Найважливіша складова частина клітини. Основні частини клітини

Клітина: будова, хімічний склад та життєдіяльність
Загальний огляд організму людини

Цей відеоурок присвячений темі «Клітка: будова, хімічний склад та життєдіяльність». Наука, що вивчає клітину, називається цитологією. На цьому занятті ми обговоримо будову найменшої структурної одиниці нашого організму, дізнаємося про її хімічний склад і розглянемо, як здійснюється її життєдіяльність.

Тема: Загальний огляд організму людини

Урок: Клітина: будова, хімічний склад та життєдіяльність

Організм людини – це величезна багатоклітинна держава. Клітина - структурна одиниця як рослинних, так тваринних організмів. Наука, що вивчає клітини, називається цитологією.

За формою, будовою та функціями клітини надзвичайно різноманітні, але вони мають загальну структуру. А ось форма, розміри та особливості будови клітини залежать від виконуваної органом функції.

Вперше про існування клітин повідомив у 1665 р. видатний англійський фізик, математик та мікроскопіст Роберт Гук.

Після відкриття Гука клітини виявляли під мікроскопом у різноманітних видів тварин та рослин. І всі вони мали спільний план будови. Але у світловий мікроскоп можна було побачити лише цитоплазму та ядро. Поява електронного мікроскопа дозволило вченим як побачити інші, а й розглянути їх ультраструктуру.

Основні частини клітини- ядро, цитоплазма з органоїдами та клітинна мембрана.

Рис. 3. Основні компоненти клітини

Клітинна мембранаобмежує живий вміст клітин від довкілля. Найважливішим властивістю плазматичної мембрани є її вибіркова проникність, т. е. крізь неї клітину вільно можуть потрапляти лише деякі речовини. За рахунок цієї властивості мембрана регулює надходження речовин у клітину та обмін із зовнішнім середовищем.

Цитоплазма- це рідкий вміст клітини з органоидами, що знаходяться в ній. Основна речовина цитоплазми – вода. Цитоплазма живих клітин знаходиться в постійному русі, що забезпечує взаємозв'язок усіх органоїдів і доступ до них різних речовин.

До органоїдів клітини відносять ендоплазматичну мережу- систему численних канальців та цистерн, які пронизують всю цитоплазму. Ендоплазматична мережа поділяє клітину на відсіки, забезпечує повідомлення між частинами клітини та транспортування речовин.

На ендоплазматичної мережірозташовуються рибосоми. Це дуже маленькі органоїди, але їхня функція дуже важлива для клітини – у рибосомах синтезуються білки.

Мітохондрії- це досить великі органоїди, які можна побачити навіть у світловому мікроскопі. Мітохондрії називають енергетичними станціями клітини. У процесі дихання у них відбувається остаточне окиснення органічних речовинкиснем повітря. Енергія, що виділилася в цьому процесі, запасеться в утворюються молекулах АТФ, які здатні при розпаді віддавати свою енергію туди, де вона потрібна.

Ще один важливий органоїд клітини – це лізосома, Яка являє собою мембранний пляшечку, заповнений травними ферментами, які розщеплюють органічні речовини, що надходять в клітини (білки, жири і вуглеводи). Лізосоми виробляються комплексом Гольджі.

Поблизу ядра зазвичай розташовується клітинний центрщо грає важливу роль при розподілі клітин. Він присутній у клітинах тварин та нижчих рослин.

Регуляторним центром клітини є ядро. Воно відокремлено від цитоплазми подвійною ядерною оболонкою. Усередині ядро ​​заповнене ядерним соком, де знаходяться хромосоми. Хромосоми містять гени, що визначають спадковість організму. У ядрі також можна побачити одне або кілька ядерців. Вони відбувається формування рибосом. Ядро регулює всі процеси життєдіяльності клітини, забезпечує передачу та зберігання спадкової інформації.

Клітини складаються з неорганічних та органічних речовин. До неорганічних речовинклітини відносяться вода та мінеральні речовини.

Вода служить каталізатором (прискорювачем) багатьох реакцій та середовищем, де протікають усі хімічні процеси. Водні розчини речовин утворюють внутрішнє середовище клітини.

Мінеральні речовини присутні у клітинах як іонів чи твердих нерозчинних солей. Вони створюють кислу або лужну реакцію середовища в клітинах, входять до складу деяких структур і впливають на перебіг у клітинах та в організмі різних процесів.

Основну масу органічних речовин складають чотири класи хімічних сполук: ліпіди, вуглеводи, білки та нуклеїнові кислоти.

Основна функція жирів та вуглеводів - енергетична, тому вони є джерелом енергії для клітин. Не менш значущі та їх будівельна та запасна функції. Але перше місце серед органічних речовин з різноманітності функцій займають, звичайно ж, білки.

Вони виконують ферментативну функцію – прискорюють хімічні реакції в організмі. Наступна важлива функція білків – будівельна. Немає жодної структури тіла, яка не містила б у своєму складі білка. Двигуна функція пов'язана зі скоротливими білками, що входять до складу м'язових волокон. Білки виконують захисну функцію. Вони утворюють антитіла, що захищають організм від хвороботворних бактерій та вірусів. Регуляторні білки – це гормони, що регулюють обмін речовин в організмі.

Нуклеїнові кислоти посідають окреме місце серед органічних речовин клітини. Вони відповідають за зберігання та передачу спадкової інформації. Вони закодована інформація про структуру всіх білків організму. Докладніше з хімічним складом клітини ви познайомитеся у дев'ятому класі.

Кожна клітина здійснює всі процеси, від яких її життя, т. е. харчується, витягує з їжі енергію, позбавляється відходів життєдіяльності, відтворює собі подібних. У багатоклітинному організмі кожна клітина виконує ще й деякі спеціалізовані функції, що становлять її внесок у загальну функцію організму. Наприклад, м'язові клітини скорочуються, залізисті клітини виділяють різні рідини (піт, слину або шлунковий сік), нервові клітинивиробляють нервові імпульси. Клітина - як структурна, а й функціональна одиниця живого організму.

