Урок 2: Клеточное строение растений

План урока:

Какие бывают клетки у растений?

Кто первым увидел клетку? Увеличительные приборы

Какие бывают увеличительные приборы?

Как устроена клетка растений?

 

Растения – клеточные организмы

Когда мы сравнивали растения с другими царствами живой природы, то выяснили, что они тоже состоят из клеток. Чтобы понимать, как живёт растение, важно познакомиться со строением этой его составной части. Наука о клетках называется цитологией. Сегодня мы тоже станем настоящими цитологами.

 

Какие бывают клетки у растений?

Мельчайшие растения – одноклеточные водоросли состоят из одной клетки. Их форма может быть очень разной – амёбоидной, веретёновидной, овальной, шарообразной, звездчатой. Она в виде гирьки, кустика с веером, диска, треугольников, бус – у одиночных и колониальных диатомовых водорослей, которые сверху прикрыты панцирем из диоксида кремния.

Диатомовые водоросли Источник 

Большинство многоклеточных зелёных, бурых или красных водорослей, построены из одинаковых клеток, а самые крупные растения состоят из миллиардов таких ячеек, каждая из которых выполняет свою функцию и поэтому отличается друг от друга. Сравнение клеток растений можно провести, наблюдая их самостоятельно. Сложно представить, сколько их находится в одном дереве, если только его лист содержит примерно 20 000 000 штук.

А теперь сложное научное определение: клетка – это система, а это значит, что она состоит из более мелких, но взаимосвязанных частей. Этими частями являются её детали, построенные из биополимеров – нуклеиновых кислот и белков, которые совместно поддерживают энергетические и метаболические процессы всего организма в целом.

 

Кто первым увидел клетку? Увеличительные приборы

Большинство клеток нельзя увидеть невооружённым глазом. Только после изобретения увеличительных приборов люди узнали, что всё живое сделано из них, а клетка появляется из другой (материнской) клетки.

• Оптический (световой) микроскоп изобрели в 16 веке. По одной версии в 1591 году его придумали отец и сын Янсены. По другой – немого раньше в 1538 г. итальянский врач Франкастро впервые скомбинировал две линзы так, что получилось небольшое увеличение.
• Галилео Галилей в 1609 г собрал прибор с вогнутой и выпуклой линзой.
• Английский учёный Роберт Гук в 1665 году приспособил ранее изобретённый окуляр к микроскопу и получил 30-кратное увеличение, он описал строение некоторых растительных тканей, в частности пробки коры дуба. Эта ткань состояла из маленьких ячеек, разделённых перегородками. Это были мёртвые клетки, но Роберт Гук их увидел первым и дал им название «клетки». Но слово в современном его значении стали употреблять только 150 лет спустя.

Микроскоп Роберта Гука Источник 

А А. Левенгук в 1675 г обнаружил протисты, используя микроскоп с одной хорошо отшлифованной линзой, увеличивающей объект в 100 и 300 раз.

• В 1838 г. немецкий ботаник Матиас Шлейден пришёл к выводу, что все растительные ткани имеют клеточное строение.

Разнообразие растительных клеток. Источник

 

Какие бывают увеличительные приборы?

О свойствах отполированного двояковыпуклого стекла знали ещё в Древней Греции. Поместив его в оправу, люди получили первый увеличительный прибор – лупу. Она даёт увеличение в 2-30 раз. Но большинство клеток можно увидеть только при большем разрешении. Они очень малы и при описании их величины применяют микрометры и нанометры.

Единицы измерения, используемые в микроскопии Источник 

Человеческий глаз имеет разрешение до 100 мкм. Чтобы рассмотреть более мелкие предметы, приходится применять увеличивающие приборы. Лучший световой микроскоп способен показать нам объекты размером до 0,2 мкм, т. е. 200 нм, увеличивая его в 500 раз. Сделать оптический микроскоп с большей разрешимостью технически невозможно. Увеличение школьного светового микроскопа не превышает 300 раз.

В 20 веке учёные придумали применять вместо видимого света (потока фотонов) – поток электронов. Согласно современным представлениям, фотон является частицей с волновыми свойствами, самая длинная волна у красного света, самая короткая – у фиолетового. Электронный микроскоп разрешает увеличить предметы больше, чем оптический, в 400 раз, так как размер электрона значительно меньше размера фотона. Классический радиус электрона составляет примерно три миллионных нанометра, а наименьшая длина волны видимого света равна 380 нанометров. Поток фотонов огибает мелкие частицы, размеры которых сравнимы с длиной световой волны, а электроны отражаются от них. Чтобы увидеть изображение, которое дает электронный микроскоп, его надо вывести на специальный экран. В современный электронный микроскоп можно увидеть частички размером в 0,5 нм. Под ним рассматривают вирусы, мелкие части клетки. Существуют просвечивающие и сканирующие электронные микроскопы. Последний имеет больше преимуществ, им чаще пользуются микробиологи.

Сканирующий электронный микроскоп Источник

 

Как устроена клетка растений?

Размеры клетки растений колеблются от 10 до 100 мкм. Значит, их можно увидеть в световой микроскоп. Есть и гигантские клетки. Например, хорошо видны невооружённым глазом волокна апельсина, а это всего одна клетка. Семена хлопчатника имеют волоски, состоящие из одной клетки, их длина равна 5 см. У китайской крапивы волокна ещё длиннее – до 55 см. Но их ширина намного меньше, всего от 50 до 100 мкм.

По форме у многоклеточных организмов, в том числе и у растений, бывают паренхимные (примерно одинаковые при измерении во всех направлениях) и прозенхимные (вытянутые) клетки. У всех клеток есть 2 компонента: плазмалемма (цитоплазматическая мембрана) и протопласт (живая часть). Клетки делятся на доядерные (прокариотические) и ядерные (эукариотические). Мы говорим про клетку растений, она эукариотическая (с ядром). Протопласт ядерных клеток делят на цитоплазму и ядро.

Цитоплазму подразделяют на цитоплазматический матрекс, называемый гиалоплазмой (цитозолем) и органоиды (органеллы), как органы у человека, выполняющие каждый свою работу (функцию). Органеллы бывают немембранные, одномембранные и двумембранные.

Строение клетки растения Источник 

В живой клетке растений цитоплазма постоянно движется. Этот процесс называется током цитоплазмы (циклозом). Течение перемещает все органоиды клетки, капли и кристаллы гиалоплазмы.

В процессе жизни протопласт выделяет разнообразные нужные клетке растений вещества. Они либо сохраняются внутри – в гиалоплазме, в вакуоли, либо становятся частью клеточной стенки. Простейшие из этих веществ: липиды, углеводы и белки. Среди углеводов известными являются крахмал, глюкоза и сахароза. Секретируемый протопластом воск – это липид, его растения вырабатывают для создания защитного слоя – кутикулы, препятствующего потере влаги в пустынях. А у хищного непентиса воск служит веществом-ловушкой, в котором попавшие внутрь растения животные застревают, не имея возможности спастись.

Хищное растение непентис (лат. Nepenthes). Источник 

Вторичные метаболиты протопласта, или группа защитных веществ: танины, алкалоиды и др. , выполняют разные задачи, главной из которых является защита от съедания растений животными, проникновения болезнетворных микробов. Например, стрекательные клетки крапивы производят муравьиную кислоту, которая впрыскивается в кожу прикоснувшегося к растению человека или животного, вызывая у них жгучую боль.

Стрекательными называют клетки, которые при раздражении впрыскивают в тело жертвы какие либо вещества: парализующие или раздражающие. У гидры они содержат нечто походе на гарпун или жёсткую нить, у крапивы это просто «ампулы» с жидкостью, отламывающиеся при прикосновении.

Стрекательная клетка крапивы Источник 

Теперь рассмотрим особенности строения растительной клетки более подробно. Сходство клеток растений выражается в наличии этих частей.

• Клеточная стенка – это прочная углеводная оболочка, расположенная снаружи, за пределами плазмолеммы, она непосредственно контактирует с окружающей средой и другими клетками. У растений она состоит в основном из клетчатки (целлюлозы), образуемой протопластом, проходящей через мембрану и откладывающейся снаружи.
  Клеточная стенка растений прочная, но растяжимая. Всё благодаря её строению. Пока она контактирует с живой частью клетки, она растёт. Она придаёт клетке форму и сопротивляется давлению растущей вакуоли, делает её прочной, участвует в проведении полезных и задерживании вредных веществ. Через поры (отверстия) в клеточной стенке проходят цитоплазматические тяжи (плазмодесмы) при помощи которых клетка сообщается с другими клетками.
• Цитоплазматическая мембрана (плазмалемма) – тонкая (4-10 нм) эластичная плёнка, расположенная под клеточной стенкой, покрывающая внутреннюю часть клетки и контактирующая с цитоплазмой. Её толщину можно сравнить со скорлупой яйца по сравнению с белком и желтком в нём. Выполняет транспортную, барьерную и рецепторную функции. Главная её работа – пропускать нужные вещества в клетку, задерживать вредные и лишние снаружи. Но она трудится сразу на нескольких работах – в ней строятся внеклеточные структуры и через неё проходит транспортные каналы из клетки.
• Гиалоплазма (цитозоль) – это полужидкая (гелеобразная) часть протопласта, основная функция которой – обеспечение обмена веществ клетки. Она объединяет все её части и помогает им взаимодействовать. На 90-95% цитозоль состоит из воды. Остальная часть – несмешивающиеся между собой органические и минеральные включения.
• Рибосомы – самые мелкие органеллы клетки, увидеть которые можно только под электронным микроскопом, в них происходит сборка белков. Они лежат на цитоплазматической сети (сложный органоид, который изучают в старших классах) или внутри гиалоплазмы.
• Цитоскелет – система трубочек, проходящих сквозь всю клетку. Они поддерживают её форму и служат местом транспорта веществ.
• Ядро и хромосомы. В них хранится наследственная информация. Ядро как мозг животного руководит всеми процессами в клетке растений и не только. Мало влияет оно только на митохондрии и пластиды. Ядра бывают круглой или овальной формы, их размер колеблется от 2 до 500 мкм. При правильном окрашивании клетки они видны под световым микроскопом. В молодых клетках ядро расположено в центре, в старых оно отталкивается вакуолью к плазмалемме.
• Пластиды, но по большей мере их разновидность хлоропласты – органеллы, функцией которых является превращение тепловой солнечной энергии в энергию химических связей АТФ и производство органических веществ в процессе фотосинтеза. Пластиды имеют клетки растений, некоторых бактерий и протист. Они образуются из пропластид (крошечных бесцветных телец), появляющихся в делящихся клетках побегов и корней. Без солнечного света они так и остаются бесцветными и называются этиопластами. На свету пропластиды становятся хлоропластами – пластидами, в которых преобладает хлорофилл (зелёный пигмент). Есть и другие виды пластид – лейкопласты (бесцветные) и хромопласты (оранжевые, красные или жёлтые). Все эти типы пластид могут «превращаться» друг в друга при изменении концентрации красителя (пигмента). Это крупные органеллы, у высших растений они равны 4-10 мкм, поэтому в оптический микроскоп их легко можно увидеть. У высших растений хлоропласты по форме напоминают линзу, лейкопласты и хромопласты бывают разными. У водорослей они разнообразные по форме, очень большие и называются по-другому – хроматофорами.

