоидните мембрани. Стромата на хлоропластите съдържа пластоглобули– сферични включвания от мастни масла, в които са разтворени каротеноиди, както и рибозоми, подобни по размер на рибозомите на прокариотите и митохондриите, и ДНК вериги. Често в хлоропластите се срещат нишестени зърна, това е т.нар първичен, или асимилация нишесте– временно съхранение на продукти от фотосинтеза.

ориз. 2.5. Схема на структурата на хлоропласта в триизмерно изображение (1) и в разрез (2): Vm– вътрешна мембрана; Гр– грана; ДНК– верига на пластидна ДНК; NM– външна мембрана; Стр– пластоглобула; Р– хлоропластни рибозоми; СЪС– строма; TIG– грана тилакоид; Тим– интергрануларен тилакоид.

Хлорофилът и хлоропластите се образуват само на светлина. Растенията, отглеждани на тъмно, не са зелени и се наричат етиолиран. Вместо типичните хлоропласти в тях се образуват модифицирани пластиди, които нямат развита вътрешна мембранна система - етиопласти.

Основната функция на хлоропластите е фотосинтеза, образование органична материяот неорганичните поради светлинната енергия. Хлорофилът играе централна роля в този процес. Той абсорбира светлинна енергия и я насочва за извършване на реакции на фотосинтеза. Тези реакции са разделени на светлозависими и тъмни (неизискващи наличието на светлина). Зависимите от светлина реакции се състоят от преобразуване на светлинната енергия в химическа енергия и разлагане (фотолиза) на водата. Те са ограничени до тилакоидните мембрани. Тъмните реакции - редукция на въглероден диоксид във въздуха с водород във вода до въглехидрати (фиксация на CO 2) - се случват в стромата на хлоропластите.

В хлоропластите, както и в митохондриите, се получава синтез на АТФ. В този случай източникът на енергия е слънчевата светлина, поради което се нарича фотофосфорилиране. Хлоропластите също участват в синтеза на аминокиселини и мастни киселини и служат като хранилище за временни запаси от нишесте.

Наличието на ДНК и рибозоми показва, както в случая с митохондриите, съществуването в хлоропластите на собствена система за синтез на протеини. В действителност повечето тилакоидни мембранни протеини се синтезират върху хлоропластни рибозоми, докато по-голямата част от стромалните протеини и мембранните липиди са с екстрапластиден произход.

левкопласти -малки безцветни пластиди. Те се намират главно в клетки на органи, скрити от слънчева светлина, като корени, коренища, грудки, семена. Структурата им в общи черти ah е подобна на структурата на хлоропластите: обвивка от две мембрани, строма, рибозоми, ДНК вериги, пластоглобули са подобни на тези на хлоропластите. Въпреки това, за разлика от хлоропластите, левкопластите имат слабо развита вътрешна мембранна система.

Левкопластите са органели, свързани със синтеза и натрупването на резервни хранителни вещества, предимно нишесте, рядко протеини и липиди. Левкопласти, които натрупват нишесте , се наричат амилопласти. Това нишесте има формата на зърна, за разлика от асимилаторното нишесте на хлоропластите, то се нарича резервни, или вторичен. Запасният протеин може да се отложи под формата на кристали или аморфни включвания в т.нар протеинопласти, мастни масла - под формата на пластоглобули в елаиопласти.

Левкопласти, които не натрупват резервни хранителни вещества, често се срещат в клетките; тяхната роля все още не е напълно разбрана. На светлина левкопластите могат да се превърнат в хлоропласти.

Хромопласти -пластидите са оранжеви, червени и жълти на цвят, което се дължи на пигменти, принадлежащи към групата на каротеноидите. Хромопласти се намират в клетките на венчелистчетата на много растения (невен, лютиче, глухарче), зрели плодове (домати, шипка, офика, тиква, диня), рядко в кореноплодни зеленчуци (моркови), както и в есенни листа.

Вътрешната мембранна система в хромопластите обикновено отсъства. Каротеноидите най-често се разтварят в мастни масла от пластоглобули ( ориз. 2.6),и хромопластите са повече или по-малко със сферична форма. В някои случаи (корени от моркови, плодове от диня) каротеноидите се отлагат под формата на кристали с различна форма. Кристалът разтяга мембраните на хромопласта и той приема неговата форма: назъбена, игловидна, полумесечна, ламеларна, триъгълна, ромбовидна и др.

ориз. 2.6. Хромопласт на мезофилна клетка на венчелистче от лютиче: VM– вътрешна мембрана; NM– външна мембрана; Стр– пластоглобула; СЪС– строма.

Значението на хромопластите все още не е напълно изяснено. Повечето от тях са стареещи пластиди. Те, като правило, се развиват от хлоропласти, докато хлорофилът и вътрешната мембранна структура се разрушават в пластидите и се натрупват каротеноиди. Това се случва, когато плодовете узреят и листата пожълтяват през есента. Непрякото биологично значение на хромопластите е, че те определят яркия цвят на цветята и плодовете, което привлича насекоми за кръстосано опрашване и други животни за разпространение на плодове. Левкопластите също могат да се трансформират в хромопласти.

И трите вида пластиди се образуват от пропластид– малки безцветни телца, които се намират в меристемните (делящи се) клетки на корените и издънките. Пропластидите са способни да се делят и при диференцирането си се превръщат в различни видове пластиди.

В еволюционен смисъл първичният, първоначален тип пластиди е хлоропластът, от който произлизат пластидите на другите два вида. В процеса на индивидуално развитие (онтогенеза) почти всички видове пластиди могат да се трансформират един в друг.

Пластидите споделят много характеристики с митохондриите, които ги отличават от другите компоненти на цитоплазмата. Това е преди всичко обвивка от две мембрани и относителна генетична автономия поради наличието на собствени рибозоми и ДНК. Тази уникалност на органелите е в основата на идеята, че предшествениците на пластидите и митохондриите са били бактерии, които в процеса на еволюция са били вградени в еукариотна клетка и постепенно са се превърнали в хлоропласти и митохондрии.