Додатковий матеріал

Цитологія

Цитологія (грец. citos - бульбашкоподібна освіта та logos - слово, наука) - розділ біології, що вивчає живі клітини, їх органоїди, їх будову, функціонування, процеси клітинного розмноження, старіння та смерті.

У 1838-1839 ботанік Маттіас Шлейден та анатом Теодор Шванн практично одночасно висунули ідею клітинної будовиорганізму. Шванн запропонував термін «клітинна теорія» та представив цю теорію науковому співтовариству. Виникнення цитології тісно пов'язане із створенням клітинної теорії- Найширшого і фундаментального з усіх біологічних узагальнень. Відповідно до клітинної теорії всі рослини і тварини складаються з подібних одиниць - клітин, кожна з яких має всі властивості живого.

Створення мікроскопа

У 1665 р. сталося найбільше відкриттяу біології: Роберт Гук вперше побачив та описав клітини, з яких складаються живі організми. А ось що він писав у своїй роботі: «Дуже вдячний я цьому італійцеві Галілео Галілею (див. Рис. 12), який створив прилад на ім'я «мікроскоп», він допоміг мені побачити щось, що дуже цікавить весь світ ...»

Неможливо точно визначити, хто винайшов мікроскоп. Одні вважають, що голландський майстер очок Ханс Янсен та його син Захарій Янсен винайшли перший мікроскоп у 1590 році.

Інші впевнені, що винахідником мікроскопа був Галілео Галілей. Він розробив свій мікроскоп у 1609 році.

Дивним та несхожим на ці винаходи був мікроскоп Антонії Левенгука, за допомогою якого він у 1681 р. зміг розглянути світ найпростіших організмів у краплі води.

Ось із таких простих приладів почалися великі біологічні відкриття, які продовжуються до цього дня.

Роль іонів в організмі людини

Думка про те, що в організмі людини можна знайти практично всі елементи періодичної системиД.І. Менделєєва стає звичним. Однак припущення вчених йдуть далі - у живому організмі не тільки присутні всі хімічні елементи, але кожен із них виконує якусь біологічну функцію.

Цілком можливо, що ця гіпотеза не підтвердиться. Однак у міру того, як розвиваються дослідження в даному напрямку, виявляється біологічна рольвсе більшого числа хімічних елементів. Безсумнівно, час і працю вчених проллють світло на це питання.

Отже, функції яких іонів відомі? Так, іони кальцію входять до складу кісток та зубів, впливають на згортання крові. Іони калію та натрію сприяють проведенню нервових імпульсів. Іони хлору входять до складу шлункового соку. Йод є компонентом гормону щитовидної залози – тироксину. Залізо входить до складу гемоглобіну та бере участь у перенесенні кисню. Мідь, марганець, бір беруть участь у процесах кровотворення. Фтор входить до складу зубної емалі, при його нестачі розвивається карієс, а при надлишку – флюороз, розм'якшення кісткової тканини. Іони молібдену, хрому, кобальту, цинку активують роботу ферментів, впливають обмін речовин. При нестачі цих елементів можуть порушуватися процеси життєдіяльності організмів.

1. Колесов Д.В., Маш Р.Д., Бєляєв І.М. Біологія 8 М.: Дроф - с. 32, завдання та питання 2, 3, 5.

2. Які є основні частини клітини?

3. Розкажіть про клітинні органели.

4. Підготуйте повідомлення про історію відкриття мікроскопа.

Що спільного у будові всіх живих організмів?

Чим тваринні клітини відрізняються від рослинних?

Більшість живих організмів складається із клітин.

Відмінності тваринної клітини від рослинної:

1. Рослинна клітина має у клітинній оболонці клітинну стінку, а тваринна клітина її немає.

2. Тварини мають глікокалікс.

3. Тварини мають центріолі. Серед рослин центріолі є лише водоростей.

4. Дочірні клітини після поділу ядра відокремлюються у тварин перетяжкою, рослин - перегородкою.

5. Запасний вуглевод у рослин – крохмаль, а у тварин – глікоген.

6. Рослинні клітини здатні до фотосинтезу, тварини – гетеротрофи.

7. Рослинні клітини мають пластиди.

8. Рослинні клітини мають у клітинній оболонці целюлозу.

9. Рослинні клітини мають центральну вакуолю.

10. Тварини клітини можуть мати органели (війки та джгутики).

1. Назвіть основні частини клітини та поясніть їх призначення.

Під оптичним мікроскопом видно основні частини клітини: цитоплазма (у ній знаходяться органоїди клітини) і ядро ​​(вона несе всю генетичну інформацію).

3. З яких основних речовин складається клітка?

Клітина складається з неорганічних та органічних речовин.

4. Чи може клітина функціонувати без води? Відповідь поясніть.

Ні, тому що в водних розчинахвідбувається взаємодія речовин у клітині.

5. Прочитайте у Додатку текст «Про ферменти». Виконайте описані там досліди і поясніть, чому варена картопляна бульба не здатна розкласти пероксид водню. Дайте відповідь на питання: чи варто кип'ятити білизну в мильному порошку, що містить ферменти? Поясніть відповідь.

У вареному клубі немає ферменту каталази, оскільки під впливом температури він денатурує. З цієї причини немає сенсу кип'ятити білизну у розчині з ферментами, вони розкладуться.

6. Які властивості має клітина? З яких процесів складається обмін речовин, що відбувається в ній? У чому виявляється збудливість клітини?

Обмін речовин між клітиною та зовнішнім середовищем відбувається через кров і йде постійно. Кров приносить до клітини різні поживні речовини, кисень. З цих поживних речовин утворюються складніші органічні речовини (білки, жири, вуглеводи) – клітина росте, а потім ділиться (розмножується). Енергія, що звільнилася в результаті біологічного окислення органічних речовин, йде на синтез молекул АТФ, а потім використовується в міру потреби. Продукти розпаду та окислення органічних речовин - більш прості органічні та неорганічні сполуки(вода, вуглекислий газ, сечовина та ін.) - виводяться з клітини, а потім із організму.