Форма хроматофор водорослей. Источник 

• Вакуолярная система – это цитоплазматическая сеть, вакуоли и аппарат Гольджи. Вместе они обеспечивают синтез, хранение и транспорт клеточных мембран и белков. Сейчас нам важно рассмотреть только одну часть этой системы – центральную вакуоль, остальные органеллы вы будете учить в старших классах. У растений вакуоль в клетке играет очень важную роль. Это одномембранный пузырёк, заполненный клеточным соком. В молодой клетке существует много мелких вакуолей. С возрастом они наполняются веществами и сливаются вместе, образуя крупный пузырёк. Функции вакуоли: участие в солевом и водном обмене клетки, запасание питательных веществ и обеспечение объёма клетки при помощи тургорного давления. Крупные вакуоли арбуза, яблока, томата легко можно рассмотреть под световым микроскопом.

Вакуоли в клетках яблока и картофеля. Источник 

• Митохондрии – есть во всех ядерных (эукариотических) клетках. В них производится АТФ, но совсем другим путём, нежели в пластидах. Они мелкие, не более 1 мкм, эллиптические или округлые. Это полусамостоятельные органеллы клетки, ранее бывшие клетками бактерий, которые каким-то способом оказались внутри другой более крупной клетки и стали её частью. Но они по прежнему появляются только путём деления материнского органоида, а если организму при половом размножении не досталась ни одна митохондрия, то она и не появится в ней никак. В них есть своя ДНК, рибосомы и синтезируются свои белки.
• Органоиды движения – образования, напоминающие волоски – реснички, жгутики, ундулиподии, служащие для передвижения клеток. При помощи жгутика двигается одноклеточная водоросль хламидомонада, мужские половые клетки мхов и папоротников. Ундулиподии – органоиды движения многих водорослей, чаще на одноклеточной стадии их жизненного цикла. У высших растений ими снабжены мужские половые клетки.

Отличие клеток растений от клеток других живых организмов Источник 

В школе для того, чтобы понять, как устроены клетки, чаще всего рассматривают под микроскопом плёнку луковицы. Окрасив эту тонкую ткань, ты сможешь увидеть в клетке в световой микроскоп лейкопласты, ядро, цитоплазму и оболочку. Изучи инструкцию и сделай лабораторную работу самостоятельно. Не забудь сначала прочитать правила обращения с микроскопом.

Как рассмотреть клетки лука под микроскопом. Источник 

 

Клеточное строение растительного организма : Мир растений (Растения) : Виртуальная школа БАКАЙ

Рассмотрим строение растительной клетки под микроскопом.
Видны продолговатые клетки, плотно прилегающие одна к другой. Каждая клетка имеет плотную прозрачную оболочку, в которой местами есть более тонкие участки — поры. Под оболочкой находится живое бесцветное вязкое вещество — цитоплазма. Цитоплазма медленно движется. Движение цитоплазмы способствует перемещению в клетках питательных веществ и воздуха. При сильном нагревании и замораживании цитоплазма разрушается, и тогда клетка погибает. В цитоплазме находится небольшое плотное тельце — ядро, в котором можно различить ядрышко. С помощью электронного микроскопа было установлено, что ядро имеет очень сложное строение.
Почти во всех клетках, особенно в старых, хорошо заметны полости — вакуоли (от латинского слова «вакуус» — пустой). Они заполнены клеточным соком. Клеточный сок — это вода с растворенными в ней сахарами и другими органическими и неорганическими веществами.
В цитоплазме растительной клетки находятся многочисленные мелкие тельца — пластиды. При большом увеличении пластиды хорошо видны. В клетках разных органов растений число их различно. От цвета пластид и от красящих веществ, содержащихся в клеточном соке, зависит окраска тех или иных частей растений. Зеленые пластиды называют хлоропластами.
Все органы растений состоят из клеток. Следовательно, растение имеет клеточное строение, и каждая клетка — это микроскопическая составляющая часть растения. Клетки прилегают одна к другой и соединены особым межклеточным веществом, которое находится между оболочками соседних клеток. Если все межклеточное вещество разрушается, клетки разъединяются.
Нередко живые растущие клетки всех органов растения несколько округляются. При этом их оболочки местами отходят друг от друга; в этих участках межклеточное вещество разрушается. Возникают межклетники, заполненные воздухом. Сеть межклетников соединяется с воздухом, окружающим растение, через особые межклетники, расположенные на поверхности органов.

Каждая живая клетка дышит, питается и в течение определенного времени растет. Вещества, необходимые для питания, дыхания и роста клетки, поступают в нее из других клеток и из межклетников, а все растение получает их из воздуха и почвы. Сквозь клеточную оболочку проходят в виде растворов почти все вещества, необходимые для жизни клетки.

ДЕЛЕНИЕ КЛЕТКИ

Делению клетки предшествует деление ее ядра. Перед делением клетки ядро увеличивается и в нем становятся хорошо заметными тельца обычно циллиндрической формы — хромосомы (от греческих слов «хромо» — цвет, «сома» — тело). Они передают наследственные признаки от клетки к клетке. Перед деление число хромосом удваивается. Все живое содержимое клетки также равномерно распределяется между новыми клетками. Итак, деление клетки начинается с деления ядра и каждая из образовавшихся клеток содержит то же самое число хромосом, что и ядро исходной клетки.
Молодые клетки, в отличие от старых, неспособных делиться, содержат много мелких вакуолей. Ядро молодой клетки располагается в центре. В старой клетке обычно имеется одна большая вауоль, а цитоплазма, в которой находится ядро, прилегает к клеточной оболочке. Молодые, недавно возникшие клетки увеличивются и снова делятся. Так в результате деления и роста клеток растут все органы растения.

ТКАНИ КЛЕТКИ

Группу клеток, имеющих сходное строение и выполняющих одинаковые функции, называют тканью. Органы растений сложены разными тканями.
Ткань, клетки которой постоянно делятся, называют образовательной.
Покровные ткани защищают растения от неблагоприятных воздействий внешней среды.
За проведением веществ во все органы растения отвечает проводящая ткань.
В клетках запасающей ткани откладываются в запас питательные вещества.
В зеленых клетках ткани листьев и молодых стеблей происходит фотосинтез. Такие ткани называют фотосинтезирующими.
Механическая ткань придает прочность органам растения.

Тема 1. Клетка – живая система.

1. Дадим определение понятиям.

Клетка – это единица строения всего живого.
Органоид – это специализированные структуры клетки, выполняющие определённые функции.

2. Опровергнем утверждение о том, что ядро – обязательная составляющая всех клеток организмов.
Ядро является центром всех ядерных клеток. Тем не менее, существуют организмы, которые не имеют ядра – бактерии. Такие организмы называют прокариотами.

3. Заполним таблицу.

 4. Дополним предложения.
Внутренней средой клетки является цитоплазма. В ней располагаются ядро и многочисленные органоиды. Она соединяет органоиды между собой, обеспечивает перемещение различных веществ и является средой, в которой идут различные процессы. Оболочка служит внешним каркасом клетки, придаёт ей определённую форму и размеры, выполняет защитную и опорную функции, участвует в транспорте веществ в клетку.

5. Подпишем органоиды клетки, обозначенные на рисунке цифрами.

1 – хлоропласт
2 – клеточная стенка
3 – цитоплазматическая мембрана
4 – лизосома
5 – вакуоль
6 – аппарат Гольджи
7 – ЭПС
8 – ядро

6. Заполним таблицу.

 7. Обозначим органоиды в контуре животной клетки.

8. Выполним задания.
1) Обозначим органоиды цитоплазмы:
а) ядро
в) хлоропласты
г) рибосомы
д) митохондрии
е) вакуоли

2) Обозначим структуры, находящиеся в ядре:
б) ядрышко

9. Выясним роль хромосом в клетке.
Хранят наследственную информацию.

10. Вставим пропущенные буквы.
ЭндОплазмАтическая сеть, цИтоплазма, мИтОхондрия, рИбОсома, хлорОпласт, вАкуОль, хлорОфилЛ, пИноцИтоз, фаОцИтоз.

Лабораторная работа
«Строение растительной клетки»

4. Зарисуем группу растительных клеток.

5. Зарисуем одну клетку листа элодеи и подпишем ее части.

Лабораторная работа
«Строение животной клетки»

 2. Зарисуем группу клеток животной ткани.

3. Зарисуем одну клетку и подпишем ее части.

4. Обозначим отличительные и общие черты животной клетки с клеткой листа элодеи.
Сходство в том, что есть цитоплазматическая мембрана, цитоплазма и ядро.

Различия: у клетки элодеи есть хлоропласты, клеточная стенка и вакуоль, а у животной – лизосомы и митохондрии.

Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 города Воронежа

Внутреннее строение листа. Листовую пластинку со всех сторон покрывает кожица, или эпидерма (от греческих слов «эпи» — на, «дерма» — кожа). Она образована покровной тканью и состоит из одного слоя живых, плотно сомкнутых друг с другом клеток. Основная функция кожицы — защитная. Она предохраняет лист от механических повреждений, высыхания, проникновения микроорганизмов. Иногда поверхность кожицы имеет различные выросты, волоски или покрыта воском. Эти приспособления усиливают защитные функции кожицы.

Среди прозрачных и бесцветных клеток кожицы можно различить многочисленные отверстия. Они окружены зеленоватыми замыкающими клетками, их цитоплазма содержит хлоропласты. Изменяя свою форму, они могут изменять размер отверстия, регулируя газообмен и испарение воды. Эти особые клеточные образования называются устьица. Обычно они располагаются на нижней стороне листа, а у плавающих листьев — на верхней.

Под кожицей листа располагается основная ткань. Она образует мякоть листа. Основная ткань делится на столбчатую и губчатую. Столбчатая ткань образована тонкостенными удлинёнными клетками с большим количеством хлоропластов. Она располагается в верхней части листа. Клетки губчатой ткани расположены рыхло, имеют неправильную форму, хлоропластов значительно меньше, хорошо развиты межклетники. Межклетники столбчатой и губчатой тканей связаны с устьицами. По ним циркулирует воздух, сюда же выделяются продукты обмена. В межклетниках губчатой ткани, которая прилегает к нижней части листа, накапливаются пары воды. Основная функция столбчатой и губчатой тканей — фотосинтез.