Ядро- основната и съществена част от еукариотната клетка. Ядрото е контролен център за метаболизма на клетката, нейния растеж и развитие и контролира дейността на всички останали органели. Ядрото съхранява генетична информация и я предава на дъщерните клетки по време на клетъчното делене. Ядрото присъства във всички живи растителни клетки, с изключение на зрелите сегменти на флоемните ситовидни тръби. Клетките с премахнато ядро ​​обикновено умират бързо.

Ядрото е най-големият органел, размерът му е 10-25 микрона. Много големи ядра в зародишните клетки (до 500 микрона). Формата на ядрото често е сферична или елипсоидална, но в силно удължените клетки може да бъде лещовидна или вретеновидна.

Клетката обикновено съдържа едно ядро. В младите (меристематични) клетки обикновено заема централно място. С нарастването на централната вакуола ядрото се придвижва към клетъчната стена и се намира в стенния слой на цитоплазмата.

По отношение на химичния състав ядрото се различава рязко от другите органели с високо (15-30%) съдържание на ДНК - субстанцията на наследствеността на клетката. 99% от ДНК на клетката е концентрирана в ядрото, тя образува комплекси с ядрени протеини - дезоксирибонуклеопротеини. Ядрото също така съдържа значителни количества РНК (главно иРНК и рРНК) и протеини.

Структурата на ядрото е еднаква във всички еукариотни клетки. В ядрото има хроматини ядро, които са потопени в кариоплазма; Ядрото е отделено от цитоплазмата ядрен черупкас пори ( ориз. 2.1).

Ядрена обвивкасе състои от две мембрани. Външната мембрана, граничеща с хиалоплазмата, носи прикрепени рибозоми. Черупката е пронизана с доста големи пори, благодарение на които обменът между цитоплазмата и ядрото е значително улеснен; белтъчни макромолекули, рибонуклеопротеини, рибозомни субединици и др. преминават през порите външната ядрена мембрана на някои места се комбинира с ендоплазмения ретикулум.

Кариоплазма (нуклеоплазма, или ядрен сок)– основното вещество на ядрото, служи като среда за разпространение структурни компоненти– хроматин и ядро. Съдържа ензими, свободни нуклеотиди, аминокиселини, иРНК, тРНК, отпадъчни продукти от хромозомите и ядрото.

Нуклеол- плътно, сферично тяло с диаметър 1-3 микрона. Обикновено ядрото съдържа 1-2, понякога няколко нуклеоли. Нуклеолите са основният носител на РНК в ядрото и се състоят от рибонуклеопротеини. Функцията на нуклеолите е синтеза на рРНК и образуване на рибозомни субединици.

Хроматин- най-важната част от ядрото. Хроматинът се състои от ДНК молекули, свързани с протеини - дезоксирибонуклеопротеини. По време на клетъчното делене хроматинът се диференцира в хромозоми. Хромозомите са уплътнени спирални нишки от хроматин; те са ясно видими в метафазата на митозата, когато броят на хромозомите може да бъде преброен и тяхната форма е изследвана. Хроматинът и хромозомите осигуряват съхранението на наследствената информация, нейното дублиране и предаване от клетка на клетка.

Броят и формата на хромозомите ( кариотип) са еднакви във всички клетки на тялото на организми от един и същи вид. Ядрата на соматичните (нерепродуктивни) клетки съдържат диплоиден(двоен) набор от хромозоми – 2n. Образува се в резултат на сливането на две зародишни клетки с хаплоиден(единичен) набор от хромозоми – n. В диплоиден набор всяка двойка хромозоми е представена от хомоложни хромозоми, едната получена от майчиния, а другата от бащиния организъм. Половите клетки съдържат по една хромозома от всяка двойка хомоложни хромозоми.

Броят на хромозомите в различните организми варира от две до няколкостотин. По правило всеки вид има характерен и постоянен набор от хромозоми, фиксиран в процеса на еволюцията на този вид. Промените в хромозомния набор възникват само в резултат на хромозомни и геномни мутации. Наследственото множествено увеличение на броя на наборите от хромозоми се нарича полиплоидия, множество промени в хромозомния набор – анеуплоидия. растения - полиплоидихарактеризиращ се с по-големи размери, по-голяма производителност, устойчивост на неблагоприятни факторивъншна среда. Те представляват голям интерес като изходен материал за селекция и създаване на високопродуктивни сортове културни растения. Полиплоидията също играе важна роля в видообразуването на растенията.

Клетъчно делене

Появата на нови ядра се дължи на разделянето на съществуващите. В този случай ядрото обикновено никога не се разделя чрез просто свиване наполовина, тъй като този метод не може да осигури абсолютно идентично разпределение на наследствения материал между двете дъщерни клетки. Това се постига чрез сложен процес на ядрено делене, наречен митоза.

Митозае универсална форма на ядрено делене, подобно при растенията и животните. Той разграничава четири фази: профаза, метафаза, анафазаи телофаза(ориз. 2.7). Периодът между две митотични деления се нарича интерфаза.

IN профазахромозомите започват да се появяват в ядрото. Първоначално приличат на кълбо от заплетени нишки. След това хромозомите се скъсяват, удебеляват и се подреждат по подреден начин. В края на профазата ядрото изчезва и ядрената мембрана се фрагментира на отделни къси цистерни, неразличими от елементите на ендоплазмения ретикулум; кариоплазмата се смесва с хиалоплазмата. На двата полюса на ядрото се появяват клъстери от микротубули, от които впоследствие се образуват нишки митотичен шпиндели.

IN метафазахромозомите накрая се разделят и се събират в една равнина в средата между полюсите на ядрото, образувайки метафаза запис. Хромозомите се образуват от сгънати две еднакви дължини хроматиди, всяка от които съдържа една ДНК молекула. Хромозомите са свити - центромер, което ги разделя на два равни или неравни ръкава. В метафазата хроматидите на всяка хромозома започват да се отделят една от друга, връзката между тях се поддържа само в центромерната област. Нишките на митотичното вретено са прикрепени към центромерите. Те се състоят от успоредни групи микротубули. Митотичното вретено е апарат за специфичната ориентация на хромозомите в метафазната пластина и разпределението на хромозомите в полюсите на клетката.