Клітина має збудливість, тобто здатність реагувати на різні подразники діяльністю, певною спадковістю. М'язові клітини скорочуються, залізисті клітини виділяють різні рідини, наприклад, піт, слину або шлунковий сік, нервові клітини виробляють нервові імпульси - електрохімічні сигнали, що регулюють роботу органів.

7. Яку роль грають молекули АТФ?

Енергія, що звільнилася в результаті біологічного окислення органічних речовин, йде на синтез молекул АТФ, а потім використовується в міру потреби. Продукти розпаду та окислення органічних речовин - простіші органічні та неорганічні сполуки (вода, вуглекислий газ, сечовина та ін.) - виводяться з клітини, а потім з організму.

8. Як відбувається розподіл клітки?

Розподіл клітини. У період між поділами у клітині утворюються нові речовини, з'являються нові органоїди. Зміни відбуваються у хромосомах. Біля кожної молекули ДНК утворюється її двійник. На початок розподілу число хромосом у клітці подвоюється. Замість 46 їх стає 92. Поділ клітини починається з розходження центріолей - двох особливих тілець клітинного центру (див. рис. 6) до різних полюсів клітини. Від кожної їх відходять нитки веретена поділу. Хромосоми, раніше невиразні в оптичний мікроскоп, скручуються в спіраль і стають видимими під мікроскопом. Ядерна оболонка зникає, і хромосоми опиняються в цитоплазмі, шикуючись у екватора. До парних хромосом підходять нитки веретена поділу, з'єднуючи кожну хромосому пари зі своєю центріоллю. Коли хромосоми починають розходитися, кожна з них прямує до своєї центріолі. У дочірніх клітинах, що утворюються при цьому, виявляється по 46 хромосом, причому кожна дочірня клітина отримує однакові молекули ДНК, а отже, і однакові гени. Після розбіжності хромосоми розкручуються і перестають бути видимими. Поряд із розбіжністю хромосом відбувається розподіл органоїдів цитоплазми та синтез нових структур. В результаті утворюється ядерна оболонка в кожній з дочірніх клітин, цитоплазма перешнуровується, і навколо кожної з щойно утворених клітинз'являється клітинна мембрана. Кожна клітина, що утворилася, росте і розвивається.

9. Чим відрізняється зростання розвитку?

Розрізняють зростання клітини - збільшення її розмірів та маси - і розвиток клітини - її дозрівання, в результаті якого клітина спеціалізується, стає здатною здійснювати властиву їй роботу (функцію): скорочуватися, виділяти сік та ін.

Лабораторне навчання 1.

Влаштування мікроскопа та правила роботи з ним. Будова рослинної клітини.

Ціль: Ознайомитись із пристроєм мікроскопа та правилами роботи з ним. Познайомитись із будовою рослинної клітини.

Які системи входять до складу мікроскопа?

Мікроскоп - це оптичний прилад, що дозволяє отримати зворотне зображення об'єкта, що вивчається, і розглянути дрібні деталі його будівлі, розміри яких лежать за межами роздільної здатності ока.

Роздільна здатність мікроскопа дає роздільне зображення двох близьких один одному ліній. Неозброєне людське око має роздільну здатність близько 1/10 мм або 100 мкм. Кращий світловий мікроскоп приблизно в 500 разів покращує можливість людського ока, тобто його роздільна здатність становить близько 0,2 мкм або 200 нм.

Роздільна здатність і збільшення не одне й теж. Можна отримати велике збільшення, але не покращити його дозвіл.

Розрізняють корисне та корисне збільшення. Під корисним розуміють таке збільшення об'єкта, що спостерігається, при якому можна виявити нові деталі його будови. Некорисне - це збільшення, у якому, збільшуючи об'єкт у сотні і більше разів, не можна знайти нових деталей будівлі.

У навчальних лабораторіях зазвичай використовують світлові мікроскопи, у яких мікропрепарати розглядаються з використанням природного чи штучного світла. Найбільш поширені світлові біологічні мікроскопи: БІОЛАМ, МІКМЕД, МБР, МБІ та МБС. Вони дають збільшення у межах від 56 до 1350 разів.

Стереомікроскоп (МБС) (рис. 2) забезпечує справді об'ємне сприйняття мікрооб'єкта і збільшує від 3,5 до 88 разів. У мікроскопі виділяють дві системи: оптичну та механічну (рис. 1). До оптичної системи відносять об'єктиви, окуляри та освітлювальну систему (конденсор з діафрагмою та світлофільтром, дзеркало або електроосвітлювач).

1- дзеркало, 2- конденсор, 3- ірисова діафрагма, 4- знімний світлофільтр, 5- об'єктив, 6- окуляр, 7- підставка, 8- коробка з мікрометренним механізмом, 9- предметний столик, 10 револьвер, 11 кронштейн конденсора, 1 -ікрометренний гвинт, 13-тубусоутримувач, 14-гвинт грубого наведення, 15-тубус, 16 - рукоятка конденсора

Об'єктив- Визначає корисне збільшення об'єкта. Об'єктив складається з кількох лінз. Збільшення об'єктива позначено цифрами.

У навчальних цілях використовують зазвичай об'єктиви х8 та х40.

Окуляр складається із 2-3 лінз. Збільшення окулярів позначено ними цифрами: х7, х10, х15.

Окуляри не виявляють нових деталей будівлі й у цьому плані їх збільшення марно.

Для визначення загального збільшення мікроскопа слід помножити збільшення об'єктиву збільшення окуляра. У разі використання бінокулярної або тринокулярної насадки, до цього рівняння потрібно додати власне збільшення насадки. Для бінокулярної насадки АУ-12 Ломо, збільшення якої становить 1,5Х. У таких насадках, як АУ-26 або МФН-11, збільшення можна змінювати, власне змінне збільшення насадки АУ-26 - 1,1x; 1,6x та 2,5x

Освітлювальний пристрій складається з дзеркала або електроосвітлювача, конденсора з ірисовою діафрагмою та світлофільтром, розташованих під предметним столиком. Вони призначені для висвітлення об'єкта пучком світла.