Световые и теневые листья: а — лист светолюбивого растения; б — лист теневыносливого растения

 

Строение проводящих пучков (жилок). Мякоть листа пронизывают многочисленные жилки, сосудисто-волокнистые пучки. Они образованы проводящими тканями — лубом и древесиной и обеспечивают передвижение веществ по листу. По ситовидным трубкам луба из листьев к другим органам растения поступают растворы органических веществ. По сосудам древесины от корня в лист поступает вода и растворённые в ней минеральные вещества.

 

В состав жилок входят волокна механической ткани, а крупные жилки окружены ею со всех сторон. Именно они придают листу прочность и упругость.

 

 

Листья и среда обитания. Из всех органов растения листья являются самыми изменчивыми по форме, размерам, окраске, особенностям внутреннего строения. Даже на одном растении в любой момент листья, взятые с верхушки, середины и нижней части кроны, будут различаться не только формой и величиной, но и количеством хлоропластов.

 

Особенности строения листьев во многом зависят от условий среды, в которой обитают растения. Растения, обитающие во влажных, тёплых местах, имеют крупные листья с большим количеством устьиц. Им нужно избавляться от избытка воды. Растения засушливых мест должны экономить воду, уменьшая испарение, поэтому их листья маленькие или превращены в чешуйки и даже иголки. Листья других растений опушены, имеют восковой налёт, количество устьиц небольшое. Некоторые растения запасают воду в мясистых листьях.

 

Реагируют листья и на условия освещённости. Так, листья светолюбивых растений, имеющие несколько слоёв столбчатой ткани, содержат больше хлорофилла, поэтому их окраска более тёмная. Листья теневыносливых растений в которых губчатой рыхлой ткани много, содержат меньше хлорофилла, потому их окраска более светлая.

 

 

Значение листьев. Основными функциями листа являются фотосинтез, газообмен и испарение воды. Однако листья некоторых растений выполняют несвойственные типичным листьям функции, поэтому они видоизменились. Рассмотрим некоторые из них.

 

Листья капусты, алоэ, молодила запасают воду и питательные вещества.

 

Колючки (барбарис, кактус) предохраняют растения от поедания животными, уменьшают испарение воды.

 

Усики (горох, фасоль, чина) образуются из разных частей листа. Они служат для поддержания мягких стеблей растений в вертикальном положении.

 

Видоизменения листьев: а — колючки; б — листья-ловушки; в — листья-усики; г — сочные листья

 

Чешуйки (саксаул) способствуют уменьшению испарения воды. Сочные чешуйки лука запасают воду и питательные вещества. Наружные почечные чешуи выполняют защитную функцию.

 

Листья-ловушки (росянка, пузырчатка) образуются у растений, испытывающих недостаток в азоте. Их листья превратились в ловчие аппараты для охоты на мелких насекомых и ракообразных.

 

Листья многих растений являются кормом для травоядных животных и насекомых. Человек использует в пищу листья таких растений, как щавель, салат, капуста, чай. Многие растения имеют красивую листву, они украшают наши жилища, сады и парки.

 

 

Растительная клетка. Тест с ответами (2020 год)

 

1           2         

 

 

Растительная клетка. Тест с ответами (2020 год)

 

 

Тест «Растительная клетка»

1.      Все растения – от водорослей до покрытосеменных – имеют

1)     клеточное строение

2)     ткани

3)     цветки

4)     вегетативные органы

2.      Единицей развития растительного организма является

1)     ядро

2)     хлоропласт

3)     рибосома

4)     клетка

3.      Клетки растений, в отличие от клеток животных, содержат

1)     ядра

2)     митохондрии

3)     хлоропласты

4)     эндоплазматическую сеть

4.       Основное отличие растительной клетки от животной – наличие

1)     пластид и цитоплазмы

2)     вакуолей и ядра

3)     оболочки и хлоропластов

4)     ядра и цитоплазмы

 

5.      Часть клетки, в которой находится клеточный сок, обозначена цифрой

1) 1                     2)  2               3) 3                     4)  4 (это вакуоль)

6.      Верны ли следующие суждения о клетках растений?

А. Все живые клетки растений имеют вакуоли.

Б. Все живые клетки растений имеют цитоплазму и ядро.

1)     верно только А

2)     верно только Б

3)     оба суждения верны

4)     оба суждения неверны

7.      Старая растительная клетка отличается от молодой тем, что она

1)     имеет более крупное ядро

2)     содержит большую вакуоль

3)     заполнена цитоплазмой

4)     включает хлоропласты

8.       В состав клеточной оболочки растений входит

1)     глюкоза

2)     крахмал

3)     целлюлоза

4)     хитин

9.      Переваривание поступивших в клетку веществ осуществляют

1)     рибосомы

2)     лизосомы

3)     митохондрии

4)     сократительные вакуоли

10.   Какой органоид обеспечивает сборку белка в цитоплазме клеток?

1)     рибосома

2)     ядро

3)     лизосома

4)     клеточный центр

11.   Органоидом, в котором происходит окисление питательных веществ и образование АТФ, является

                 1)           рибосома

                 2)           аппарат Гольджи

                 3)           ядро

                 4)           митохондрия

12.    Эндоплазматическая сеть в клетке

1)     осуществляет транспорт органических веществ

2)     отграничивает клетку от окружающей среды или других клеток

3)     участвует в образовании энергии

4)     сохраняет наследственную информацию о признаках и свойствах клетки

13.   Хлоропласты содержатся в

1)     вирусах

2)     бактериофагах

3)     клетках грибов

4)     клетках папоротников

14.   Хлоропласты имеются в клетках

1)     корня капусты

2)     гриба-трутовика

3)     листа красного перца

4)     древесины стебля липы

15.   Хромопласты – это органоиды клетки, в которых

1)     находятся пигменты красного и желтого цвета, придающие различным частям растений красную и желтую окраску

2)     осуществляется процесс синтеза органических веществ за счет энергии света – фотосинтез

3)     накапливаются запасные питательные вещества – крахмал

4)     осуществляется синтез белка

16.    Между объектами и процессами, указанными в столбцах приведённой ниже таблицы, имеется определённая связь.

Объект	Процесс
хлоропласт	фотосинтез
лейкопласт	…

Какое понятие следует вписать на место пропуска в этой таблице?

1)     синтез молекул АТФ

2)     запас питательных веществ

3)     окраска плодов и семян

4)     синтез белков

17.   Форму растительной клетке придает

1)     цитоплазма

2)     оболочка

3)     вакуоль

4)     ядро

18.   Какой органоид изображён на рисунке?

1)     комплекс Гольджи

2)     хлоропласт

3)     рибосома

4)     ЭПС

19.    Часть клетки, в которой хранится наследственная информация, – это

1)     хлоропласты

2)     вакуоль с клеточным соком

3)     ядро

4)     оболочка

20.   Какие органоиды клетки можно увидеть в школьный световой микроскоп?

1)     лизосомы

2)     рибосомы

3)     клеточный центр

4)     хлоропласты

21.   Растительная клетка, в отличие от животной, имеет

1)     плазматическую мембрану

2)     аппарат Гольджи

3)     митохондрии

4)     пластиды

22.   Преобразование энергии солнечного света в энергию химических связей происходит в

1)     хлоропластах

2)     митохондриях

3)     лизосомах

4)     рибосомах

 

 

23.    Функцию посредника между Солнцем и Землей выполняют в клетках растений

1)     хромосомы

2)     митохондрии

3)     хлоропласты

4)     лизосомы

24.   Какой цифрой на рисунке клетки обозначен органоид, выполняющий функцию синтеза органических веществ из неорганических?

1)         1 (это хлоропласт)

2)         2

3)         3

4)         4

25.   В приведённой ниже таблице между позициями первого и второго столбца имеется взаимосвязь.

Объект	Процесс
Хлоропласт	Фотосинтез
Лейкопласт	…

Какое понятие следует вписать на место пропуска в этой таблице?

1)      синтез молекул АТФ 2)     запасание питательных веществ 3)       окраска плодов и семян 4)       синтез белков

26.    Между объектами и процессами, указанными в столбцах приведённой ниже таблицы, имеется определённая связь. Объект Процесс Хлоропласт Фотосинтез Каротин … Какое понятие следует вписать на место пропуска в этой таблице?

26.       1)  запасание белков и углеводов 27.        2)  поддержание прочности клеточной стенки 28.       3)  хранение наследственной информации в клетке 29.       4)  окраска органов цветковых растений

27.   В приведённой ниже таблице между позициями первого и второго столбца имеется взаимосвязь.

Объект	Процесс
Клеточная мембрана	Транспорт веществ
Рибосома	…

Какое понятие следует вписать на место пропуска в этой таблице?

1)      синтез жиров

2)      транспорт веществ

3)      синтез АТФ

4)      синтез белка

28.    В приведённой ниже таблице между позициями первого и второго столбца имеется взаимосвязь. Объект Процесс … Хранение продуктов жизнедеятельности растительной клетки Лизосома Внутриклеточное пищеварение Какое понятие следует вписать на место пропуска в этой таблице?

29.      1)  ядро 30.      2)  вакуоль 31.      3)  рибосома 32.      4)  митохондрия

29. Общим для растительных и животных клеток является

1)     наличие хлоропластов

2)     способ питания

3)     строение клеточной стенки

4)     наличие ядра

 

30.   Растительные клетки способны к фотосинтезу. Этот процесс происходит в

1)     рибосомах

2)     митохондриях

3)     лейкопластах

4)     хлоропластах

31.   На рисунке изображена растительная клетка. Какую функцию выполняет органоид клетки, обозначенный буквой А?

1)     производит питательные вещества

2)     контролирует жизнедеятельность

3)     поглощает энергию солнечного света

4)     запасает воду

32.   Деление и рост клеток растения способствуют

1)     прорастанию растения

2)     распространению семян

3)     питанию растения

4)     дыханию растения

33.   Организмы растений, животных, грибов и бактерий состоят из клеток – это свидетельствует о

1)     единстве органического мира

2)     разнообразии строения живых организмов

3)     связи организмов со средой обитания

4)     сложном строении живых организмов

34.   О родстве всех растений говорит то, что они

1)     дышат

2)     двигаются

3)     фотосинтезируют

4)     состоят из клеток

35.   Укажите органоиды, характерные только для растительной клетки. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны.

