Клеточная теория. Клеточные структуры: цитоплазма, плазматическая мембрана, ЭДС, рибосомы, комплекс Гольджи, лизосомы
Клетка – элементарная единица живой системы. Специфические функции в клетке распределены между органоидами – внутриклеточными структурами. Несмотря на многообразие форм, клетки разных типов обладают поразительным сходством в своих главных структурных особенностях.
Клеточная теория
Началом изучения клетки можно считать 1665 год, когда английский учёный Роберт Гук впервые увидел в микроскоп на тонком срезе пробки мелкие ячейки; он назвал их клетками.
По мере усовершенствования микроскопов появлялись все новые сведения о клеточном строении растительных и животных организмов.
С приходом в науку о клетке физических и химических методов исследования было выявлено удивительное единство в строении клеток разных организмов, доказана неразрывная связь между их структурой и функцией.
Основные положения клеточной теории
- Клетка – основная единица строения и развития всех живых организмов.
- Клетки всех одно- и многоклеточных организмов сходны по своему строению, химическому составу, основным проявлением жизнедеятельности и обмену веществ.
- Размножаются клетки путём деления.
- В многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемым функциям и образуют ткани.
- Из тканей состоят органы.
В качестве подтверждения некоторых из приведенных выше положений клеточной теории назовем общие черты, характерные для животной и растительной клеток.
Общие признаки растительной и животной клетки
- Единство структурных систем – цитоплазмы и ядра.
- Сходство процессов обмена веществ и энергии.
- Единство принципа наследственного кода.
- Универсальное мембранное строение.
- Единство химического состава.
- Сходство процесса деления клеток.
Таблица: Отличительные признаки растительной и животной клетки
Признаки
|
Растительная клетка
|
Животная клетка
|
Пластиды
|
Хлоропласты, хромопласты, лейкопласты
|
Отсутствует
|
Способ питания
|
Автотрофный (фототрофный, хемотрофный).
|
Гетеротрофный (сапротрофный, хемотрофный).
|
Синтез АТФ
|
В хлоропластах, митохондриях.
|
В митохондриях.
|
Расщепление АТФ
|
В хлоропластах и всех частях клетки, где необходимы затраты энергии.
|
В хлоропластах и всех частях клетки, где необходимы затраты энергии.
|
Клеточный центр
|
У низших растений.
|
Во всех клетках.
|
Целлюлозная клеточная стенка
|
Расположена снаружи от клеточной мембраны.
|
Отсутствует.
|
Включение
|
Запасные питательные вещества в виде зерен крахмала, белка, капель масла; в вакуоли с клеточным соком; кристаллы солей.
|
Запасные питательные вещества в виде зерен и капель (белки, жиры, углевод гликоген); конечные продукты обмена, кристаллы солей; пигменты.
|
Вакуоли
|
Крупные полости, заполненные клеточным соком – водным раствором различных веществ, являющихся запасными или конечными продуктами. Осмотические резервуары клетки.
|
Сократительные, пищеварительные, выделительные вакуоли. Обычно мелкие.
|
Значение теории: она доказывает единство происхождения всех живых организмов на Земле.
Клеточные структуры
Рисунок: Схема строения животной и растительной клеток
Таблица: Клеточные органеллы, их строение и функции
Органеллы
|
Строение
|
Функции
|
Цитоплазма
|
Находится между плазматической мембраной и ядром, включает различные органоиды. Пространство между органоидами заполнено цитозолем – вязким водным раствором разных солей и органических веществ, пронизанным системой белковых нитей – цитоскелетом.
|
Большинство химических и физиологических процессов клетки проходит в цитоплазме. Цитоплазма объединяет все клеточные структуры в единую систему, обеспечивает взаимосвязь по обмену веществами и энергией между органоидами клетки.
