Выясните по рисунку 45, какие органоиды встречаются в животной и растительной клетках. Чем по строению эти клетки различаются друг от друга? Какие функции выполняет ядро в клетке?
Эукариотная клетка имеет сложное строение (рис. 45). Она состоит из трех частей: плазматической мембраны, цитоплазмы с органоидами и ядра. Строение плазматической мембраны мы рассмотрели. Познакомимся теперь с другими частями клетки.
Цитоплазма. Жидкое содержимое клетки с находящимися в ней органоидами (от греч. органон — орудие, инструмент и эйдос — постоянный) называют цитоплазмой (от греч. китос — сосуд, здесь — клетка и плазма — образование). Основное вещество цитоплазмы — вода. Ее содержание в некоторых клетках доходит до 90%. Цитоплазма живых клеток находится в постоянном движении (циркуляции), что обеспечивает взаимосвязь всех органоидов и доступ к ним различных веществ. В цитоплазме эукариотной клетки располагаются мембранные и немембранные органоиды.
Рис. 45. Строение растительной (А) и животной (Б) клеток
Мембранные органоиды. Мембранные органоиды клетки могут иметь одну или две мембраны. К одномембранным органоидам относят эндоплазматическую сеть, аппарат Гольджи и лизосомы (рис. 46).
Рис. 46. Одномембранные органоиды клетки: 1 — гранулярная эндоплазматическая сеть; 2 — аппарат Гольджи; 3 — лизосомы
Эндоплазматическая сеть (ЭПС) представляет собой замкнутую систему многочисленных канальцев, цистерн, которые пронизывают всю цитоплазму. ЭПС разделяет клетку на отдельные отсеки, обеспечивает сообщение между частями клетки и транспорт веществ. Различают гладкую и гранулярную эндоплазматическую сеть. На гладкой ЭПС происходит синтез липидов и полисахаридов, например, синтез гликогена в животных клетках. На гранулярной ЭПС располагаются рибосомы, где происходит биосинтез белков. Синтезируемые вещества транспортируются по каналам ЭПС во всей клетке.
Непосредственно с ЭПС связана другая структура — аппарат Гольджи. Он образован стопками уплощенных дисков и пузырьков. Здесь происходит накопление синтезируемых веществ, их упаковка и вынос из клетки. Аппарат Гольджи хорошо развит в клетках различных желез.
Из пузырьков аппарата Гольджи формируются лизосомы (от греч. лизео — растворяю). Эти мембранные пузырьки заполнены пищеварительными ферментами, которые расщепляют поступающие в клетку органические вещества (белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты). Лизосомы встречаются во всех клетках растений, грибов и животных. Они обеспечивают дополнительным «сырьем» различные жизненные процессы в клетке. При голодании лизосомы переваривают и некоторые органоиды, не убивая клетку. Такое частичное переваривание дает клетке ненадолго некоторое количество питательных веществ. Иногда лизосомы переваривают целые группы клеток, ткани — когда это необходимо в развитии животных, например, при утрате хвоста у головастика в процессе превращения в лягушку.
К двумембранным органоидам клетки относят митохондрии и хлоропласти. Они имеют свои собственные молекулы ДНК, способны, независимо от ядра клетки, к биосинтезу белка и делению. Эти органоиды выполняют одну из наиболее значимых функций — они преобразуют энергию в форму, которая может быть использована для реакций жизнедеятельности клетки.
Митохондрии (от греч. митос — нить и хондрион — зернышко, крупинка) характерны для всех клеток эукариот. Они достаточно велики, поэтому их можно увидеть в световой микроскоп. Митохондрии имеют продолговатую форму (рис. 47). Наружная мембрана у них гладкая, а внутренняя — складчатая. Митохондрии называют энергетическими станциями клетки. В процессе дыхания в них происходит окончательное окисление органических веществ кислородом воздуха. Выделяющаяся в этом процессе энергия запасается в синтезируемых в митохондриях молекулах АТФ.
Хлоропласти (от греч. хлорос — зеленый и пластос — вылепленный) в отличие от митохондрий характерны только для растительных клеток, но встречаются и у некоторых простейших, например у эвглены зеленой (рис. 48). С этими органоидами связан процесс фотосинтеза. Хлоропласты несколько крупнее митохондрий и также хорошо видны в световой микроскоп. Форма хлоропластов двояковыпуклая. Внутри имеются многочисленные мембраны, на которых идет процесс фотосинтеза. Там же располагается пигмент хлорофилл, придающий хлоропластам зеленый цвет.