1)      эндоплазматическая сеть

2)      хлоропласты

3)      клеточная оболочка

4)      ядро

5)      рибосомы

6)      центральная вакуоль

36.   Установите соответствие между признаком и органоидом растительной клетки, для которого этот признак характерен: к каждому элементу первого столбца подберите соответствующий элемент из второго столбца. ПРИЗНАК   ОРГАНОИД А)  представляет собой полость-резервуар Б)  имеет двойную мембрану В)  заполнен(-а) клеточным соком Г)  содержит фотосинтетические пигменты Д)  отделен(-а) от цитоплазмы одной мембраной Е)  синтезирует крахмал из углекислого газа и воды     1)  вакуоль 2)  хлоропласт

 

А	Б	В	Г	Д	Е
1	2	1	2	1	2

 

37.   Вставьте в текст «Клеточные структуры» пропущенные термины из предложенного перечня, используя для этого цифровые обозначения. Запишите в текст цифры выбранных ответов. Ответы перенесите в таблицу.

 

КЛЕТОЧНЫЕ СТРУКТУРЫ

Клеточные органоиды выполняют различные функции, обеспечивающие жизнедеятельность клетки. Так, в хлоропластах растительных клеток происходит _фотосинтез__ (А), а на рибосомах синтезируются _белки__ (Б). Энергетическую функцию осуществляют _митохондрии__ (В), а функцию хранения и передачи наследственной информации выполняет _ядро_ (Г).

 

 

 

ПЕРЕЧЕНЬ ТЕРМИНОВ:

 

 

 

 

 

 

38.   Вставьте в текст «Органоиды растительной клетки» пропущенные термины из предложенного перечня, используя для этого цифровые обозначения. Запишите в текст цифры выбранных ответов, а затем получившуюся последовательность цифр (по тексту) впишите в приведённую ниже таблицу.

ОРГАНОИДЫ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ

В растительных клетках содержатся овальные тельца зелёного цвета – __хлоропласты__ (А). Молекулы _хлорофилла_ (Б) способны поглощать световую энергию. Растения, в отличие от организмов других царств, синтезируют _глюкозу_ (В) из неорганических соединений. Клеточная стенка растительной клетки преимущественно состоит из _целлюлозы_ (Г). Она выполняет важные функции.

ПЕРЕЧЕНЬ ТЕРМИНОВ:

1)            хромопласт

2)            вакуоль

3)            хлоропласт

4)            хлорофилл

5)            митохондрия

6)            целлюлоза

7)            гликоген

8)            глюкоза

 

39.   Вставьте в текст «Отличие растительной клетки от животной» пропущенные термины из предложенного перечня, используя для этого цифровые обозначения. Запишите в текст цифры выбранных ответов, а затем получившуюся последовательность цифр (по тексту) впишите в приведённую ниже таблицу.

 

ОТЛИЧИЕ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ ОТ ЖИВОТНОЙ

Растительная клетка, в отличие от животной, имеет _вакуоли_ (А), которые у старых клеток _сливаются_ (Б) и вытесняют ядро клетки из центра к её оболочке. В клеточном соке могут находиться _пигменты_ (В), которые придают ей синюю, фиолетовую, малиновую окраску и др. Оболочка растительной клетки преимущественно состоит из _целлюлозы__ (Г).

               

ПЕРЕЧЕНЬ ТЕРМИНОВ:

1)            хлоропласт

2)            вакуоль

3)            пигмент

4)            митохондрия

5)            сливаются

6)            распадаются

7)            целлюлоза

8)            глюкоза

 

 

 

 

 

 

40.   Прочитайте текст

ОСОБЕННОСТИ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ

В растительной клетке есть все органоиды, свойственные и животной клетке: ядро, эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии, аппарат Гольджи. Вместе с тем она имеет существенные особенности строения.

В первую очередь это прочная клеточная стенка значительной толщины. Растительная клетка, как и животная, окружена плазматической мембраной, но кроме неё ограничена толстой клеточной стенкой, состоящей из целлюлозы, которой нет у животных. Клеточная стенка имеет поры, через которые каналы эндоплазматической сети соседних клеток сообщаются друг с другом.

Другой особенностью растительной клетки является наличие особых органоидов – пластид, где происходит первичный синтез углеводов из неорганических веществ, а также перевод углеводных мономеров в крахмал. Это особые двумембранные органоиды, имеющие собственный наследственный аппарат и самостоятельно размножающиеся. Различают три вида пластид в зависимости от цвета. В зелёных пластидах – хлоропластах – происходит процесс фотосинтеза. В бесцветных пластидах – лейкопластах – происходит синтез крахмала из глюкозы, а также запасаются жиры и белки. В пластидах жёлтого, оранжевого и красного цветов – хромопластах – накапливаются продукты обмена веществ. Благодаря пластидам в обмене веществ растительной клетки синтетические процессы преобладают над процессами освобождения энергии.

Третьим отличием растительной клетки можно считать развитую сеть вакуолей, развивающихся из цистерн эндоплазматической сети. Вакуоли представляют собой полости, окружённые мембраной и заполненные клеточным соком. В нём содержатся в растворённом виде белки, углеводы, витамины, различные соли. Осмотическое давление, создаваемое в вакуолях растворёнными веществами, приводит к тому, что в клетку поступает вода и создаётся напряжение клеточной стенки – тургор. Тургор и толстые упругие оболочки клеток обусловливают прочность растений.

 

Используя содержание текста «Особенности растительной клетки» и знания из школьного курса биологии, ответьте на следующие вопросы.

1)        Что собой представляет клеточная стенка растительной клетки?

Это дополнительная наружная оболочка значительной толщины, состоящая из целлюлозы, имеющая поры.

2)        Какую роль играют пластиды в клетке?

В них происходит первичный синтез (образование) углеводов из неорганических веществ, а также перевод углеводных мономеров в крахмал. В зелёных пластидах – хлоропластах – происходит процесс фотосинтеза. В бесцветных пластидах – лейкопластах – происходит синтез крахмала из глюкозы, а также запасаются жиры и белки. В пластидах жёлтого, оранжевого и красного цветов – хромопластах – накапливаются продукты обмена веществ. Благодаря пластидам в обмене веществ растительной клетки синтетические процессы преобладают над процессами освобождения энергии.

3)        Почему растительную клетку относят к эукариотной?

Потому что в ней имеется оформленное ядро.

 

41. Используя содержание текста «Особенности растительной клетки» и знания из школьного курса биологии, ответьте на следующие вопросы.

1) Что собой представляют пластиды?

Это особые двумембранные органоиды (зеленые, бесцветные, желтые, оранжевые и красные), имеющие собственный наследственный аппарат и самостоятельно размножающиеся.

 

2) Какую роль выполняют вакуоли?

Они накапливают в растворённом виде белки, углеводы, витамины, различные соли. Осмотическое давление, создаваемое в вакуолях растворёнными веществами, приводит к тому, что в клетку поступает вода и создаётся напряжение клеточной стенки – тургор.

 

3) С какими органоидами растительной клетки связаны синтетические процессы обмена веществ?

С пластидами (в т.ч. хлоропластами).

 

42. Прочитайте текст.

УГЛЕВОДЫ

 

Углеводы – сахаристые или сахароподобные вещества. В клетках животных находится всего от 1% до 3% углеводов, тогда как в клетках растений их содержится до 90%.

Все углеводы подразделяют на две группы: моносахариды и полисахариды. К моносахаридам относят рибозу, глюкозу и фруктозу. По своим свойствам это бесцветные кристаллические вещества, сладкие на вкус, хорошо растворимы в воде. Полисахариды – высокомолекулярные полимеры, мономерами которых являются чаще всего молекулы глюкозы.

К ним относят крахмал, гликоген, целлюлозу. В отличие от моносахаридов, они несладкие и почти нерастворимы в воде.

В организме углеводы выполняют в основном строительную и энергетическую функции. Так, из целлюлозы состоит оболочка растительной клетки, полисахарид хитин входит в состав покровов членистоногих и оболочки клеток грибов.

Крахмал и гликоген в клетках откладываются в запас. Крахмал синтезируется в клетках растений, а гликоген – в клетках животных, в основном в печени и мышцах. Углеводы выполняют также энергетическую функцию, но при их окислении образуется в два раза меньше энергии, чем при окислении такого же количества жиров. Моносахариды, будучи менее энергоёмкими, быстрее расщепляются и легче усваиваются организмом, чем жиры. Поэтому клетки мозга, нуждающиеся постоянно в большом количестве энергии, используют в своей деятельности только энергию глюкозы.

 

Используя содержание текста «Углеводы», ответьте на следующие вопросы.

1)      Какие углеводы выполняют в клетке строительную функцию?

Целлюлоза, хитин (полисахариды, сложные углеводы).

 

2)      Какие структуры они образуют? Приведите два примера.

Из целлюлозы состоит оболочка растительной клетки, полисахарид хитин входит в состав покровов членистоногих.

 

3)      каким образом крахмал, содержащийся в порции жареного картофеля, может превратиться в гликоген печени?

Крахмал (сложный углевод) жареного картофеля, попадая в пищеварительный тракт человека, под действием ферментов (амилаз) расщепляется до глюкозы (простой углевод), далее глюкоза всасывается в кровь (всасывание происходит ворсинками двенадцатиперстной кишки), одна её часть с током крови устремляется в клетки мозга, например, а другая часть глюкозы превращается в гликоген (под действием гормона поджелудочной железы — глюкагона). Гликоген (сложный углевод) откладывается  в печени как запасной углевод.

Т.е., Крахмал à глюкоза à Гликоген

 

Проверь себя и оцени (обведи или раскрась тот смайлик, который соответствует полученной оценке): 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответы:

№ задания	Правильный ответ	Кол-во баллов
1	1	1
2	4	1
3	3	1
4	3	1
5	4	1
6	2	1
7	2	1
8	3	1
9	2	1
10	1	1
11	4	1
12	1	1
13	4	1

Структура и функции растительных клеток

Нравится? Поделиться!

Клетка растения относится к структурному компоненту растения. В этой статье BiologyWise представлена ​​структура растительных клеток, а также функции ее составляющих.

Все мы хорошо осознаем важность клеток в контроле метаболизма и других жизненных процессов, которые помогают поддерживать жизнь. Клетка считается самой маленькой и самой важной функциональной единицей во всех организмах.Растительная клетка является разновидностью эукариотической клетки в основном из-за наличия ядра и ядерной мембраны. Растения автотрофны по своей природе благодаря особой органелле ― хлоропласту, которая помогает готовить пищу в виде сложных углеводов. Наряду с этим существуют другие важные клеточные органеллы, которые способствуют правильной работе клетки. Если вы сравниваете растительную клетку с животной клеткой, то оказывается, что они очень похожи, за исключением того факта, что у последней отсутствуют хлоропласт и клеточная стенка.Размер растительной клетки обычно составляет от 10 до 100 микрометров.