IN анафазавсяка хромозома накрая се разделя на две хроматиди, които стават сестрински хромозоми. След това, с помощта на нишки на вретено, една от двойката сестрински хромозоми започва да се движи към единия полюс на ядрото, а втората - към другата.

Телофазавъзниква, когато сестринските хромозоми достигнат полюсите на клетката. Вретеното изчезва, групираните на полюсите хромозоми се декондензират и удължават - преминават в интерфазен хроматин. Появяват се нуклеоли и обвивка се събира около всяко от дъщерните ядра. Всяка дъщерна хромозома се състои само от един хроматид. Завършването на втората половина, извършено чрез редупликация на ДНК, се случва вече в интерфазното ядро.

ориз. 2.7. Схема на митоза и цитокинеза на клетка с брой хромозоми 2 п=4 : 1 – интерфаза; 2.3 – профаза; 4 – метафаза; 5 – анафаза; 6 – телофаза и формиране на клетъчната пластинка; 7 – завършване на цитокинезата (преход към интерфаза); IN– митотично вретено; КП– развиваща се клетъчна пластина; Е– фрагмопластични влакна; хм– хромозома; аз– ядро; ядрени оръжия– ядрена мембрана.

Продължителността на митозата варира от 1 до 24 часа. В резултат на митозата и последващата интерфаза клетките получават същата наследствена информация и съдържат хромозоми, идентични по брой, размер и форма с майчините клетки.

В телофаза започва деленето на клетките - цитокинеза. Първо се появяват множество влакна между двете дъщерни ядра; колекцията от тези влакна има формата на цилиндър и се нарича фрагмопласт(ориз. 2.7). Подобно на вретеновидни нишки, фрагмопластните влакна се образуват от групи микротубули. В центъра на фрагмопласта, в екваториалната равнина между дъщерните ядра, се натрупват везикули на Голджи, съдържащи пектинови вещества. Те се сливат помежду си и пораждат клетъчен запис, а ограничаващата ги мембрана става част от плазмалемата.

Клетъчната пластина е с форма на диск и расте центробежно към стените на клетката-майка. Фрагмопластните влакна контролират посоката на движение на везикулите на Голджи и растежа на клетъчната пластина. Когато клетъчната пластина достигне стените на майчината клетка, образуването на преградата и отделянето на двете дъщерни клетки завършват и фрагмопластът изчезва. След завършване на цитокинезата и двете клетки започват да растат, достигат размера на майчината клетка и след това могат да се разделят отново или да преминат към диференциация.

Мейоза(редукционно ядрено деление) е специален метод на делене, при който, за разлика от митозата, има намаляване (намаляване) на броя на хромозомите и преход на клетките от диплоидно състояние към хаплоидно състояние. При животните мейозата е основната връзка гаметогенеза(процесът на образуване на гамети), а в растенията - спорогенеза(процесът на образуване на спори). Ако нямаше мейоза, броят на хромозомите по време на сливането на клетките по време на половия процес би трябвало да се удвои за неопределено време.

Мейозата се състои от две последователни деления, във всяко от които могат да се разграничат същите четири етапа, както при обикновената митоза ( Фиг.2.8).

В профазата на първото деление, както и в профазата на митозата, хроматинът на ядрото преминава в кондензирано състояние - образуват се хромозоми, характерни за даден растителен вид, ядрената мембрана и ядрото изчезват. По време на мейозата обаче хомоложните хромозоми не са подредени безредно, а по двойки, в контакт една с друга по цялата си дължина. В този случай сдвоените хромозоми могат да обменят отделни участъци от хроматиди един с друг. В метафазата на първото разделение хомоложните хромозоми образуват не еднослойна, а двуслойна метафазна плоча. В анафазата на първото деление хомоложните хромозоми на всяка двойка се разминават по полюсите на вретеното, без да ги разделят надлъжно в изолирани хроматиди. В резултат на това в телофазата на всеки от полюсите на делене хаплоидният брой хромозоми се намалява наполовина, състоящи се не от една, а от две хроматиди. Разпределението на хомоложните хромозоми между дъщерните ядра е произволно.

Веднага след телофазата на първото делене започва вторият етап на мейозата - обикновена митоза с разделянето на хромозомите на хроматиди. В резултат на тези две деления и последваща цитокинеза се образуват четири хаплоидни дъщерни клетки - тетрада. Освен това между първото и второто ядрено разделение няма интерфаза и следователно няма редупликация на ДНК. При оплождане диплоиден наборхромозомите се възстановяват.

ориз. 2.8. Схема на мейозата с броя на хромозомите 2 п=4 : 1 – метафаза I (хомоложните хромозоми са събрани по двойки в метафазната пластина); 2 – анафаза I (хомоложните хромозоми се отдалечават една от друга към полюсите на вретеното, без да се разделят на хроматиди); 3 - метафаза II (хромозомите са разположени в метафазната плоча в един ред, техният брой е наполовина); 4 – анафаза II (след разделяне дъщерните хромозоми се отдалечават една от друга); 5 – телофаза II (образува се тетрада от клетки); IN– митотично вретено; хм 1 – хромозома от една хроматида; хм 2 - хромозома от две хроматиди.

Значението на мейозата е не само в осигуряването на постоянството на броя на хромозомите в организмите от поколение на поколение. Благодарение на случайното разпределение на хомоложните хромозоми и обмяната на отделните им участъци, половите клетки, образувани в мейозата, съдържат голямо разнообразие от хромозомни комбинации. Това осигурява разнообразие от хромозомни набори, увеличава променливостта на чертите в следващите поколения и по този начин осигурява материал за еволюцията на организмите.

Устройството на растителната клетка се изучава от науката – физиологията на растенията. клеткае основният структурна единицакак зеленчук, така че животински организъм. Това е най-малката част от организъм, която има свойствата на жив

Едноклетъчни и многоклетъчни растения

Яжте едноклетъчни и многоклетъчни растения. Първите включват такива, които се състоят само от една клетка и в този случай такава клетка носи всичките й присъщи функции.

Многоклетъчните растения не са проста сума от клетки, а единичен организъм, при което те образуват различни тъкани и органи, които взаимодействат помежду си.