Механічна система мікроскопа складається з підставки, коробки з мікрометренним механізмом та мікрометрним гвинтом, тубусоутримувача, гвинта грубого наведення, кронштейна конденсора, гвинта переміщення конденсора, револьвера, предметного столика.

Які основні правила роботи із мікроскопом?

При роботі з мікроскопом необхідно дотримуватись операцій у наступному порядку:

1. Працювати з мікроскопом слід сидячи;

2. Мікроскоп оглянути, витерти від пилу м'якою серветкою об'єктиви, окуляр, дзеркало;

3. Мікроскоп встановити перед собою трохи ліворуч на 2-3 см від краю столу. Під час роботи його не зрушувати;

4. Відкрити повністю діафрагму, підняти конденсор у крайнє верхнє положення;

5. Роботу з мікроскопом завжди розпочинати з малого збільшення;

6. Опустити об'єктив 8 х робоче становище, тобто. на відстань 1см від предметного скла;

7. Дивлячись одним оком в окуляр і користуючись дзеркалом з увігнутою стороною, направити світло від вікна в об'єктив, а потім максимально й рівномірно висвітлити поле зору;

8. Покласти мікропрепарат на предметний столик так, щоб об'єкт, що вивчається, знаходився під об'єктивом. Дивлячись збоку, опускати об'єктив за допомогою макрогвинта доти, доки відстань між нижньою лінзою об'єктива та мікропрепаратом не стане 4-5 мм;

9. Дивитись одним оком в окуляр і обертати гвинт грубого наведення на себе, плавно піднімаючи об'єктив до положення, при якому добре буде видно зображення об'єкта. Не можна дивитися в окуляр та опускати об'єктив. Фронтальна лінза може розчавити покривне скло, і на ній з'являться подряпини;

10. Пересуваючи препарат рукою, знайти потрібне місце, розташувати його у центрі поля зору мікроскопа;

11. Якщо зображення не з'явилося, треба повторити всі операції пунктів 6, 7, 8, 9;

12. Для вивчення об'єкта при великому збільшенні спочатку потрібно поставити обрану ділянку до центру зору мікроскопа при малому збільшенні. Потім поміняти об'єктив на 40 х, повертаючи револьвер, щоб він зайняв робоче становище. За допомогою мікрометрного гвинта досягти хорошого зображення об'єкта. На коробці мікрометренного механізму є два ризики, а на мікрометренному гвинті - точка, яка повинна постійно перебувати між ризиками. Якщо вона виходить за межі, її необхідно повернути в нормальне становище. При недотриманні цього правила, мікрометренний гвинт може перестати діяти;

13. Після закінчення роботи з великим збільшенням, встановити мале збільшення, підняти об'єктив, зняти з робочого столика препарат, протерти чистою серветкою всі частини мікроскопа, накрити поліетиленовим пакетом і поставити в шафу.

3. Які основні операції слід зробити, щоб привести мікроскоп у робочий стан?

а) встановити об'єктив малого збільшення з відривом 1-1,5 див від предметного столика;

б) підняти конденсор до краю;

в) дивлячись в окуляр одним оком, не закриваючи іншого, рівномірно та інтенсивно висвітлити дзеркалом поле зору.

4. Основні частини рослинної клітини, їхня характеристика.

У живій рослинній клітині основна речовина перебуває у постійному русі. У рух, званий струмом цитоплазми або циклозом,залучається органели. Циклоз полегшує пересування речовин у клітині та обмін ними між клітиною та навколишнім середовищем.

Плазматична мембрана.Являє собою бислойную фосфоліпідну структуру. Для рослинних клітин властиві вп'ячування плазматичної мембрани.

Плазматична мембрана виконує такі функції:

Бере участь в обміні речовин між клітиною та навколишнім середовищем;

Координує синтез та складання целюлозних мікрофібрил клітинної стінки;

Передає гормональні та зовнішні сигнали, що контролюють зростання та диференціювання клітин.

Ядро.Це найбільш помітна структура у цитоплазмі еукаріотичної клітини. Ядро виконує дві важливі функції:

Контролює життєдіяльність клітини, визначаючи, які білки, і коли повинні синтезуватися;

Зберігає генетичну інформацію та передає її дочірнім клітинам у процесі клітинного поділу.

Ядро еукаріотичної клітини оточене двома елементарними мембранами, що утворюють ядерну оболонку.Вона пронизана численними порами діаметром від 30 до 100 нм, видимими лише електронний мікроскоп. Пори мають складну структуру. Зовнішня мембрана ядерної оболонки у деяких місцях поєднується з ендоплазматичним ретикулумом. Ядерну оболонку можна розглядати як спеціалізовану, локально диференційовану частину ендоплазматичного ретикулуму (ЕР).

Мітохондрії.Як і хлоропласти, мітохондрії оточені двома елементарними мембранами. Внутрішня мембрана утворює безліч складок та виступів – христ,які значно збільшують внутрішню поверхню мітохондрії. Вони значно менші, ніж пластиди, мають близько 0,5 мкм у діаметрі та різноманітні за довжиною та формою.

У мітохондріях здійснюється процес дихання, внаслідок якого органічні молекули розщеплюються з вивільненням енергії та передачею її молекулам АТФ, основного резерву енергії всіх еукаріотичних клітин.

Мітохондрії, як і пластиди, є напівавтономними органелами, що містять компоненти, необхідні для синтезу власних білків. Внутрішня мембрана оточує рідкий матрикс, в якому знаходяться білки, РНК, ДНК, рибосоми, подібні до бактеріальних та різні розчинені речовини. ДНК існує у вигляді кільцевих молекул, що розташовуються в одному або кількох нуклеоїдах.