Схема растительной клетки

Ядро

Хотите написать для нас? Что ж, мы ищем хороших писателей, которые хотят распространять информацию. Свяжитесь с нами, и мы поговорим …

Давайте работать вместе!

Предполагается, что ядро ​​клетки является наиболее важной органеллой. Он несет генетическую информацию, присутствующую в этой органелле, которая наследует физические черты от одного поколения к другому.У него темное ядрышко, которое в основном отвечает за образование белка. Помимо этого, ядро ​​координирует все функции клетки и регулирует метаболизм растений. Прохождение пищи и воды, приток питательных веществ в клетки и из них — это некоторые из характерных функций растительной клетки.

Ядерная мембрана

Как видно из названия, эта мембранная оболочка, окружающая ядро, защищает его от физического повреждения. Вы можете изучить функцию ядерной мембраны для лучшего понимания.

Цитоплазма

Как видно из диаграммы выше, цитоплазма клетки — это основное вещество или матрица, которая представляет собой желеобразный материал, в который встроены и взвешены все клеточные органеллы. Основная функция цитоплазмы в клетке — сохранять все составляющие клетки нетронутыми.

Клеточная мембрана

Как и ядерная мембрана, основная клеточная мембрана предназначена для придания клетке соответствующей формы и размера. Эта тонкая мембрана состоит из целлюлозных волокон и белков, и ее основная функция заключается в транспортировке материалов через клетки.

Стенка клетки

Клеточная стенка — отличительная часть, которой нет у животных. Он в основном отвечает за придание клеткам жесткости. Материал клеточной стенки различается у разных видов растений и дает определенную форму (удлиненную, овальную, круглую, прямоугольную или квадратную).

Пластиды

Другой своеобразной органеллой, присутствующей в растительных клетках, являются пластиды. Как упоминалось ранее, с помощью этих пластид растения сами готовят себе пищу с помощью уникального процесса, называемого фотосинтезом.Пластиды состоят из пигментов, поглощающих свет и производящих пищу. Наиболее распространенным пластидом является хлоропласт, содержащий зеленый пигмент хлорофилл.

Митохондрии

Митохондрии — одни из крупнейших клеточных органелл, также известных как машинный зал или энергетический дом клеток. Эти органеллы обеспечивают энергию, необходимую для всей клеточной активности, расщепляя сложные углеводы, полученные во время фотосинтеза (глюкоза в энергию).

Рибосомы

Рибосомы являются основным местом синтеза белка, поскольку они богаты рибонуклеиновыми кислотами.Эти органеллы могут быть связаны с эндоплазматическим ретикулумом или свободно плавать в цитоплазме.

Эндоплазматическая сеть (ER)

Хотите написать для нас? Что ж, мы ищем хороших писателей, которые хотят распространять информацию. Свяжитесь с нами, и мы поговорим …

Давайте работать вместе!

Диаграмма ясно указывает на то, что ER является второй по величине клеточной органеллой после митохондрий, так как они образуют серию соединяющихся сплюснутых трубчатых туннелей или мешочков; шероховатый эндоплазматический ретикулум (RER) и гладкий эндоплазматический ретикулум (SER).RER в основном отвечает за удержание белков, образованных в рибосомах, и транспортировку.

Аппарат Гольджи

Белки, образованные и связанные ER, должны быть обработаны для выполнения нормальных функций. Мембранные мешки Гольджи или диктиосом , в основном связанные с белковыми цепями высвобождения ER после их обработки.

Вакуоли

Клетки растений характеризуются большим и меньшим количеством вакуолей и в основном отвечают за поддержание полноты клетки.Альтернативная их функция — хранить ионы, сахара и вторичные метаболиты.

Ячейка. Дополнительная информация. Стенка клетки. Атлас гистологии растений и животных

Одной из самых отличительных характеристик растительных клеток по сравнению с клетками животных является клеточная стенка, которую некоторые авторы считают внеклеточным матриксом растений. Это структура, которую увидел и нарисовал Р. Хук, давая название камере. Клеточная стенка расположена снаружи плазматической мембраны, синтезируется самой клеткой и состоит в основном из целлюлозы, а также других полисахаридов и гликопротеинов.Различные типы клеток имеют различия в составе и организации клеточной стенки в зависимости от функции, которую они развивают. Фактически, различные типы клеток растений можно идентифицировать по характеристикам их клеточной стенки.

Схема типичной паренхиматической клетки с ее первичной клеточной стенкой.

Клеточная стенка выполняет механическую функцию. Он отвечает за форму и размер растительных клеток и обеспечивает им структурную поддержку и защиту как экзоскелет.В результате он также отвечает за жесткость растения и за поддержание его надземных структур и органов, образующих его, в вертикальном положении. Еще одна из его основных функций — быть средством связи и транспорта молекул и воды между клетками, как между соседними, так и удаленными клетками. Он также участвует в борьбе с патогенами, способными вызывать защитные реакции или придавать текстуру тканям плодов. Морфологически клеточная стенка образована слоями или пластинами. Во всех камерах не менее двух: средней ламели и первичной стенки.Средняя ламелла синтезируется и разделяется смежными друг с другом клетками, в то время как первичная клеточная стенка синтезируется и принадлежит каждой клетке. В некоторых растительных клетках откладывается третий более толстый слой, называемый вторичной клеточной стенкой. Большая часть древесины в деревьях соответствует вторичной клеточной стенке.

Изображения клеток с первичной клеточной стенкой и со вторичной клеточной стенкой (у последних также есть первичная клеточная стенка, хотя она не видна). Все они имеют среднюю пластину, которая на изображениях не выделяется.Они соответствуют проводящим сосудам: один слева окрашен толуидиновым синим, а другой справа — сафранином — быстрым зеленым. Схема первичной и вторичной клеточных стенок. S1, S2 и S3 — это слои вторичной клеточной стенки.

СРЕДНЯЯ ЛАМЕЛА

Самый внешний слой клеточной стенки, который формируется первым, — это средняя пластинка. Он действует как клей, связывающий соседние клетки. Это единственный слой, синтезированный и разделяемый двумя смежными ячейками.Имеет аморфный вид и очень тонкий; его толщина близка к разрешающей способности светового микроскопа. Тем не менее, он не выглядит четко определенным слоем даже в электронный микроскоп. В некоторых тканях есть межклеточные промежутки, поэтому одна из поверхностей средней ламели свободна. Средняя ламелла состоит в основном из пектинов, хотя может лигнифицироваться в тех клетках, которые имеют вторичную клеточную стенку.

ПЕРВИЧНАЯ СТЕНА ЯЧЕЙКИ

Первичная клеточная стенка — это первый четко видимый слой клеточной стенки, расположенный между плазматической мембраной и средней пластинкой или, в некоторых клетках, между вторичной стенкой и средней пластинкой.Он отвечает за исходную форму и размер растительной клетки и определяет ее последующие изменения формы и размера. Он появляется во всех растительных клетках и возникает во время деления клеток, но первичная клеточная стенка также синтезируется во время роста клеток. Кроме того, в течение жизни клетки происходит переработка с деградацией и новым синтезом компонентов первичной клеточной стенки. В клетках, которые являются метаболически активными, секреторными или способными к делению, он остается единственным компонентом клеточной стенки, помимо средней ламеллы.Клетки растений перестают расти, когда первичная клеточная стенка становится жесткой, что может быть связано с изменением их состава.

Первичные клеточные стенки (стрелки) в разных тканях. Форма и размер клеток определяется их клеточной стенкой.

Клеточная стенка является барьером для свободной диффузии молекул между клетками; конечно, он гораздо менее терпелив, чем внеклеточный матрикс животных. Однако клеткам необходимо общаться друг с другом. Для этого клетки растений создают каналы, пересекающие клеточные стенки и обеспечивающие прямую связь между соседними цитоплазмами.Эти каналы называются плазмодесматами. За очень редким исключением, все клетки растения связаны со своими соседями плазмодесмами. Эта связь является буквальной, то есть плазматические мембраны соседних клеток непрерывны друг с другом, поэтому мы можем сказать, что растение — это большой синцитий. Плазмодесмы могут быть сконцентрированы в определенных областях клеточной стенки, образуя так называемые первичные поровые поля, которые образуют углубления в клеточной стенке, поскольку ее толщина меньше.

Плазмодесматы в первичной клеточной стенке.В нижней части рисунка — рисунок электронной микрофотографии.

В первичной клеточной стенке также есть участки с большей тонкостью, хотя они не вызывают в ней разрывов, называемых первичными ямками; эти структуры могут казаться изолированными или сгруппированными в области, называемые первичными полями карьера. Плазмодесмы обычно сосредоточены в первичных полях ям.

Композиция

Первичная клеточная стенка состоит, учитывая сухой вес, из 25-30% целлюлозы, 30% гемицеллюлозы, 35% пектинов и 1-5% гликопротеинов.Пропорция и типы компонентов, которые составляют первичные клеточные стенки, варьируются в зависимости от типа клеток. Было подсчитано, что более 2000 генов необходимы для синтеза и ремоделирования первичной клеточной стенки.

Клетки с первичной клеточной стенкой обычно метаболически активны. Обычно первичная клеточная стенка тонкая, около 0,1 мкм. Кроме того, клетки, которые развивают вторичную клеточную стенку, обычно имеют тонкую первичную клеточную стенку. Только некоторые клетки достигают толстой первичной клеточной стенки, например, некоторые клетки эндосперма и колленхимы.В любом случае толщина может меняться в зависимости от условий, в которых находится ячейка. В первичной клеточной стенке есть поры (не путать с плазмодесмами) диаметром от 4 до 8 нм, через которые проходит вода, ионы и небольшие молекулы, такие как сахара и аминокислоты, а также гормоны.

Целлюлоза . Целлюлоза — основной компонент стенок растений. Это линейный полисахарид, образованный мономерами глюкозы, связанными β (1-4) связями. Формула: (C ₆ H ₁₀ O ₅ ) n, где n может быть больше 500 на полисахаридную цепь.Длинные молекулы целлюлозы связываются друг с другом посредством водородных связей и сил Ван-дер-Ваальса, образуя структуры, называемые целлюлозными микрофибриллами, которые образованы 50 молекулами целлюлозы, ориентированными с одинаковой полярностью. Микрофибриллы связаны друг с другом через связи, образованные между ними и другими углеводами, в основном гемицеллюлозой и пектинами, в результате чего образуются фибриллы и волокна целлюлозы, видимые под световым микроскопом. Волокна целлюлозы могут иметь диаметр около 0,5 мкм и длину от 4 до 7 мкм.Прочность целлюлозных волокон аналогична прочности стали, а связи между молекулами целлюлозы посредством водородных связей придают целлюлозным микрофибриллам кристаллические свойства в некоторых областях, в то время как остальные приобретают паракристаллические свойства.