Структурни елементи на растителна клетка

Растителни клеткиса много разнообразни както по размер и форма, така и по функциите, които изпълняват, но основно се състоят от едни и същи части.

Структурата на възрастната растителна клетка

1. - черупка,
2. - средна плоча,
3. - междуклетъчно пространство,
4. - плазмодесмати,
5. - плазмалема,
6. - тонопласт,
7. - вакуола,
8. - цитоплазма,
9. - капка масло,
10. - митохондрии,
11. - хлоропласт,
12. - грана в хлоропласта,
13. - нишестено зърно в хлоропласта,
14. - ядро,
15. - ядрена мембрана,
16. - ядро,
17. - хроматин.

Всяка възрастна жива клетка се състои от:

• черупки,
• протоплазма,
• вакуоли.

Черупкапридава на растителната клетка определена форма. Под черупката е протоплазма, обикновено плътно притиснати към черупката. Централната част на клетката е заета вакуолапълни с клетъчен сок. Младите клетки нямат вакуола и протоплазмата изпълва цялата кухина на клетката.

Нека разгледаме по-подробно структурата на растителната клетка; за това ще опишем всички нейни компоненти.

Протоплазма

Протоплазма- това е живата субстанция на тялото; в него протичат най-сложните метаболитни реакции, характерни за живота.

Протоплазмата съдържа голям брой мембранни филми, при образуването на които важна роля играят протеинови съединения с фосфатиди (мастноподобни вещества). Поради наличието на мембрани протоплазмата има огромни вътрешни повърхности, върху които процесите на адсорбция (абсорбция) и десорбция (освобождаване) на веществата и тяхното движение протичат с висока скорост.

Голям брой мембрани, разделящи съдържанието на клетката, позволяват различни вещества в клетката да не се смесват и да се движат едновременно в противоположни посоки.

Въпреки това физични и химични свойствамембраните не са постоянни; те непрекъснато се променят в зависимост от вътрешните и външните условия, което прави възможно саморегулирането на биохимичните процеси.

Химичен състав на протоплазмата

Химичен състав на протоплазматамного сложно. Състои се от органични и неорганични съединения, открити както в колоидно, така и в разтворено състояние.

Удобен обект за изучаване на химичния състав на протоплазмата е плазмодият на фикомицетите, който е гола протоплазма без обвивка.

По-долу е даден общият състав на протоплазмата на фикомицетите (в% от сухото тегло):

Водоразтворими органични вещества……………………………………………………………40.7

От които: захари………………………………………………………………………………………………………….. 14.2
протеини………………………………………………………………………………………………………………. 22
аминокиселини, органични основи и други азотни съединения….. 24.3

Органични вещества, неразтворими във вода……………………………………….. 55.9

От тях: нуклеопротеини……………………………………………………………………………….. 32.2
свободни нуклеинови киселини………………………………………………………………….. 2.5
глобулини (прости протеини) ……………………………………………………………………………………… 0,5
липопротеини…………………………………………………………………………………………………………… 4.8
неутрални мазнини…………………………………………………………………………………………………………… 6.8
фитостероли (високомолекулни алкохоли) …………………………………………………………………. 3.2
фосфатиди………………………………………………………………………………………………………………….. 1.3
други органични вещества…………………………………………………………………………. 4.6

Минерали…………………………………………………………………………………….. 3.4

Химическият състав на протоплазмата е близък до дадения по-горе, но може да варира в зависимост от вида, възрастта и органа на растението.

Протоплазмата съдържа до 80% вода (протоплазмата на спящите семена съдържа 5-15%). Той прониква в цялата колоидна система на протоплазмата, като е негов структурен елемент. В протоплазмата се срещат през цялото време химически реакции, за което е необходимо реагиращите съединения да са в разтвор.

Цитоплазма

Основната част от протоплазмата е цитоплазма, което е полутечното съдържание на клетката и изпълва нейното вътрешно пространство.

Цитоплазмата съдържа ядрото, пластидите, митохондриите (хондриозомите), рибозомите и апарата на Голджи.

Външната мембрана на цитоплазмата, граничеща с клетъчната мембрана, се нарича плазмалема. Плазмената мембрана лесно пропуска вода и много йони, но задържа големи молекули.

На границата на цитоплазмата с вакуолата също се образува мембрана, наречена тонопласт.

Цитоплазмата съдържа ендоплазмения ретикулум, който е система от разклонени мембрани, свързани с външната мембрана. Мембраните на ендоплазмения ретикулум образуват канали и разширения, на повърхността на които протичат всички химични реакции.

Най-важните свойства на цитоплазмата са вискозитетът и еластичността. Вискозитетът на цитоплазмата се променя в зависимост от температурата: когато температурата се повишава, вискозитетът намалява и, обратно, когато намалява, се увеличава. При висок вискозитет метаболизмът в клетката намалява, при нисък вискозитет се увеличава.

Еластичността на цитоплазмата се проявява в способността й да възвръща първоначалната си форма след деформация, което показва определена структура на цитоплазмата.

Цитоплазмата е способна на движение, което е тясно свързано с условията на околната среда. Основата на движението е контрактилитетът на протеините в цитоплазмата на клетките. Повишаването на температурата ускорява движението на цитоплазмата, а липсата на кислород го спира. Вероятно движението на цитоплазмата е тясно свързано с трансформацията на веществата и енергията в растението.

Способността на цитоплазмата да реагира на външни условияи приспособяването към тях се нарича раздразнителност.

Наличието на раздразнителност характеризира живия организъм. Отговорът на цитоплазмата на въздействието на температурата, светлината и влагата изисква изразходване на енергия, която се освобождава по време на дишането. Листата на срамежливата мимоза бързо се сгъват при механично дразнене, но при често повтаряне на дразненето престават да реагират на него; последното очевидно се дължи на липса на енергия. Раздразнителността на цитоплазмата е в основата на всички видове движение и други явления от живота на растенията.

Ядро

Ядро- най-важният и най-голям органел на клетката. Размерът на ядрото зависи от вида на растението и състоянието на клетката (в висши растениясредно от 5 до 25 микрона). Формата на ядрото най-често е сферична, в удължените клетки е овална.