Мікротельця.На відміну від пластид та мітохондрій, які відмежовані двома мембранами, мікротельцяє сферичні органели, оточені однією мембраною. Мікротельці мають гранулярний (зернистий) вміст, іноді в них зустрічаються і кристалічні білкові включення. Мікротельці пов'язані з одним або двома ділянками ендоплазматичного ретикулуму.

Деякі мікротільця, звані проксисомами, відіграють важливу роль у метаболізмі гліколевої кислоти, що має безпосереднє відношення до фотодихання. У зеленому листі вони пов'язані з мітохондріями та хлоропластами. Інші мікротільця, звані, гліоксисомами,містять ферменти, необхідні перетворення жирів на вуглеводи. Це відбувається в багатьох насінні під час проростання.

Вакуолі –це відмежовані мембраною ділянки клітини, заповнені рідиною клітинним соком.Вони оточені тонопластом (вакуолярною мембраною).

Молода рослинна клітина містить численні дрібні вакуолі, які з старіння клітини зливаються в одну велику. У зрілій клітці вакуоль може бути зайнято до 90% її обсягу. При цьому цитоплазма притиснута у вигляді тонкого периферичного шару клітинної оболонки. Збільшення розміру клітини переважно відбувається з допомогою зростання вакуолі. Внаслідок цього виникає тургорний тиск і підтримується пружність тканини. У цьому полягає одна з основних функцій вакуолі та тонопласту.

Основний компонент соку – вода, інші варіюють залежно від типу рослини та її фізіологічного стану. Вакуолі містять солі, цукри, рідше білки. Тонопласт відіграє активну роль у транспорті та накопиченні у вакуолі деяких іонів. Концентрація іонів у клітинному соку може значно перевищувати її концентрацію у навколишньому середовищі. За високого вмісту деяких речовин у вакуолях утворюються кристали. Найчастіше зустрічаються кристали оксалату кальцію, що мають різну форму.

Вакуолі – місця накопичення продуктів обміну речовин (метаболізму). Це можуть бути білки, кислоти і навіть отруйні в людини речовини (алкалоїди). Часто відкладаються пігменти. Блакитний, фіолетовий, пурпурний, темно-червоний, червоний надають рослинним клітинам пігменти з групи антоціанів. На відміну від інших пігментів, вони добре розчиняються у воді і містяться в клітинному соку. Вони визначають червоне та блакитне забарвлення багатьох овочів (редис, турнепс, капуста), фруктів (виноград, сливи, вишні), квітів (волошки, герані, дельфініуми, троянди, півонії). Іноді ці пігменти маскують у листі хлорофіл, наприклад, у декоративного червоного клена. Антоціани фарбують осіннє листя в яскраво-червоний колір. Вони утворюються в холодну сонячну погоду, коли у листі припиняється синтез хлорофілу. У листі, коли антоціани не утворюються, після руйнування хлорофілу помітними стають жовто-жовтогарячі каротиноїди хлоропластів. Найбільш яскраво пофарбовані листя холодною ясною восени.

Вакуолі беруть участь у руйнуванні макромолекул, у кругообігу їх компонентів у клітині. Рибосоми, мітохондрії, пластиди, потрапляючи у вакуолі, руйнуються. За цією активністю, що перетравлює їх можна порівняти з лізосомами- Органелами тварин клітин.

Вакуолі утворюються з ендоплазматичної мережі (ретикулуму)

Рибосоми.Маленькі частки (17 - 23нм), що складаються приблизно з рівної кількості білка та РНК. У рибосомах амінокислоти поєднуються з утворенням білків. Їх більше у клітинах з активним обміном речовин. Рибосоми розташовуються в цитоплазмі клітини вільно або прикріплюються до ендоплазматичного ретикулуму (80S). Їх виявляють і в ядрі (80S), мітохондріях (70S), пластидах (70S).

Рибосоми можуть утворювати комплекс, на яких відбувається одночасний синтез однакових поліпептидів, інформація про які знімається з однієї молекули та РНК. Такий комплекс називається полірибосомами (полісомами).Клітини, що синтезують білки у великих кількостях, мають велику систему полісом, які часто прикріплюються до зовнішньої поверхні оболонки ядра.

Ендоплазматичний ретикулум.Це складна тривимірна мембранна система невизначеної протяжності. У розрізі ЕР виглядає як дві елементарні мембрани із вузьким прозорим простором між ними. Форма та протяжність ЕР залежать від типу клітини, її метаболічної активності та стадії диференціювання. У клітинах, що секретують або запасають білки, ЕР має форму плоских мішечків або цистерн,з численними рибосомами, пов'язаними із його зовнішньою поверхнею. Такий ретикулум називається шорстким ендоплазматичним ретикулумом.Гладкий ЕР зазвичай має трубчасту форму. Шорсткий і гладкий ендоплазматичні ретикулуми можуть бути присутніми в одній і тій же клітині. Як правило, між ними є багато чисельних зв'язків.

Ендоплазматичний ретикулум функціонує як комунікаційна система клітини. Він пов'язаний із зовнішньою оболонкою ядра. Фактично ці дві структури утворюють єдину мембранну систему. Коли ядерна оболонка під час поділу клітини розривається, її уривки нагадують фрагменти ЕР. Ендоплазматичний ретикулум – це система транспортування речовин: білків, ліпідів, вуглеводів у різні частини клітини. ендоплазматичні ретикулуми сусідніх клітин з'єднуються через цитоплазматичні тяжі плазмодесми –які проходять крізь клітинні оболонки.

Ендоплазматичний ретикулум – основне місце синтезу клітинних мембран. У деяких рослинних клітинах тут утворюються мембрани вакуолей та мікротелець, цистерни. диктіосом.