Организация молекул целлюлозы. Гликопротеины не представлены. Детальная организация целлюлозных микрофибриллов еще не решена, и были предложены две модели. В одной из них (модель 2) преобладающую роль играют пектины.

Как и гиалуронат (гиалуроновая кислота), целлюлоза синтезируется в плазматической мембране благодаря действию целлюлозосинтазы, трансмембранного белка с аминокислотной последовательностью, которая в 8 раз пересекает плазматическую мембрану. Около 30 генов кодируют различные изоформы синтазы целлюлозы. Этот фермент собирает активированные единицы глюкозы (UDP-глюкозу) в цитозоле, заставляет их пересекать мембрану и связывает их снаружи клетки. До 36 ферментов синтазы целлюлозы связываются в одной точке на плазматической мембране с образованием так называемого комплекса синтазы целлюлозы, имеющего форму розетки и настолько большого, что его можно наблюдать с помощью электронного микроскопа.Каждая розетка может синтезировать до 36 молекул глюкозы одновременно. Молекулы целлюлозы, которые полимеризуются рядом, соединены латерально водородными связями. Эти новые молекулы целлюлозы также связаны с микрофибриллами, которые ранее образовывали груды этих микрофибрилл, фибрилл и целлюлозных волокон.

Молекулярный состав ксилоглюкана, наиболее распространенной гемицеллюлозы.

Гемицеллюлоза на самом деле представляет собой семейство полисахаридов от 200 до 500 моносахаридов.Тип гемицеллюлозы, которая появляется в клеточной стенке, сильно варьируется в зависимости от тканей и типов клеток. Он синтезируется в аппарате Гольджи и транспортируется к плазматической мембране в везикулах, где высвобождается путем экзоцитоза. Ксилоглюкан — самая частая молекула гемицеллюлозы. По своей структуре гемицеллюлоза похожа на целлюлозу, поэтому может образовывать с ней водородные связи. По мере того, как молекулы гемицеллюлозы синтезируются, они покрывают целлюлозные микрофибриллы, способствуя сцеплению с образованием целлюлозных волокон.

Схема молекулы пектина (изменено из Harholt et al., 2010)

Пектины образуют очень разнообразную группу кислых полисахаридов, синтезируемых в аппарате Гольджи и секретируемых в клеточную стенку. Вместе они образуют гелеобразную структуру, расположенную между микрофибриллами целлюлозы. Они, по-видимому, являются основными ответственными за образование пор, которые обеспечивают диффузию небольших молекул через первичную стенку. Пектинов больше в двудольных, чем в однодольных.Например, травы содержат только следы пектинов. Пектины отсутствуют во вторичной клеточной стенке (см. Ниже).

Гликопротеины клеточной стенки обычно богаты пролином, гидроксипролином и глицином, аминокислотами, которые встречаются во многих повторяющихся последовательностях. Тип гликопротеина обычно сильно различается между типами клеток. Одним из наиболее распространенных семейств гликопротеинов являются экстенсины, богатые пролином. Гликопротеины имеют очевидную структурную функцию, хотя есть также ферменты, такие как пероксидазы, лакказы, фосфатазы, целлюлазы, пектидазы и другие.

Каллоза — это вещество, которое откладывается между плазматической мембраной и клеточной стенкой; тогда его нельзя рассматривать строго как компонент первичной клеточной стенки. В основном он располагается вокруг отверстий плазмодесм (см. Рисунок). Каллоза синтезируется, высвобождается и откладывается в ответ на клеточный стресс, вызванный ранами или патогенами, и ее миссия состоит в том, чтобы уничтожить канал плазмодесмы и сократить или уменьшить связь между соседними клетками.Он также появляется в других местах с менее четкими функциями, например, в пыльцевых трубках или в клеточной пластинке во время цитокинеза.

Некоторые специализированные клетки имеют другие особые молекулы. Например, кутин , и другие воскообразные полимеры откладываются на свободной поверхности клеток эпидермиса, образуя структуру, называемую кутикулой (см. Рисунок). Этот слой, который может быть очень толстым, предотвращает потерю воды и защищает от патогенов. Суберин , откладывается в клеточной стенке других клеток, таких как суберин или пробка перидермы, в эндодерме корня и в клетках, которые окружают некоторые нервы листьев.Суберин имеет два домена: один вставлен в первичную стенку, а другой находится между первичной стенкой и плазматической мембраной.

Можно сказать, что первичная клеточная стенка представляет собой каркас из микрофибриллов целлюлозы, соединенных молекулами гемицеллюлозы и встроенных в пектиновую матрицу. Трехмерная организация целлюлозы, гемицеллюлозы и пектинов еще не ясна. Было предложено несколько моделей, и наиболее цитируемые предполагают, что молекулы гемицеллюлозы прочно связываются с молекулами целлюлозы водородными связями.Однако недавно было замечено, что гемицеллюлоза не имеет такого количества связей с целлюлозой, как предполагалось, и что пектины, по-видимому, играют более важную роль в уплотнении клеточной стенки. Например, кажется, что пектины имеют больше связей с целлюлозой, чем гемицеллюлоза с целлюлозой. Пектины помогают гидратировать первичную клеточную стенку.

Рост клеток

Когда клеточная стенка растет, необходимо различать рост толщины (осаждение последовательных слоев) и увеличение длины, когда клеточная стенка увеличивает свою поверхность, а клетка увеличивается в размерах.Рост растений в основном происходит за счет роста размера клеток, который вызывается силой гидростатического давления, то есть силой, прилагаемой водой изнутри клетки наружу к первичной клеточной стенке. Хотя это зависит от типа клеток, клетки могут увеличиваться в размерах до 10 раз. В некоторых случаях до 100 раз.

Клетки могут расти гомотрофно, вся поверхность клеточной стенки расширяется, хотя это может быть с разной скоростью, или гетеротропно, только часть поверхности клеточной стенки расширяется (например, в пыльцевых трубках или в трихомах).Клетка растет там, где меньше сопротивление, которое зависит от сопротивления, которому противостоит клеточная стенка. Это условия, при которых клетка растения будет расти, что будет определять, например, форму стеблей и листьев, или то, будут ли они расти к источнику света или нет. Сопротивление первичной клеточной стенки определяется ориентацией волокон целлюлозы и консистенцией сборки первичной клеточной стенки.

Первичная клеточная стенка анизотропна, что является следствием неправильной ориентации волокон целлюлозы.Эти волокна короче и неправильной формы, чем во вторичной клеточной стенке (см. Ниже). Обычно эта неправильная ориентация возникает в клетках, которые растут или выросли во всех направлениях. Когда клетка расширяется в предпочтительном направлении, микрофибриллы целлюлозы ориентируются перпендикулярно, в виде колец, по отношению к оси роста, а внешние, которые уже были там, расположены продольно этой оси. Нормальным является обнаружение слоев в первичной клеточной стенке, где микрофибриллы ориентированы по спирали и с определенным углом поворота по отношению к следующим слоям.

Интересным аспектом первичного синтеза клеточной стенки является то, как клетке удается ориентировать молекулы и микрофибриллы целлюлозы, поскольку это будет определять ориентацию фибрилл и волокон целлюлозы. Ориентация молекул целлюлозы определяется их синтезом и тем, как они откладываются на плазматической мембране, что определяется пространством, через которое синтезирующий ее ферментный комплекс может перемещаться через плазматическую мембрану: розетка целлюлозосинтазы.Одна теория предполагает, что это движение зависит от ориентации кортикальных микротрубочек, которые расположены прямо под плазматической мембраной, в цитозоле. Эти микротрубочки действуют как барьеры, которые не могут преодолеть розетки целлюлозосинтазы. Ферменты движутся через мембрану под действием синтезируемых полимеров целлюлозы, но только там, где это позволяют микротрубочки. Таким образом, снова деполимеризуя и полимеризуя микротрубочки, клетка может контролировать ориентацию волокон целлюлозы.Было показано, что микротрубочки могут перестраиваться за считанные минуты, чтобы приспособиться к этим изменениям ориентации. Другие внеклеточные и внутриклеточные факторы также могут определять направление движения этих ферментных комплексов.

Синтез и ориентация фибрилл целлюлозы с помощью микротрубочек. Комплексы синтезатора целлюлозы перемещаются по мере того, как они синтезируют целлюлозу, следуя путям, отмеченным микротрубочками (модифицировано из McFarlane et al., 2014)

Консистенция клеточной стенки также определяет, как клетка будет расти.Смягчение или расслабление клеточной стенки должно происходить путем секреции веществ в определенные участки стенки. Было замечено, что в некоторых местах он становится мягче из-за химической модификации пектинов и подкисления; именно в этих местах также меньше сопротивление и, следовательно, где клетки растут.

Пектины играют важную роль в расслаблении клеточной стенки для роста. Их можно сильно увлажнить, добавив стене пластичности.В частности, во время роста высвобождаются ферменты, которые изменяют молекулярную форму первоначально высвобождаемых пектинов, или непосредственно высвобождаются различные типы пектинов. Все это приводит к расслаблению клеточной стенки и способствует росту клеток. Кальций важен для пектинов, поскольку он способствует объединению между ними и высвобождается после удлинения клетки. Например, стенки меристематических клеток бедны кальцием.

Ауксины, класс гормонов растений (или регуляторов роста растений), вызывают подкисление клеточной стенки и ее расслабление, активируя экспансины, метилэстеразу пектина и эндоглюканазы.Экспансины не обладают ферментативной активностью, и их действие, по-видимому, препятствует водородным связям, в то время как эндоглюканазы уменьшают количество связей между целлюлозой-целлюлозой и целлюлозно-гемицеллюлозой.

Хотя микротрубочки, по-видимому, участвуют в определении того, как растет клетка, было обнаружено, что неравномерный (анизотропный) рост начинает обнаруживаться еще до того, как происходит ориентация целлюлозных волокон. Перед организацией микротрубочек и ориентацией целлюлозных волокон происходит локальное или нерегулярное изменение пектинов.Следовательно, инициирование гетеротропного роста начнется не с переориентации микротрубочек, а с модификации пектинов. Предполагается даже, что ориентация микротрубочек может быть следствием изменения пектинов и, следовательно, вторичным ответом.