Жива клеткаобикновено има само едно ядро, но при висшите растения силно удължените клетки (от които се образуват ликови влакна) съдържат няколко ядра. В младите клетки, които нямат вакуола, ядрото обикновено заема централно положение, при образуването на вакуоли, то се премества към периферията.

Ядрото е колоидна система, но по-вискозна от цитоплазмата. Различава се от цитоплазмата по своя химичен състав; Ядрото съдържа основни и киселинни протеини и различни ензими, както и голям брой нуклеинови киселини, дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК) и рибонуклеинова киселина (РНК). ДНК преобладава в ядрото и обикновено не се намира в цитоплазмата.

Ядрото е отделено от цитоплазмата тънка черупка, или ядрената мембрана, в която има отвори – пори. Чрез порите се извършва обмен между ядрото и цитоплазмата. Под мембраната е ядреният сок, в който са потопени едно или повече ядра и хромозоми. Ядрото съдържа рибонуклеинова киселина (РНК), която участва в синтеза на протеини и протеини, съдържащи фосфор.

Ядрото участва във всички жизнени процеси на клетката; когато се отстрани, клетката умира.

Пластиди

Пластидиоткрити само в растителните клетки. Те се виждат ясно в обикновен микроскоп, тъй като те са по-плътни и пречупват светлината по различен начин от цитоплазмата.
В една възрастна растителна клетка има 3 вида пластиди:

• хлоропласти, които са зелени на цвят
• хромопласти жълти или оранжеви,
• левкопластите са безцветни.

Размерите на пластидите зависят от вида на растението и варират от 3-4 до 15-30 микрона. Левкопластите обикновено са по-малки от хлоропластите и хромопластите.

Митохондриите

Митохондриите се намират във всички живи клетки и са разположени в цитоплазмата. Формата им е много разнообразна и променлива, размерите са 0,2-5 микрона. Броят на митохондриите в една клетка варира от десетки до няколко хиляди. Те са по-плътни от цитоплазмата и имат различен химичен състав; те съдържат 30-40% протеин, 28-38% липоиди и 1 - .6% рибонуклеинова киселина.

Митохондриите се движат в клетката заедно с цитоплазмата, но в някои клетки, очевидно, те също са способни на самостоятелно движение. Ролята на митохондриите в клетъчния метаболизъм е много важна.

Митохондриите са центрове, в които се извършва дишането и образуването на високоенергийни връзки, съдържащи се в аденозинтрифосфорната киселина (АТФ) и имащи голям запас от енергия (стр. 70, 94-96).

Освобождаването и преносът на генерираната енергия става с участието голям бройензими, открити в митохондриите.

Апарат на Голджи

Намира се в цитоплазмата Апарат на Голджи, чиято форма е различна в различните клетки. Може да бъде под формата на дискове, пръчици, зърна. Апаратът на Голджи има много кухини, заобиколени от двуслойна мембрана. Неговата роля се свежда до натрупване и отстраняване от клетката различни веществапроизведени от клетката.

Рибозоми

Рибозоми- това са субмикроскопични частици под формата на зърна с размер до 0,015 микрона. Рибозомите съдържат много протеин (до 55%) и са богати на рибонуклеинова киселина (35%), която съставлява 65% от цялата рибонуклеинова киселина (РНК), открита в клетката.

Рибозомите синтезират протеини от аминокиселини, което е възможно само в присъствието на РНК. Рибозомите се намират в цитоплазмата, ядрото, пластидите и вероятно митохондриите.

Химичен състав на органелите. Понастоящем, благодарение на създаването на центрофуги с огромни скорости на въртене (десетки хиляди обороти в минута), е възможно да се отделят различни части на клетката една от друга, тъй като те имат различни специфично тегло. Следователно стана възможно да се учи биохимични свойствавсяка част от клетката.

За да сравним химичния състав на клетъчните органели, представяме данни (Таблица 1).

Химичен състав на органелите на растителните клетки
(в °/o сухо вещество)

Органоид	катерици	Липоиди	Нуклеинови киселини	Забележка
Цитоплазма	80-95	2-3	1-2	Повечето нуклеинови киселини са ДНК
Ядра	50-80	8-40	10-30
Пластиди	30-45	20-40	0,5-3,0
Митохондриите	30-40	25-38	1-6
Рибозоми	50-57	3-4	35

Клетъчна мембрана

Характерна особеност на растителната клетка е наличието на устойчива мембрана, която придава на клетката определена форма и предпазва протоплазмата от увреждане. Черупката може да расте само с участието на протоплазма. Клетъчна мембранамладите клетки се състоят главно от целулоза (фибри), хемицелулози и пектинови вещества.

Молекулите на целулозата имат формата на дълги вериги, събрани в мицели, чието подреждане варира в различните клетки. В ленените, конопените и други влакна, които представляват удължени клетки, целулозните мицели са разположени по дължината на клетката под определен ъгъл. В клетки с еднакъв диаметър мицелите са подредени във всички посоки под формата на мрежа. В междумицеларните пространства на черупката има вода.

По време на живота на растителния организъм могат да настъпят промени в структурата на клетъчната мембрана: мембраната може да се удебели и да се промени химически. Удебеляването на черупката се случва отвътре поради жизнената активност на протоплазмата и не се случва навсякъде вътрешна повърхностклетки; Винаги има неудебелени зони - пори, състоящи се само от тънка целулозна обвивка.

През порите, разположени в съседни клетки една срещу друга, преминават най-тънките нишки на цитоплазмата - плазмодесмати, благодарение на които се осъществява обменът между клетките. Въпреки това, при много силно удебеляване на мембраните, обмяната става много трудна, в клетката остава много малко протоплазма и такива клетки умират, например ликови влакна от лен и коноп.

Химични промени могат да настъпят и в клетъчната мембрана в зависимост от естеството на растителната тъкан. Кутинизацията възниква в покривните тъкани - епидермиса. В същото време в междумицеларните пространства на целулозната обвивка се натрупва кутин, мастноподобно вещество, което трудно пропуска газове и вода.