Мікротрубочкивиявлено практично у всіх еукаріотичних клітинах. Є циліндричні структури діаметром близько 24 нм. Довжина їхня варіює. Кожна трубочка складається із субодиниць білка, званого тубуліном.Субодиниці утворюють 13 поздовжніх ниток, що оточують центральну порожнину. Мікротрубочки – це динамічні структури, вони регулярно руйнуються і утворюються певних стадіях клітинного циклу. Їх складання відбувається в спеціальних місцях, які називаються центрами організації мікротрубочок. У рослинних клітинах вони мають слабко виражену аморфну ​​структуру.

Функції мікротрубочок: беруть участь в утворенні клітинної оболонки; спрямовують бульбашки диктіосом до оболонки, що формується, подібно ниткам веретена, які утворюються в клітині, що ділиться; грають певну роль формуванні клітинної платівки (первісної межі між дочірніми клітинами). Крім того, мікротрубочки - важливий компонент джгутиків і вій, в русі яких відіграють важливу роль.

Мікрофіламенти,подібно до мікротрубочок, знайдені практично у всіх еукаріотичних клітинах. Є довгими нитками товщиною 5 - 7 нм, що складаються з скорочувального білка актину. Пучки мікрофіламентів зустрічаються у багатьох клітинах вищих рослин. Очевидно, грають значної ролі у струмах цитоплазми. Мікрофіламенти разом з мікротрубочками утворюють гнучку мережу, яку називають цитоскелетом.

Основна речовинаДосить довго вважали гомогенным (однорідний) багатим білком розчином з малою кількістю структур або взагалі безструктурним. Проте в даний час, використовуючи високовольтний електронний мікроскоп, було встановлено, що основна речовина представляє тривимірні ґрати, побудовані з тонких (діаметром 3 – 6 нм) тяжів, що заповнюють усю клітку. Інші компоненти цитоплазми, включаючи мікротрубочки та мікрофіламенти, підвішені до цієї мікротрабекулярної решітки.

Мікротрабекулярна структура є гратами з білкових тяжів, простір між якими заповнено водою. Разом з водою грати має консистенцію гелю, гель має вигляд драглистих тіл.

До мікротрабекулярних ґрат прикріплені органели. Решітка здійснює зв'язок між окремими частинами клітини та спрямовує внутрішньоклітинний транспорт.

Ліпідні краплі– структури сферичної форми, що надають гранулярності цитоплазмі рослинної клітини під світловим мікроскопом. На електронних мікрофотографіях вони виглядають аморфними. Дуже схожі, але дрібніші краплі зустрічаються в пластидах.

Ліпідні краплі, приймаючи за органели, називали їх сферосомами та вважали, що вони оточені одно- або двошаровою мембраною. Однак останні дані показують, що у ліпідних крапель мембран немає, але вони можуть бути покриті білком.

Ергастичні речовини –це «пасивні продукти» протопласту: запасні речовини чи відходи. Вони можуть з'являтися та зникати у різні періоди клітинного циклу. Крім зерен крохмалю, кристалів, антоціанових пігментів та ліпідних крапель. До них відносяться смоли, камеді, таніни та білкові речовини. Ергастичні речовини входять до складу клітинної оболонки, основної речовини цитоплазми та органел, у тому числі вакуолей.

Джгутики та вії –це тонкі, схожі на волоски структури, які відходять від поверхні багатьох еукаріотів. Мають постійний діаметр, але довжина коливається від 2 до 150 мкм. Умовно довші і нечисленні їх називають джгутиками, а короткі і численні - віями. Чітких відмінностей між цими двома типами структур немає, тому для позначення обох використовують термін джгутик.

У деяких водоростей та грибів джгутики є локомоторними органами, за допомогою яких вони пересуваються у воді. У рослин (наприклад, мохів, печіночників, папоротей, деяких голонасінних) тільки статеві клітини (гамети) мають джгутики.

Кожен джгутик має певну організацію. Зовнішнє кільце з 9 пар мікротрубочок оточує дві додаткові мікротрубочки, розташовані в центрі джгутика. Що містять ферменти «ручки» відходять від однієї мікротрубочки кожної із зовнішніх пар. Це основну схему організації 9 + 2 виявлено у всіх джгутиках еукаріотичних організмів. Вважають, що рух джгутиків заснований на ковзанні мікротрубочок, при цьому зовнішні пари мікротрубочок рухаються одна вздовж іншої без скорочення. Ковзання пар мікротрубочок щодо один одного викликає локальне згинання джгутика.

Джгутики «виростають» із цитоплазматичних циліндричних структур, званих базальними тільцями,що утворюються і базальну частину джгутика. Базальні тільця мають внутрішню будову, що нагадує будову джгутика, за винятком того, що зовнішні трубочки зібрані в трійки, а не в пари, а центральні трубочки відсутні.

Плазмодесми.Це тонкі нитки цитоплазми, що пов'язують між собою протопласти сусідніх клітин. Плазмодесми або проходять крізь клітинну оболонку в будь-якому місці, або зосереджені на первинних порових полях або мембранах між парами пір. Під електронним мікроскопом плазмодесми виглядають як вузькі канали, вистелені плазматичною мембраною. По осі каналу з однієї клітини до іншої тягнеться циліндрична трубочка меншого розміру – деглядубочка,яка повідомляється з ендоплазматичним ретикулумом обох суміжних клітин. Багато плазмодесми формуються під час клітинного поділу, коли трубчастий ендоплазматичний ретикулум захоплюється клітинною платівкою, що розвивається. Плазмодесми можуть утворюватися і в оболонках клітин, що не діляться. Ці структури забезпечують ефективне перенесення деяких речовин від клітини до клітини.

Розподіл клітин.У багатоклітинних організмів розподіл клітин поруч із збільшенням їх розмірів є способом зростання всього організму. Нові клітини, що утворилися під час поділу, подібні за структурою та функціями, як із батьківською клітиною, так і між собою. Процес поділу у еукаріотів можна підрозділити на дві стадії, що частково перекриваються: мітозі цитокінез.