ВТОРИЧНАЯ СТЕНА ЯЧЕЙКИ

Те клетки, которые выполняют миссию поддержки, и те проводники, которые являются частью ксилемы, образуют дополнительный слой стенки, называемый вторичной клеточной стенкой.Он откладывается между плазматической мембраной и первичной клеточной стенкой, и этот процесс включает синтез многочисленных слоев целлюлозных волокон, которые добавляются друг за другом с помощью механизма, называемого наложением. Синтез вторичной клеточной стенки начинается во время заключительной фазы роста и расширения первичной клеточной стенки. Как только клеточная стенка синтезируется, клетки погибают в результате апоптоза. Вероятно, они являются одним из немногих типов клеток, чьи функции, механическое сопротивление и транспорт сока выполняются, когда они умирают.Растения, которые растут в толщину и высоту, нуждаются в большой поддержке и развивают то, что мы называем древесиной. Вторичная стена — это основная составляющая дерева.

Композиция

Вторичная клеточная стенка состоит в основном из целлюлозы (40-60% от сухой массы), гемицеллюлозы (от 10-40% от сухой массы, особенно ксилана) и лигнина (от 10 до 35% от сухой массы). В нем очень мало пектинов и отсутствуют гликопротеины в качестве структурных белков и ферментов, или, по крайней мере, их не так много.Доля целлюлозы во вторичной стенке больше, чем в первичной стенке, а также гемицеллюлоза в меньшем количестве.

Типичным веществом вторичной клеточной стенки является лигнин, который является наиболее распространенным биополимером в растениях после целлюлозы. Лигнин откладывается между микрофибриллами целлюлозы для придания консистенции. Эта молекула позволила растениям получить ранее неизвестную консистенцию и устойчивость. Когда происходит лигнификация вторичной стенки, часть этих молекул также может откладываться в первичной клеточной стенке и в средней ламелле.Даже у хвойных деревьев наибольшее количество лигнина содержится в средней ламелле проводящих клеток. Сшитый каркас, который образуют эти молекулы, по-видимому, способствует удалению воды из стенки и, следовательно, доступу гидролитических ферментов (подробнее о лигнине здесь).

Ориентация волокон целлюлозы в разных слоях клеточной стенки.

Вторичная стенка имеет толщину от 2 до 10 мкм, плохо гидратирована и является жесткой. Его толщина больше, чем у первичной стенки, иногда настолько, что она уничтожает внутреннюю часть клетки.В некоторых клетках во вторичной клеточной стенке можно выделить три слоя: S1, S2 и S3, каждый из которых имеет разную ориентацию волокон целлюлозы. Обычно толщина слоя S2 варьируется в зависимости от типа ячеек. Волокна целлюлозы обычно расположены по спирали. Когда вторичная стенка развивается, остальная часть цитоплазмы прилипает к слою S3, образуя слой, называемый бородавчатым слоем, из-за неровности его поверхности. Отложение вторичной клеточной стенки не очень регулярное, поэтому в нем бывают перерывы.Иногда можно найти клетки, часть стенки которых является вторичной, а другая — первичной.

Диаграмма, показывающая различные формы утолщения в клеточных стенках проводящих клеток ксилемы. Утолщения вторичной клеточной стенки. На изображении ниже спиральные утолщения кажутся более или менее компактными.

Неравномерное отложение вторичной клеточной стенки на поверхности клетки создает нерегулярные структуры, характерные для некоторых типов клеток. Например, клетки протоксилемы и метаксилемы представляют собой утолщение вторичной стенки, расположенное по спирали вдоль клетки.Такое расположение напоминает трахеи насекомых, и поэтому проводящие клетки ксилемы называются трахеальными элементами. В то время как во вторичной ксилеме клетки имеют другие типы нарушений.

Ямы

Хотя вся клетка может быть окружена вторичной клеточной стенкой, в ней всегда есть разрывы или каналы, называемые порами или ямками, которые возникают, когда вторичная клеточная стенка откладывается. Эти ямы создаются одновременно в двух соседних ячейках, оставляя канал, который позволяет сообщать внутреннее пространство обеих ячеек.Тонкая мембрана, которую называют мембраной ямки, разделяет две выровненные ямки соседних клеток; эта мембрана образована средней пластинкой и первичными стенками двух ячеек. Ямки, одна или несколько, образуются там, где были первичные ямки в первичной клеточной стенке.

Основные морфологии ямок.

Ямки имеют разную морфологию. В простых ямах камера ямки или полость, пересекающая стенку ячейки, имеет одинаковый диаметр по всей длине или немного шире в отверстиях ямок.Эти ямки находятся в клетках паренхимы, экстраксилярных волокнах и склероидах. Ямки с окаймлением — это те ямки, в которых образуется гребень в отверстиях, ямки с половинной окантовкой, когда гребень виден только в отверстии (обычно устанавливается между проводящими и сопутствующими ячейками), и обрамленные «тором» — те, в которых в средней ламелле находится утолщение первичной стенки, называемое быком, которое действует как клапан. Окантованные ямки с «торусом» у цветковых (покрытосеменных) отсутствуют. С другой стороны, есть ямки, называемые слепыми, когда ямка открывается в межклеточное пространство; то есть у него нет дополнительной ямы.

ФОРМИРОВАНИЕ СТЕНКИ КЛЕТОК ПРИ ДЕЛЕНИИ КЛЕТОК

Новая клетка растения не генерирует всю свою клеточную стенку полностью на пустом месте, то есть не рождается голой. Когда клетка собирается делиться, две ее дочерние клетки наследуют всю клеточную стенку, которая произвела ее предшественника, за исключением области, где цитоплазмы разделятся. Формирование этой клеточной стенки с нуля начинается в поздней анафазе митоза, начиная с цитокинеза или деления цитоплазмы.Первое, что наблюдается во время цитокинеза растительных клеток, — это транспорт пузырьков из аппарата Гольджи с содержимым для построения новой стенки, в основном полисахаридами и гликопротеинами. Этот перенос осуществляется из двух зон, близких к ядрам, в промежуточную зону, где будет формироваться новая стенка. Везикулы транспортируются моторными белками по пучкам микротрубочек, оставшимся от митотического веретена. Для каждого ядра существует пучок, и оба пучка перекрываются в промежуточной зоне.В этой зоне деления также находятся актиновые филаменты, ориентированные перпендикулярно микротрубочкам. Набор микротрубочек, актиновых филаментов и пузырьков называется фрагмопластом. Фрагмопласт — это структура, которая отвечает за формирование новой клеточной стенки. Когда везикулы достигают промежуточной зоны деления, где образуется новая клеточная стенка, они сливаются вместе, образуя пластинчатую структуру, которая разделяет две клетки и ориентирована перпендикулярно митотическому веретену. Эта пластина называется клеточной пластиной.Клеточная пластина растет центробежным образом, то есть сначала формируется центр пластины, а затем к краям добавляется больше материала, так что он увеличивается в длину, но не в толщину. Затем фрагмопласт принимает за счет деполимеризации и полимеризации новых микротрубочек кольцевую форму, и везикулы добавляются на периферии клеточной пластинки.

Различные фазы митоза от профазы (слева) до телофазы (справа). Можно наблюдать, как постепенно создается новая клеточная стенка, разделяющая обе группы хромосом, которые образуют ядра дочерних клеток.Эта строящаяся конструкция называется фрагмопластом (стрелка). Это также видно на этом рисунке. Формирование новой клеточной стенки благодаря активности фрагмопласта, который образован микротрубочками, принадлежащими двум дочерним клеткам; они переносят пузырьки от аппарата Гольджи к центральной пластине. Фрагмопласт становится все более периферическим, пока не коснется исходной стенки стволовой клетки, а центральная пластинка не сольется с этой стенкой.

Края клеточной пластинки будут расширяться, заставляя клеточную пластину расти, пока они не войдут в контакт и не сольются с клеточными стенками, параллельными митотическому веретену, которое уже было у материнской клетки.Таким образом, каждая дочерняя клетка полностью окружена клеточной стенкой. Клеточная пластинка с поступлением большего количества веществ из аппарата Гольджи, особенно пектиновых веществ, будет преобразована в среднюю пластинку. Кажется, что как только контакт края клеточной пластинки со средней пластинкой материнской клетки произошел, это происходит тогда, когда происходит трансформация клеточной пластинки в средней ламелле. Рост средней ламели в основном центростремительный, то есть она будет формироваться от краев к внутренней части, где начала формироваться клеточная пластинка.Средняя ламелла — это слой клеточной стенки, который разделяется между двумя дочерними клетками, и обе вносят свой вклад в его формирование. Это очень тонкий слой, к которому позже будут добавлены другие, чтобы сформировать зрелую клеточную стенку. Независимо от того, синтезируется ли клеточная стенка снова или во время созревания добавляются новые слои, процесс всегда происходит извне вовнутрь, то есть более свежие части всегда ближе к плазматической мембране.

Интересным аспектом формирования новой клеточной стенки во время цитокинеза является то, где и как будет ориентирована плоскость деления.Например, если она будет периклинальной или антиклинальной, или любой другой ориентации. Положение и ориентация разделяющей плоскости и, следовательно, клеточной пластинки устанавливаются еще до образования митотического веретена. В большинстве клеток до образования митотического веретена сеть микротрубочек, актиновых нитей и цистерн эндоплазматического ретикулума появляется в кортикальной области цитоплазмы рядом с плазматической мембраной, образуя пояс или кольцо, называемое предпрофазной полосой.Это кольцо исчезает, когда начинает формироваться митотическое веретено. Однако клеточная пластина будет сформирована там, где была расположена эта препрофазная полоса. Таким образом, эта начальная полоса обуславливает формирование и ориентацию митотического веретена.

Во время цитокинеза также образуются межклеточные пространства; они важны для диффузии газов и хранения секреторных веществ. Большинство этих пространств образуется, когда край роста новой средней ламеллы достигает близости к первичной клеточной стенке материнской клетки.Эта растущая средняя ламелла разветвляется, и затем создаются два фронта роста, которые пересекают первичную клеточную стенку материнской клетки. Когда эти фронты достигают средней ламели материнской клетки, создается пространство, окруженное средней ламелью. Это пространство станет межклеточным пространством. По мере созревания тканей межклеточные пространства увеличиваются, причем во взрослых тканях их больше. Нормальная форма — это шизогенез, то есть физическое разделение между клетками, сначала продуцируемое разложением средней ламеллы, что делает возможным физическое разделение, и последующий дифференцированный рост клеток.Эти места очень хорошо видны в губчатой ​​паренхиме листьев.

Во время формирования клеточной стенки цистерны эндоплазматического ретикулума захватываются; эти цистерны ингибируют формирование клеточной стенки и остаются разрывами, которые позже станут плазмодесмами.

Библиография

Эверт РФ. 2006. Анатомия растений Исава: меристемы, клетки и ткани тела растения: их структура, функции и развитие, 3-е издание. John Wiley and Sons, Inc.ISBN: 9780471738435.