Кутинизацията обаче не води до клетъчна смърт, тъй като кутиновите отлагания не покриват цялата клетъчна повърхност. В клетките на покривната тъкан се кутинизира само външната стена, образувайки така наречената кутикула.

Суберинът, подобно на корк вещество, също подобно на мазнина и непропускливо за вода и газове, също може да се отлага в клетъчните мембрани. Отлагането на суберин или суберизацията се случва бързо по цялата повърхност на черупката, това нарушава клетъчния метаболизъм и води до неговата смърт. Може също да настъпи лигнификация на черупката. В този случай тя се импрегнира с лигнин, което води до спиране на растежа на клетките, а по-късно, при по-тежка лигнификация, до тяхната смърт.

Клетъчен сок

Младата растителна клетка е напълно пълна с протоплазма, но докато клетката расте, вакуолите се изпълват с клетъчен сок. Първоначално се появяват вакуоли големи количествапод формата на малки капчици, след това отделни вакуоли започват да се сливат в една централна и протоплазмата се изтласква към клетъчните стени.

Тип урок: комбиниран.

Методи: словесно, визуално, практично, проблемно-търсене.

Цели на урока

Образователни: задълбочете знанията на учениците за структурата на еукариотните клетки, научете ги да ги прилагат в практическите занятия.

Развитие: подобряване на уменията на учениците да работят с дидактически материали; развиват мисленето на учениците, като предлагат задачи за сравняване на прокариотни и еукариотни клетки, растителни клетки и животински клетки, идентифициране на подобни и отличителни характеристики.

Оборудване: постер “Структура на цитоплазмената мембрана”; карти със задачи; раздаване (строеж на прокариотна клетка, типична растителна клетка, структура на животинска клетка).

Междупредметни връзки: ботаника, зоология, анатомия и физиология на човека.

План на урока

I. Организационен момент

Проверка на готовността за урока.
Проверка на списъка на учениците.
Съобщаване на темата и целите на урока.

II. Учене на нов материал

Разделяне на организмите на про- и еукариоти

Клетките са изключително разнообразни по форма: едни са кръгли, други приличат на звезди с много лъчи, трети са удължени и т.н. Клетките също са различни по размер - от най-малките, трудно различими в светлинен микроскоп, до идеално видими с невъоръжено око (например яйцата на риби и жаби).

Всяко неоплодено яйце, включително гигантските фосилизирани яйца на динозаври, които се съхраняват в палеонтологични музеи, също някога е било живи клетки. Все пак, ако говорим за основните елементи вътрешна структура, всички клетки са подобни една на друга.

Прокариоти (от лат. професионалист- преди, по-рано, вместо и гръцки. карион- ядро) са организми, чиито клетки нямат мембранно ограниченядки, т.е. всички бактерии, включително архебактерии и цианобактерии. Общ бройИма около 6000 вида прокариоти генетична информацияпрокариотната клетка (генофор) се съдържа в една кръгова ДНК молекула. Митохондриите и хлоропластите отсъстват, а функциите на дишане или фотосинтеза, които осигуряват енергията на клетката, се изпълняват от плазмената мембрана (фиг. 1). Прокариотите се размножават без изразен полов процес чрез разделяне на две. Прокариотите са способни да извършват цяла поредицаспецифичен физиологични процеси: фиксира молекулярен азот, извършва ферментация на млечна киселина, разлага дървесина, окислява сяра и желязо.

След уводен разговор учениците преговарят за устройството на прокариотната клетка, като съпоставят основните особености на строежа с видовете еукариотни клетки (фиг. 1).

Еукариоти - Това висши организмис ясно изразено ядро, което е отделено от цитоплазмата с мембрана (кариомембрана). Еукариотите включват всички висши животни и растения, както и едноклетъчни и многоклетъчни водорасли, гъби и протозои. Ядрената ДНК при еукариотите се съдържа в хромозомите. Еукариотите имат клетъчни органели, ограничени от мембрани.

Разлики между еукариоти и прокариоти

– Еукариотите имат истинско ядро: генетичният апарат на еукариотната клетка е защитен от мембрана, подобна на мембраната на самата клетка.
– Органелите, включени в цитоплазмата, са заобиколени от мембрана.

Устройство на растителни и животински клетки

Клетката на всеки организъм е система. Състои се от три взаимосвързани части: обвивка, ядро ​​и цитоплазма.

Когато изучавате ботаника, зоология и човешка анатомия, вече сте се запознали със структурата различни видовеклетки. Нека прегледаме накратко този материал.

Задача 1.Въз основа на Фигура 2 определете на кои организми и видове тъкани отговарят клетките, номерирани от 1 до 12. Какво определя формата им?

Устройство и функции на органелите на растителни и животински клетки

Използвайки фигури 3 и 4 и речника и учебника по биология, учениците попълват таблица, сравняваща животински и растителни клетки.