Мітоз– це утворення з одного ядра двох дочірніх ядер, морфологічно та генетично еквівалентних один одному. Цитокінез –це розподіл цитоплазматичної частини клітини із заснуванням дочірніх клітин.

Клітинний цикл.Жива клітина проходить ряд послідовних подій, що становлять клітинний цикл. Тривалість самого циклу варіює залежно від типу клітини та зовнішніх факторів, наприклад, від температури або забезпеченості поживними речовинами. Зазвичай цикл поділяється на інтерфазу та чотири фази мітозу.

Інтерфаза.Період між послідовними мітотичним поділом.

Інтерфазу ділять на три періоди, що позначаються як G1, S, G2.

У період G 1 який починається після мітозу. У цей час збільшується кількість цитоплазми, включаючи різні органели. Крім того, згідно з сучасною гіпотезою, у період G 1 синтезуються речовини, які або стимулюють, або інгібують період S та решту циклу, визначаючи, таким чином, процес розподілу.

У період S слідує за періодом G 1 , у цей час відбувається подвоєння генетичного матеріалу (ДНК).

У період G 2 , який слідує за S, формуються структури, що безпосередньо беруть участь у мітозі, наприклад, компоненти веретена.

Деякі клітини проходять необмежений ряд клітинних циклів. Це одноклітинні організми та деякі клітини зон активного росту (меристем). Деякі спеціалізовані клітини після дозрівання втрачають здатність до розмноження. Третя група клітин, наприклад, що утворюють ранову тканину (каллус), зберігає здатність ділитися лише у спеціальних умовах.

Мітоз,чи розподіл ядра. Це безперервний процес, що поділяється на чотири фази: профазу, метафазу, анафазу, телофазу В результаті мітозу генетичний матеріал, що подвоївся в інтерфазі, поділяється порівну між двома дочірніми ядрами.

Одним з ранніх ознак переходу клітини до поділу служить поява вузького, кільцеподібного пояска з мікротрубочок безпосередньо під плазматичною мембраною. Це відносно щільний поясок оточує ядро ​​в екваторіальній площині майбутнього мітотичного веретена. Оскільки він проявляється перед профазою, його називають препрофазним паском.Він зникає після мітотичного веретена, задовго до появи в пізній телофазі клітинної платівки, яка росте від центру до периферії та зливається з оболонкою материнської клітини в області, раніше зайнятій препрофазним пояском.

Профаза.На початку профази хромосоми нагадують довгі нитки, розкидані всередині ядра. Потім, у міру того як нитки коротшають і потовщуються, можна побачити, що кожна хромосома складається не з однієї, а з двох переплетених ниток, званих хроматидами.У пізній профазі дві укорочені спарені хроматиди кожної хромосоми лежать поруч паралельно, з'єднані вузькою ділянкою, званою центроміром.Вона має певне положення на кожній хромосомі та ділить хромосому на два плечі різної довжини.

Мікротрубочки розташовуються паралельно поверхні ядра вздовж осі веретена. Це ранній прояв складання мітотичного веретена.

До кінця профази ядерце поступово втрачає чіткі контури і нарешті зникає. Незабаром після цього розпадається і ядерна оболонка.

Метафаза.На початку метафази веретено,яке представляє тривимірну структуру, найбільш широку в середині і звужується до полюсів, займає місце, насамперед зайняте ядром. Нитки веретена – це пучки мікротрубочок. Під час метафази хромосоми, що з двох хроматид кожна, розташовуються отже їх центроміри лежать у екваторіальній площині веретена. Своєю центромірою кожна хромосома прикріплюється до ниток веретена. Однак деякі нитки проходять від одного полюса до іншого, не прикріплюючись до хромосом.

Коли всі хромосоми розташуються в екваторіальній поверхні, метафаза завершиться. Хромосоми готові до поділу.

анафаза.Хроматиди кожної хромосоми розходяться. Тепер це дочірніХромосоми. Насамперед, ділиться центроміра, і дві дочірні хромосоми захоплюються протилежними полюсами. У цьому центроміри рухаються попереду, а плечі хромосом тягнуться ззаду. Нитки веретена, прикріплені до хромосом, коротшають, сприяючи розбіжності хроматид і руху дочірніх хромосом у протилежні сторони.

Телофаза.У телофазі завершується відокремлення двох ідентичних груп хромосом, причому навколо кожної їх формується ядерна мембрана. У цьому вся активну участь бере шорсткий ретикулум. Апарат веретена зникає. У ході телофази хромосоми втрачають чіткість контурів, витягуються, перетворюючись знову на тонкі нитки. Ядрішки відновлюються. Коли хромосоми стають невидимими, мітоз завершується. Два дочірні ядра входять у інтерфазу. Вони генетично еквівалентні один одному та материнському ядру. Це дуже важливо, тому що генетична програма, а разом з нею і всі ознаки мають бути передані дочірнім організмам.

Тривалість мітозу варіює у різних організмів і залежить від типу тканини. Проте профаза найдовша, а анафаза найкоротша. У клітинах кінчика кореня тривалість профази становить 1 – 2 години; метафази – 5 – 15 хв; анафази – 2 – 10 хв; телофази – 10 – 30 хв. Тривалість інтерфази становить від 12 до 30 год.

У багатьох еукаріотичних клітинах центри організації мікротрубочок, відповідальні за формування мітотичного веретена, пов'язані з центріолями.

Незважаючи на величезну різноманітність рослинних і тваринних клітин, всі вони складаються з цитоплазми та ядра, укладених в оболонку.

Цитоплазмаі ядронерозривно пов'язані між собою і становлять єдину живу систему.

Плазматична оболонка(мембрана) відокремлює вміст однієї клітини від іншої або зовнішнього середовища. Клітинна оболонка напівпроникна, через неї в клітину легко надходять вода та розчинені в ній речовини та затримуються великі нерозчинні частинки.