Рис. 47. Строение митохондрии: 1 — наружная мембрана; 2 — внутренняя мембрана; 3 — митохондриальная ДНК; 4 — рибосомы
Рис. 48. Строение хлоропласта: 1 — наружная мембрана; 2 — внутренняя мембрана; 3 — фотосинтезирующие мембраны; 4 — хлоропласта я ДНК; 5— зерна крахмала; 6 — рибосомы
Рис. 49. Растительные клетки с вакуолями
Кроме хлоропластов в растительных клетках есть лейкопласты и хромопласты. Хромопласты (от греч. хрома — цвет и пластос — вылепленный) содержат красный, оранжевый и желтый пигменты. Лейкопласты (от греч. леукос — белый и пластос — вылепленный) пигментов не содержат. Они находятся в неокрашенных частях растений. В лейкопластах запасаются питательные вещества.
Кроме хлоропластов, хромопластов и лейкопластах в растительных клетках имеются еще вакуоли (от лат. вакуус — пустой). Это одномембранные пузырьки, заполненные клеточным соком (рис. 49). В клеточном соке растворены сахар, пигменты, минеральные соли и органические кислоты. В молодых растительных клетках вакуоли мелкие и их много. По мере роста несколько вакуолей сливаются вместе, и образуется одна большая.
Рис. 50. Строение рибосомы
Немембранные органоиды. Кроме мембранных структур в клетке имеются различные немембранные органоиды.
Рибосомы — очень мелкие тельца грибовидной формы, в которых происходит биосинтез белка (рис. 50). Рибосома состоит из рибосомальной РНК и белков. Часть рибосом находится на гранулярной ЭПС. Другие рибосомы, так называемые свободные, находятся в цитоплазме.
Во всех эукариотных клетках имеются полые цилиндрические структуры — микротрубочки. Они состоят из белков. Из микротрубочек формируются некоторые органоиды, например, клеточный центр.
Клеточный центр обычно располагается вблизи ядра и состоит из двух перпендикулярно расположенных центриолей и центросферы. Центриоли (от лат. центру м — середина) — небольшие цилиндрические органоиды, стенки которых образованы микротрубочками (рис. 51). Центросфера состоит из одиночных микротрубочек, образующих ореол вокруг центриолей. Клеточный центр принимает участие в делении клетки, из его микротрубочек образуются нити веретена деления, обеспечивающего равномерное распределение хромосом в дочерних клетках. Клеточный центр встречается в клетках животных и низших растений.
Рис. 51. Центриоли клеточного центра
Органоиды движения клетки — реснички и жгутики. Они характерны, в основном, для одноклеточных организмов, но имеются и у некоторых клеток многоклеточных организмов, например, в ресничном эпителии. Реснички и жгутики представляют собой выросты цитоплазмы, окруженные плазматической мембраной. Внутри выростов находятся микротрубочки, сокращения которых приводят клетку в движение.
Кроме органоидов в цитоплазме клетки могут находиться и различные включения, которые не относятся к постоянным клеточным структурам, а образуются временно, например капли масла, крахмальные зерна. Ядро. Регуляторным центром клетки служит ядро (рис. 52). Оно отделено от цитоплазмы двойной мембранной ядерной оболочкой. В ядерной оболочке имеются ядерные поры. Через них осуществляется связь между органоидами цитоплазмы и ядром.
Рис. 52. А — схема строения ядра: 1 — ядерная оболочка; 2 — ядерные поры; 3 — ядрышко; 4 — хроматин; 5 — ядерный сок; Б — фотография клетки с ядром
Внутри ядро заполнено ядерным соком, в которой находятся молекулы ДНК. В ядре они не различимы, так как имеют вид тонких нитей. В ядре также можно увидеть одно или несколько темных округлых образований — ядрышки. В ядрышках происходит сборка рибосом.
Ядро регулирует все процессы жизнедеятельности клетки, обеспечивает передачу наследственной информации. Здесь происходит редупликация ДНК, синтез РНК, сборка рибосом. Ядро характерно для всех клеток эукариот, за исключением специализированных, например, зрелых эритроцитов.
Органоид, цитоплазма, эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосома, митохондрия, хлоропласт, хромопласт, лейкопласт, вакуоль, рибосома, микротрубочка, клеточный центр, центриолъ, центросфера, ресничка, жгутик, ядро, ядерная оболочка, ядерные поры, ядерный сок, ядрышко.
1. Что представляет собой цитоплазма клетки? 2. Какие клеточные органоиды относят к мембранным и немембранным? 3. Как связаны между собой одномембранные органоиды клетки? В каких процессах они участвуют? 4. Какое строение имеют хлоропласты и митохондрии? Каковы их функции? 5. В каких клетках должно быть больше митохондрий: в растительных или животных? Ответ обоснуйте. 6. Какие клеточные структуры называют органоидами движения? 7. Какое строение имеет ядро клетки? 8. С помощью тонких приборов у амебы было удалено ядро. Некоторое время организм продолжал передвигаться и питаться, но перестал расти и размножаться. Объясните, почему.
Сравните эукариотную клетку с прокариотной. Перечертите в тетрадь и заполните таблицу.
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КЛЕТОК
|
Органоиды клетки |
Функции органоидов |
Прокариотная клетка |
Эукариотные клетки |
|
|
животная |
растительная |
|||