Таблица. Устройство и функции на органелите на растителни и животински клетки

Клетъчни органели	Структура на органелите	функция	Наличие на органели в клетките
			растения	животни
Хлоропласт	Това е вид пластид	Оцветява растенията в зелено и позволява извършването на фотосинтеза.
Левкопласт	Черупката се състои от две елементарни мембрани; вътрешен, растящ в стромата, образува няколко тилакоиди	Синтезира и натрупва нишесте, масла, протеини
Хромопласт	Пластиди с жълт, оранжев и червен цвят, цветът се дължи на пигменти - каротеноиди	Червен, жълт цвят есенни листа, сочни плодове и др.
	Заема до 90% от обема на зряла клетка, изпълнена с клетъчен сок	Поддържане на тургора, натрупване на резервни вещества и метаболитни продукти, регулиране осмотично наляганеи т.н.
Микротубули	Състои се от протеина тубулин, разположен близо до плазмената мембрана	Те участват в отлагането на целулоза върху клетъчните стени и движението на различни органели в цитоплазмата. По време на клетъчното делене микротубулите формират основата на структурата на вретеното
Плазмена мембрана (PMM)	Състои се от липиден двоен слой, проникнат от протеини, потопени в различни дълбочини	Бариера, транспорт на вещества, комуникация между клетките
Гладък EPR	Система от плоски и разклонени тръби	Осъществява синтеза и освобождаването на липиди
Груб EPR	Получава името си заради множеството рибозоми, разположени на повърхността му.	Синтез на протеини, натрупване и трансформация за освобождаване от клетката навън
	Заобиколен от двойна ядрена мембрана с пори. Външната ядрена мембрана образува непрекъсната структура с ER мембраната. Съдържа едно или повече нуклеоли	Носител на наследствена информация, център за регулиране на клетъчната активност
Клетъчна стена	Състои се от дълги целулозни молекули, подредени в снопове, наречени микрофибрили	Външна рамка, защитна обвивка
Плазмодесми	Малки цитоплазмени канали, които проникват през клетъчните стени	Обединете протопласти на съседни клетки
Митохондриите		Синтез на АТФ (съхранение на енергия)
Апарат на Голджи	Състои се от купчина плоски торбички, наречени цистерни или диктиозоми	Синтез на полизахариди, образуване на СРМ и лизозоми
Лизозоми		Вътреклетъчно храносмилане
Рибозоми	Състои се от две неравни субединици - големи и малки, на които те могат да се разделят	Място на биосинтеза на протеини
Цитоплазма	Състои се от вода с голям бройвещества, разтворени в него, съдържащи глюкоза, протеини и йони	В него се помещават други клетъчни органели и се извършват всички процеси на клетъчния метаболизъм.
Микрофиламенти	Влакна, направени от протеина актин, обикновено подредени на снопове близо до повърхността на клетките	Участват в клетъчната подвижност и промяна на формата
Центриоли	Може да е част от митотичния апарат на клетката. Диплоидната клетка съдържа две двойки центриоли	Участват в процеса на делене на клетките при животните; в зооспорите на водорасли, мъхове и протозои образуват базални тела на реснички
микровили	Изпъкналости на плазмената мембрана	Увеличете външна повърхностклетки, микровилите заедно образуват клетъчната граница

Изводи

1. Клетъчната стена, пластидите и централната вакуола са уникални за растителните клетки.
2. Лизозоми, центриоли, микровили присъстват главно само в клетките на животинските организми.
3. Всички останали органели са характерни както за растителните, така и за животинските клетки.

Структура на клетъчната мембрана

Клетъчната мембрана е разположена извън клетката, ограничавайки последната от външната или вътрешна средатяло. Основата му е плазмалемата (клетъчна мембрана) и въглехидратно-протеиновият компонент.

Функции на клетъчната мембрана:

– поддържа формата на клетката и придава механична здравина на клетката и тялото като цяло;
- предпазва клетката от механични повредии навлизането на вредни съединения в него;
– извършва разпознаване на молекулярни сигнали;
– регулира метаболизма между клетката и околната среда;
– осъществява междуклетъчно взаимодействие в многоклетъчен организъм.

Функция на клетъчната стена:

– представлява външна рамка – защитна обвивка;
– осигурява транспорт на вещества (вода, соли, молекули на много органични вещества преминават през клетъчната стена).

Външният слой на животинските клетки, за разлика от клетъчните стени на растенията, е много тънък и еластичен. Не се вижда под светлинен микроскоп и се състои от различни полизахариди и протеини. Повърхностният слой на животинските клетки се нарича гликокаликс, изпълнява функцията на пряка връзка на животинските клетки с външната среда, с всички заобикалящи го вещества, но не играе поддържаща роля.

Под гликокаликса на животинската клетка и клетъчната стена на растителната клетка има плазмена мембрана, граничеща директно с цитоплазмата. Плазмената мембрана се състои от протеини и липиди. Те са подредени по подреден начин поради различни химични взаимодействия помежду си. Липидните молекули в плазмената мембрана са подредени в два реда и образуват непрекъснат липиден двоен слой. Протеиновите молекули не образуват непрекъснат слой, те се намират в липидния слой, потапяйки се в него на различна дълбочина. Молекулите на протеините и липидите са подвижни.

Функции на плазмената мембрана:

– образува бариера, която отделя вътрешното съдържание на клетката от външна среда;
– осигурява транспорт на вещества;
– осигурява комуникацията между клетките в тъканите на многоклетъчните организми.

Навлизане на вещества в клетката

Повърхността на клетката не е непрекъсната. Цитоплазмената мембрана има множество малки дупчици - пори, през които със или без помощта на специални протеини йони и малки молекули могат да проникнат в клетката. В допълнение, някои йони и малки молекули могат да влязат в клетката директно през мембраната. Навлизането на най-важните йони и молекули в клетката не е пасивна дифузия, а активен транспорт, изискващ разход на енергия. Транспортът на вещества е селективен. Селективна пропускливост клетъчна мембранасе нарича полупропускливост.

от фагоцитозаГолеми молекули от органични вещества, като протеини, полизахариди, хранителни частици и бактерии навлизат в клетката. Фагоцитозата протича с участието на плазмената мембрана. В точката, където повърхността на клетката влиза в контакт с частица от всякаква плътна субстанция, мембраната се огъва, образува вдлъбнатина и заобикаля частицата, която е потопена вътре в клетката в „мембранна капсула“. Образува се храносмилателна вакуола и органичните вещества, влизащи в клетката, се усвояват в нея.

Амебите, ресничките и левкоцитите на животните и хората се хранят чрез фагоцитоза. Левкоцитите абсорбират бактерии, както и различни прахови частици, случайно попаднал в тялото, като по този начин го предпазва от болестотворни бактерии. Клетъчната стена на растенията, бактериите и синьо-зелените водорасли предотвратява фагоцитозата и поради това този път на навлизане на вещества в клетката не се реализира в тях.

Чрез плазмена мембранаКапки течност, съдържащи различни вещества в разтворено и суспендирано състояние, също проникват в клетката. Това явление се нарича пиноцитоза. Процесът на абсорбция на течности е подобен на фагоцитозата. Капка течност се потапя в цитоплазмата в „мембранен пакет“. Органичните вещества, които влизат в клетката заедно с водата, започват да се усвояват под въздействието на ензими, съдържащи се в цитоплазмата. Пиноцитозата е широко разпространена в природата и се осъществява от клетките на всички животни.