Hartholt J, Suttangkakul A, Scheller HV 2010. Биосинтез пектина. Физиология растений. 153: 384-395.

McFarlane HE, Döring A, Persson S. 2014. Клеточная биология синтеза целлюлозы. Ежегодный обзор биологии растений. 65: 69-94.

Структура и функции ячейки

| Ресурсы Wyzant

Клетки были впервые описаны Робертом Гук в его книге Micrographia, опубликованной в 1665 году. Используя микроскоп, он описал структуру пробки как очень напоминающую тюремные камеры или покои монахов (по этому поводу есть некоторые споры).Он использовал термин «ячейка» для описания этих полых камер. Теория клетки была впервые описана в 1839 году. Хотя теория клетки была изменена и пересмотрена, большинство биологов сегодня перечисляют три или четыре общих характеристики, присущих всем клеткам:

1. Клетка — основная единица жизни. Все, что меньше клетки, не является живым по определению.
2. Все организмы состоят из одной или нескольких клеток.
3. Ячейки возникают из уже существующих ячеек.
4.Все клетки в какой-то момент своего жизненного цикла содержат генетический материал для всего организма.

Первые две характеристики являются определениями. Третья характеристика была частично продемонстрирована работой Луи Пастера до 1862 года. Четвертый пункт является предметом споров; Защитники указывают на тот факт, что организмы начинаются как одна клетка со всей генетической информацией для организма и большинство делятся путем митоза. Противники указывают на потерю генетического материала, которая происходит во время мейоза, хотя это потеря копий генов.Клетки по-прежнему обладают всей генетической информацией.

Ячейки различных типов

Хотя клетки действительно имеют много общих черт, есть различия. Клетки, из которых состоит дерево, не те, что составляют собаку. Даже в одном организме существуют разные типы клеток. Клетки вашей кожи отличаются от мышечных клеток, костных клеток или клеток крови. Как и организмы, клетки можно охарактеризовать по их признакам. Два общих метода различения клеток — это механизмы питания и внутренняя структура.

Механизмы питания клеток

Клетки должны поглощать питательные вещества и выводить продукты жизнедеятельности. Сделать это можно разными способами. Некоторые клетки способны производить пищу из сырья клетки. Этот тип ячейки называется автотрофной ячейкой. Автотроф дословно переводится как «самокормление». Большинство автотрофных клеток на Земле фотосинтезируют, хотя в областях, где нет света (дно океана, глубокие подземные пещеры и т. Д.), Автотрофы осуществляют хемосинтез.Некоторые примеры автотрофных клеток — растения, водоросли и некоторые бактерии. Другие клетки должны получать свои питательные вещества из других клеток. Этот тип клетки называется гетеротрофной клеткой. Гетеротроф буквально означает «другое питание». Эти клетки должны иметь возможность захватывать и поглощать другие продукты питания. Некоторые примеры гетеротрофных клеток включают животных, грибы и некоторые бактерии. Есть несколько групп организмов, которые являются миксотрофами. Эти организмы, такие как простейшие, такие как эвглена, обладают способностью фотосинтезировать, когда доступен свет, и переключаться на хищников, когда свет недоступен.

Структура ячейки

Ячейки

также различаются в зависимости от сложности и структуры. Первые камеры были относительно просты по конструкции и сложности. Они все еще присутствуют и фактически превосходят по численности более сложные клетки, с которыми вы, возможно, более знакомы. Первые клетки называются прокариотическими (буквально «до ядра», то есть до ядра). Эти клетки обычно меньше по размеру и менее активны. Обычно прокариотические клетки используют некоторую форму анаэробного дыхания. У них нет ядра или мембраносвязанных органелл.Их единственная петля ДНК называется нуклеоидом, но не изолирована от цитоплазмы мембраной. Прокариотические клетки действительно имеют цитоплазму, рибосомы, клеточные стенки, клеточные мембраны и связанные с ними материалы. Сегодня прокариотическими являются две из трех областей жизни: археи и бактерии (некоторые ученые называют эту группу эубактерами или эубактериями). Второй тип клеток называется эукариотической (буквально «истинное ядро» или имеющее истинное ядро). Эти клетки больше и сложнее. Органеллы, связанные с мембраной, «разделяют» части клетки на определенные функции.Эти клетки могут выполнять анаэробное дыхание, но большинство из них также выполняют аэробное дыхание из-за большего выхода энергии на молекулу глюкозы. Эукариотические клетки находятся в домене Eukarya. Помните, однако, что хотя эукариотические клетки больше и сложнее, они не «лучше» прокариотических, а просто другие. Сегодня на Земле больше прокариотической биомассы, чем эукариотической биомассы.

Это два разных способа различать типы клеток. Они не связаны друг с другом.Не попадитесь в ловушку, на которую поддаются некоторые студенты, связывая автотроф / гетеротроф с прокариотом / эукариотом. Существуют прокариотические и автотрофные клетки (некоторые примитивные водоросли), прокариотические и гетеротрофные (бактерии), эукариотические и автотрофные (большинство растений), эукариотические и гетеротрофные (животные). Кроме того, есть и другие способы различать типы клеток, которые может обсудить ваш инструктор.

Текущая теория гласит, что эукариотические клетки произошли от прокариотических предков. Линн Маргулис работала над этой концепцией.Ее эндосимбиотическая теория — одна из опор клеточной биологии. Теория эндосимбиотиков — это попытка объяснить, как прокариотическая клетка могла развиться в эукариотическую клетку. В большинстве учебников этот вопрос обсуждается в указателе слов «Линн Маргулис» или «эндосимбиоз». По сути, прокариотический гетеротроф глотает прокариотический автотроф и не переваривает его сразу (между приемом пищи и перевариванием есть запаздывание, поэтому вы можете некоторое время чувствовать дискомфорт после обильной еды).В это время автотроф продолжит работать в нормальном режиме. Пищевое отравление действует аналогичным образом — бактерии продолжают вырабатывать токсины, пока не будут уничтожены пищеварительной системой. Если автотроф производил питательные вещества, которые просачивались в гетеротрофного хозяина, пищеварительные процессы могли откладываться все дальше и дальше, пока не разовьются симбиотические отношения. Хищник (гетеротроф) обеспечен питательными веществами, а жертва (автотроф) — укрытием и сырьем.Есть некоторая поддержка теории Маргулиса. Органеллы, такие как хлоропласты и митохондрии, примерно такого же размера, как современные прокариоты, имеют собственную ДНК и способны делиться отдельно от ядра и остальной части клетки.

Органеллы и другие клеточные структуры

Клетки, особенно эукариотические, представляют собой сложные структуры, состоящие из более мелких частей, называемых органеллами (буквально «маленький орган»). В большинстве учебников в конце главы о клетках, посвященной этим органеллам, есть сводная таблица или диаграмма.Далее следует краткий обзор большинства основных органелл и других структур, обнаруженных в клетках, а также краткое описание каждой из них. Это не должно быть полностью исчерпывающим (здесь все рибосомы рассматриваются вместе) или исключительным (существует множество различных структур в клеточной мембране).

Клеточная стенка : Технически не является частью живой клетки, так как находится вне мембраны. Он обеспечивает прочную структурную поддержку растений, грибов, некоторых водорослей и прокариотических клеток.Толщина и химический состав клеточных стенок может различаться у разных организмов.

Клеточная мембрана : это барьер между живой частью клетки и неживой средой. Это избирательный барьер, пропускающий одни материалы, но не пропускающий другие. Вода и мелкие частицы могут проскальзывать через бислой фосфолипидов, в то время как более крупные и сложные материалы должны проходить через один из белковых каналов, встроенных в мембрану. У всех клеток есть мембраны.

Цитоплазма : жидкий матрикс клетки.Цитоплазма содержит растворенные ионы и другие материалы, обеспечивает перемещение материалов внутри клетки и позволяет органеллам перемещаться во время циклоза. Все живые клетки имеют цитоплазму.

Ядро : Ядро является «центром управления» клетки. ДНК хранится в ядре. ДНК — это набор инструкций для функционирования клетки не только для воспроизводства, но и для ферментов и других функций. Ядро есть только у эукариотических клеток.

Пластиды : это структуры, связанные с фотосинтезом.Разные пигменты запускают разные функции. Хлоропласты являются местом фотосинтеза, хромопласты могут быть фотосинтетическими и / или связаны с рассеянием семян, лейкопласты хранят крахмал. Перед дифференцировкой все пластиды начинаются как протопласты. Пластиды есть только у автотрофов.

Митохондрия : электростанция клетки, место аэробного дыхания. Пируват расщепляется в цикле Кребса, и хемиосмос затем производит АТФ из АДФ и фосфата в присутствии кислорода.Все эукариотические клетки содержат митохондрии.

Vacuole : Эти перепончатые мешочки выполняют множество функций. Материал может транспортироваться внутри клетки от одной органеллы к другой органелле, вакуоли могут переносить материалы на мембрану для удаления или могут формироваться на мембране для доставки материалов в клетку. У растений и эукариотических водорослей есть большая центральная вакуоль для хранения метаболических отходов и воды. Гетеротрофы производят вакуоли, содержащие пищеварительные ферменты, которые расщепляют частицы пищи (так называемые лизосомы).Вакуоли могут быть во всех клетках, но их количество и типы могут быть разными.

Эндоплазматический ретикулум : E.R. представляет собой органеллу, которая распространяется по всей клетке. Он может быть гладким (без рибосом) или грубым (с рибосомами) и связан с упаковкой, синтезом и транспортировкой материалов в клетке. Они находятся в эукариотических клетках.

Тела Гольджи : Наборы мембран внутри клетки. Они упаковывают материалы и образуют везикулы для транспортировки из клетки.У эукариотических клеток есть тела Гольджи.

Рибосомы : Рибосомы — это не органеллы, а структуры клетки. Они находятся в цитоплазме, на грубом э.р. и в ядре. Одна из основных ролей рибосом — это место синтеза белка. Все клетки обладают рибосомами.

Цитоскелет : цитоскелет состоит из трех различных структур — микротрубочек, микрофиламентов и промежуточных филаментов. Они отвечают за поддержание внутренней формы клетки, выступая в качестве основы для всех других частей.Цитоскелет также способствует перемещению органелл и материалов при циклозе, и они образуют структуру веретена во время деления клетки. Цитоскелет присутствует во всех клетках.

Самые большие клетки — нервные клетки. У гигантского кальмара длина нервных клеток превышает 12 метров, а у человека самая длинная нервная клетка составляет 1,5 метра. Самая маленькая клетка — это бактерия размером 0,1 мкм. Самые маленькие клетки человека — это сперматозоиды (40 мкм).