Основну частину клітини займає цитоплазма. Це напіврідка колоїдна маса, що складається з найтонших ниток, мембран та зерен. У ній розташовані ядро ​​та всі органоїди клітини, а також різні включення. Органоїди рослинної клітини - мітохондрії, рибосоми і пластиди належать до постійних елементів клітини. Включення є або запасні речовини, або продукти життєдіяльності клітини: краплі жиру, гранули білка, вітаміни, різні пігменти, вакуолі.

Хімічний склад цитоплазми дуже складний. У ній містяться розчинені мінеральні та основні органічні речовини. Найважливіше значення у тому числі мають білки. Молекула білка складається з декількох десятків і навіть сотень амінокислот, які знаходяться в лінійному порядку, Послідовно одна за одною, утворюючи так звану первинну структуру білка. Самі білкові молекули лежать над одній площині, а перебувають у тривимірному просторі, утворюючи вторинну і третинну структури білка.

Значення білків у життєдіяльності клітини та її цитоплазми величезне. Вони є основним будівельним матеріалом всіх органів і тканин рослин і входять до складу більшості біокаталізаторів клітини: ферментів, вітамінів та гормонів, за допомогою яких в організмі здійснюються численні реакції обміну речовин.

За допомогою електронного мікроскопа було встановлено, що цитоплазма є розвиненою системою коротких і довгих, вузьких і широких, замкнутих і незамкнених внутрішніх мембран і канальців. На них є численні гранули, завдяки чому їхня поверхня здається дрібнозернистою. Ця система, що пронизує всю цитоплазму, сполучених між собою мембран і канальців з гранулами на зовнішній поверхні отримала назву ендоплазматичної мережі.

Пов'язана з ядром клітини, з її органоїдами і оболонкою. Вона є єдиною регуляторною системою клітини, через яку здійснюються всі численні процеси обміну речовин. Завдяки величезним поверхням мембран ендоплазматичної мережі в невеликому обсязі клітини можуть одночасно протікати у певній послідовності багато хімічних реакцій.

На зовнішній поверхні ендоплазматичних мембран розташовані рибонуклеїнові гранули – рибосоми. Розміри рибосом дуже невеликі, від 0,025 до 0,035 мкм, тому бачити їх можна тільки в електронний мікроскоп. Хімічний склад рибосом майже в усіх організмів однаковий. Вони складаються наполовину з білка та наполовину з РНК.

Рибосоми є своєрідними «фабриками» білка, синтезованого з амінокислот. білкові молекули, що утворюються в рибосомах, прямують у канали ендоплазматичної мережі, а звідти - у всі органоїди цитоплазми і ядро ​​клітини. Рибосоми працюють дуже високопродуктивно, за 1 год вони виробляють білок у кількості, більшій за їхню власну масу.

У цитоплазмі всіх клітин у звичайний світловий мікроскоп видно паличкоподібні, зернисті або нитчасті утворення – мітохондрії. Довжина їхня 0,5-7 мкм, ширина від 0,5 до 1 мкм. У кожній клітині міститься 2-2,5 тис. мітохондрій.

Зовні мітохондрія покрита подвійною оболонкою, що складається із зовнішньої та внутрішньої мембран. Усередині мітохондрії заповнені рідким вмістом – матриксом.

Мітохондрії- це своєрідні «силові станції» клітини, де виробляється енергія, необхідна підтримки всіх процесів життєдіяльності організму: зростання, пересування речовин, осмотичних процесів тощо.

У біохімічних системах на поверхні мітохондрій при окисленні органічних речовин (вуглеводів, амінокислот і деяких жирних кислот) енергія, що виділяється, перетворюється на енергію хімічних зв'язків між киснем і фосфором молекул аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ) в результаті так званого процесу фосфорилювання. АТФ є своєрідним біоакумулятором енергії. При розриві хімічних зв'язків між фосфором і киснем енергія звільняється і АТФ переходить у більш стійку і менш багату на енергію сполуку - АДФ (аденозиндифосфорну кислоту).

АТФ- єдине та універсальне джерело енергії для всіх внутрішньоклітинних процесів. При цьому енергія у формі АТФ генерується в «зручному розфасовуванні». По каналах ендоплазматичної мережі вона прямує в ті частини клітини, де Наразіпотрібна.

Ці процеси відбуваються з участю численних ферментів. Робота клітинних ферментів, що зумовлюють одночасне перебіг сотень різних хімічних реакцій, відрізняється винятковою впорядкованістю. Вони завжди включаються в потрібний момент, тому послідовність реакцій не порушується.

Ядра клітин дуже різноманітні за формою та розмірами. Форма в більшості випадків пов'язана з формою клітини, але іноді відрізняється від неї. Найчастіше ядро ​​має округлу або овальну форму.

По розміру клітинні ядраневеликі: більшість вищих рослин їх діаметр вбирається у 10-30 мкм. Форма і величина ядра можуть змінюватися з віком клітин, а також відповідно до їх фізіологічного та функціонального стану та умов зовнішнього середовища. Розміри ядер знаходяться у постійній залежності від розмірів клітин. Для кожного типу клітин існує постійне ядерно-плазмове відношення (Я: П), із зміною якого клітка або ділиться, або гине. Ядро зазвичай займає близько 1/2 обсягу клітини та відмежовано від цитоплазми ядерною оболонкою – мембраною. У ній є отвори - пори, якими відбувається обмін різними речовинамиміж ядром та цитоплазмою.

Ядру належить провідна роль явищах спадковості та регулювання всіх основних процесів життєдіяльності клітини.

Ядро може перебувати у двох станах: у фазі розподілу або у фазі спокою, яка називається інтерфазою (фазою між розподілами) або фазою ядра, що лежать. Проте дослідження показали, що у фазі ядра, що лежать, найбільш інтенсивно йдуть численні біохімічні процеси, тому така назва дуже умовна.

На фіксованих і пофарбованих препаратах в ядрі легко розрізняються такі структури: ядерна оболонка, що оточує вміст ядра, ядерний сік (каріолімфа), розкидані в ньому глибини хроматину та 1-2 ядерця.

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.