III. Затвърдяване на научения материал

Кои две големи групиВсички организми делят ли се според структурата на ядрото си?
Кои органели са характерни само за растителните клетки?
Кои органели са уникални за животинските клетки?
Как се различава структурата на клетъчната мембрана на растенията и животните?
Кои са двата начина, по които веществата влизат в клетката?
Какво е значението на фагоцитозата за животните?

А гъбите нямат животински клетки. Тази функция е била загубена в далечното минало от едноклетъчни организми, които са дали началото на. Повечето клетки, както животински, така и растителни, са с размери от 1 до 100 µm (микрометра) и следователно се виждат само с микроскоп.

Най-ранните фосилни доказателства за животни датират от вендския период (преди 650-454 милиона години). Първият завършва с този период, но през последващия период експлозията на нови форми на живот дава началото на много от основните фаунистични групи, известни днес. Има доказателства, че животните са се появили преди началото (преди 505-438 милиона години).

Структурата на животинските клетки

Схема на структурата на животинската клетка

• - самовъзпроизвеждащи се органели, състоящи се от девет снопа микротубули и открити само в животински клетки. Те помагат за организирането на клетъчното делене, но не са от съществено значение за този процес.
• - необходими за движението на клетките. В многоклетъчните организми ресничките функционират, за да движат течности или вещества около неподвижна клетка или за групи от клетки.
• - мрежа от торбички, която произвежда, обработва и транспортира химични съединениявътре и извън клетката. Той е свързан с двуслойна ядрена обвивка, осигуряваща тръбопровод между ядрото и.
• Ендозомите са свързани с мембрана везикули, образувани от сложен набор от процеси, известни като ендозоми, и се намират в цитоплазмата на почти всяка животинска клетка. Основният механизъм на ендоцитозата е противоположен на това, което се случва по време на клетъчната секреция.
• - отдел за разпространение и доставка на клетъчни химикали. Той модифицира протеините и мазнините, вградени в ендоплазмения ретикулум, и ги подготвя за износ извън клетката.
• Междинните нишки са широк клас фиброзни протеини, които играят важна ролякакто структурни, така и функционални елементи

Най-малката част от организма е клетката, тя е способна да съществува самостоятелно и има всички характеристики на живия организъм. В тази статия ще разберем каква структура има растителната клетка и ще говорим накратко за нейните функции и характеристики.

Структура на растителна клетка

В природата има както едноклетъчни, така и многоклетъчни растения. Например в подводния свят можете да намерите едноклетъчни водорасли, които имат всички функции, присъщи на живия организъм.

Многоклетъчният индивид не е просто набор от клетки, а единичен организъм, способен да образува различни тъкани и органи, които взаимодействат помежду си.

Структурата на растителната клетка е еднаква във всички растения и се състои от едни и същи компоненти. Съставът му е както следва:

• черупка (ламина, междуклетъчно пространство, плазмодесмати и плазмолеми, тонопласт);
• вакуоли;
• цитоплазма (митохондрии; хлоропласти и други органели);
• ядро (ядрена обвивка, ядро, хроматин).

ориз. 1. Устройството на растителната клетка.

За разлика от животинската клетка, растителната клетка има специална целулозна мембрана, вакуола и пластиди.

Изследването на структурата и функциите на растителната клетка показва, че:

ТОП 4 статиикоито четат заедно с това

• най-важната част в тялото е сърцевина , който отговаря за всички протичащи процеси. Той съдържа наследствена информация, която се предава от поколение на поколение. Ядрената обвивка отделя ядрото от другите органели;
• безцветното вискозно вещество, което изпълва клетката, се нарича цитоплазма . Именно в него се намират всички органели;
• разположени под клетъчната стена мембрана (тонопласт) , който отговаря за метаболизма. Това е тънък филм, който отделя мембраната от цитоплазмата;
• клетъчна стена доста издръжлив, тъй като съдържа целулоза. Следователно функциите на стената са да защитава и придава форма;
• малки компоненти са пластиди . Те могат да бъдат цветни и безцветни. Например, хлоропластите имат зелено, именно в тях протича процесът на фотосинтеза;
• вътрешната кухина, пълна със сок, се нарича вакуола . Размерът му зависи от възрастта на организма: колкото по-стар е, толкова по-голяма е вакуолата. Сокът съдържа воден разтворминерални соли и органични вещества. Съдържа различни захари, ензими, минерални киселинии соли, протеини и пигменти;

ориз. 2. Промени в размера на вакуолата по време на растежа на растението.

• митохондриите могат да се движат заедно с цитоплазмата, основната им роля е метаболизма. Това е мястото, където се случва процесът на дишане и образуване на АТФ;
• Апарат на Голджи може да има различни форми(дискове, пръчици, зърна). Неговата роля е натрупването и отстраняването на ненужните вещества;
• рибозоми синтезират протеини. Разположени са в цитоплазмата, ядрото, митохондриите, пластидите.

Учените откриват клетъчната структура на растенията още през 17 век. Клетките на портокаловата каша се виждат с просто око, но най-често растителният организъм може да се изследва под микроскоп.

ориз. 3. Устройство на апарата на Голджи.

Характеристики на растителния организъм

Проучване на разнообразието на растителното царство разкри следните характеристики:

• За разлика от други живи организми, растенията имат вакуола, която съхранява всички хранителни вещества и полезни вещества, разгражда остарелите стари органели и протеини;
• Клетъчната стена се различава по състав от гъбичния хитин и бактериалните стени. Съдържа целулоза, пектин и лигнин;
• комуникацията между клетките се осъществява с помощта на плазмодесмати - така наречените пори в клетъчната стена;
• пластидите се срещат само в растителен организъм. В допълнение към хлоропластите, това могат да бъдат левкопласти, които се делят на два вида: някои от тях съхраняват мазнини, други съхраняват нишесте. Както и хромопластите, които синтезират и съхраняват пигменти;
• За разлика от животинския организъм, растителната клетка няма центриоли.

4.3. Общо получени оценки: 531.