|
Наружная клеточная мембрана
|
Ультрамикроскопическая пленка, состоящая из двух мономолекулярных слоев белка и расположенного между ними бимолекулярного слоя липидов. Цельность липидного слоя может прерываться белковыми молекулами- "порами".
|
Изолирует клетку от окружающей среды, обладает избирательной проницаемостью, регулирует процесс поступления веществ в клетку; обеспечивает обмен веществ и энергии с внешней средой, способствует соединению клеток в ткани, участвует в пиноцитозе и фагоцитозе; регулирует водный баланс клетки и выводит из нее конечные продукты жизнедеятельности.
|
Эндоплазматическая сеть (ЭС)
|
Ультрамикроскопическая система мембран образующих трубочки, канальцы, цистерны, пузырьки. Строение мембран универсальное (как и наружной), вся сеть объединена в единое целое с наружной мембраной ядерной оболочки и наружной клеточной мембраной. Гранулярная ЭС несет рибосомы, гладкая лишена их.
|
Обеспечивает транспорт веществ, как в нутрии клетки, так и между соседними клетками. Делит клетку на отдельные секции, в которых одновременно происходят различные физиологические процессы и химические реакции. Гранулярная ЭС участвует в синтезе белка. В каналах ЭС образуются сложные молекулы белка, синтезируются жиры, транспортируются АТФ.
|
Рибосомы
|
Мелкие сферические органоиды, состоящие из рРНК и белка.
|
На рибосомах синтезируются белки.
|
Аппарат Гольджи
|
Микроскопические одномембранные органеллы, состоящие из стопочки плоских цистерн, по краям которых ответвляются трубочки, отделяющие мелкие пузырьки.
|
В общей системе мембран любых клеток – наиболее подвижная и изменяющаяся органелла. В цистернах накапливаются продукты синтеза распада и вещества, поступившие в клетку, а также вещества, которые выводятся из клетки. Упакованные в пузырьки, они поступают в цитоплазму: одни используются, а другие выводятся наружу.
|
Лизосомы
|
Микроскопические одномембранные органеллы округлой формы. Их число зависит от жизнедеятельности клетки и ее физиологического состояния. В лизосомах находятся лизирующие (растворяющие) ферменты, синтезированные на рибосомах.
|
Переваривание пищи, попавшей в животную клетку при фагоцитозе и пиноцитозе. Защитная функция. В клетках любых организмов осуществляют автолиз (саморастворение органелл) особенно в условиях пищевого или кислородного голодания у животных рассасывается хвост. У растений растворяются органеллы при образовании пробковой ткани сосудов древесины.
|
Выводы по лекции
- Важным достижением биологической науки является формирование представлений о строении и жизнедеятельности клетки как структурной и функциональной единице организма.
- Наука, изучающая живую клетку во всех ее проявлениях, называется цитологией.
- Первые этапы развития цитологии, как области научного знания, были связаны с трудами Р. Гука, А. Левенгука, Т. Шванна, М. Шлейдена, Р. Вирхова, К.Бэра. Итогом их деятельности явилось формулирование и развитие основных положений клеточной теории.
- В процессах жизнедеятельности клетки принимают непосредственное участие разнообразные клеточные структуры.
- Цитоплазма обеспечивает деятельность всех клеточных структур как единой системы.
- Цитоплазматическая мембрана обеспечивает пропускную избирательность веществ в клетке и защищает ее от внешней среды.
- В цистернах Аппарата Гольджи накапливаются продукты синтеза и распада веществ, поступившие в клетку, а также вещества, которые выводятся из клетки.
- В лизосомах происходит расщепление веществ, попавших в клетку.
Вопросы для самоконтроля
- Используя знания о клеточной теории, докажите единство происхождения жизни на Земле.
- В чем сходство и различие в строении растительной и животной клеток?
- Как связано строение клеточной мембраны с ее функциями?
- Как происходит активное поглощение веществ клеткой?
- Какова связь между рибосомами и ЭС?
- Каковы строение и функции лизосом в клетке?
|