Конспект по биологии тему клетка. План конспект урока по биологии на тему " клеточное строение организма". Планируемые результаты обучения
Клеточная теория - обобщенные представления о строении, размножении клеток и их роли в формировании многоклеточного организма.
1665 год Роберт Гук - наблюдение клетки
1838 Теодор Шванн - обобщение наблюдений
Определение клетки
Клетка - это ограниченная активной мембраной, упорядоченная структурированная система биополимеров и их макромолекулярных комплексов, участвующих в единой совокупности метаболических и энергетических процессов, осуществляющих поддержание и воспроизведение всей системы.
Клетка - самоподдерживающаяся и самовоспроизводящаяся система биополимеров
Основные положения клеточной теории:
Клетка - элементарная единица живого.
Клетка - единая система, включающая множество закономерно связанных друг с другом элементов, представляющих собой целостное образование, состоящее из сопряженных функциональных единиц - органелл или органоидов (компартментов).
Гомологичность. Клетки сходны (гомологичны) по основным свойствам и строению.
Деление клеток (клетка от клетки). Клетки увеличиваются в числе путем деления исходной клетки после удвоения ее генетического материала.
Многоклеточный организм представляет собой новую систему, сложный ансамбль из множества клеток, объединенных и интегрированных в системы тканей и органов, связанных друг с другом с помощью химических факторов, гуморальных и нервных (молекулярная регуляция). Клетка в многоклеточном организме - единица функционирования и развития.
Тотипотентность. Клетки многоклеточных организмов тотипотентны - равнозначны по генетической информации, но отличаются экспрессией генов. Это приводит к дифференцировке клеток (морфологическое и функциональное разнообразие)
Прокариотическая клетка
Прокариотические клетки - клетки бактерий и сине-зеленых водорослей
Основные структуры прокариотической клетки:
(как правило) Клеточная стенка/оболочка
Плазматическая мембрана - белково-липидная структура, отделяющая содержимое клетки от внешней среды.
Цитоплазма - внутренняя среда клетки.
Нуклеоид - структура неправильной формы с генетическим материалом.
Внутриклеточные мембранные системы - развиваются за счет плазматической мембраны.
Эукариотическая клетка
Эукариотическая клетка - клетка, содержащая морфологически выраженное ядро.
Основные структуры эукариотической клетки:
Плазматическая мембрана - барьерно-рецепторно-транспортная система клетки.
Клеточное ядро - система хранения, воспроизведения и реализации генетической информации
Цитоплазма - внутреннее содержимое клетки. Компоненты цитоплазмы - гиалоплазма и органеллы.
Гиалоплазма - растворимый компонент цитоплазмы, система основного промежуточного обмена.
Органеллы:
Мембранные органеллы (компартменты):
Одномембранные :
вакуолярная система - система синтеза и внутриклеточного транспорта белковых биополимеров и генезиса многих клеточных мембран (эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы, пероксисомы, вакуоли)
Двумембранные :
митохондрии - органеллы энергообеспечения клетки за счет синтеза АТФ
пластиды растительных клеток - система синтеза АТФ и
Немембранные органеллы:
цитоскелет - опорно-двигательная система клетки (микротрубочки, микрофилламенты)
Общность и различие прокариотической и эукариотической клетки
Отличия клетки эукариот от прокариотической клетки:
Наличие ядра
Развитая система связанных друг с другом мембранных органоидов
Большой размер
Общие признаки:
Плазматическая мембрана с функцией переноса веществ из клетки в клетку.
Схожесть основных биохимических процессов ( , РНК, репликация ДНК и др.)
Клетка - целостная и сложная биологическая система, мельчайшая единица строения многоклеточных организмов. Части клетки обеспечивают её нормальную жизнедеятельность, а при размножении - передачу наследственных признаков от родителей детям. В отличие от растительных клеток в клетках животных нет пластид , отсутствует клеточная оболочка .
Тела всех живых организмов состоят из клеток. Есть организмы, тела которых состоят только из одной клетки, - это бактерии, одноклеточные водоросли и грибы, простейшие. Тела большинства животных состоят из множества клеток.
Изучением строения, развития и деятельности клеток занимается наука цитология (от греч. цитос - «клетка», логос - «наука»).
Клетки всех животных имеют общее строение и отличаются от клеток растений. Большинство клеток животных очень мелкие: их размеры - 10-100 микрон (микрометр). Поэтому изучать их строение приходится при большом увеличении микроскопа. Формы клеток животных очень различны: клетки мышц сильно вытянуты в длину, имеют веретеновидную форму, клетки крови - овальной формы, клетки кожи - плоские, вытянутые в высоту или бокаловидные. У одних клеток есть отростки и выступы, другие клетки гладкие.
Размер и форма клеток зависят от того, какую работу (функцию) они выполняют в организме.
Снаружи животная клетка покрыта эластичной клеточной мембраной . Она отделяет содержимое клетки от наружной среды и способна пропускать внутрь клетки одни вещества, а из клетки - другие, обеспечивая обмен веществ. В растительной клетке снаружи от мембраны расположена плотная оболочка , содержащая целлюлозу. В отличие от растительных клеток клетки животных такой оболочки не имеют.
Основное содержимое клетки, заполняющее весь её объём, - вязкая зернистая цитоплазма . Она постоянно движется, в ней протекают все жизненные процессы клетки. В цитоплазме периодически образуются пузырьки, наполненные жидкостью, - вакуоли . Они играют важную роль в пищеварении: здесь накапливаются питательные вещества; через вакуоли удаляются вредные продукты жизнедеятельности, и в результате поддерживается относительно постоянный состав цитоплазмы. Между клеткой и окружающей средой осуществляется обмен веществ .
Центральное место в цитоплазме занимает плотное округлое тельце - ядро . В нём находятся хромосомы , состоящие из длинных молекул органического вещества. Они регулируют процессы, протекающие в клетке, обеспечивают передачу наследственных признаков дочерним клеткам при размножении.
Помимо ядра в цитоплазме расположены другие органоиды (органеллы) — компоненты клетки, выполняющие определённые функции, - «клеточные органы».
Митохондрии отвечают за преобразование и запасание энергии, которая затем расходуется на жизненные процессы клетки. На рибосомах образуются белки, в аппарате Гольджи - жиры и углеводы. Кроме того, внутри аппарата Гольджи белки, жиры и углеводы накапливаются. Сюда они поступают по трубочкам эндоплазматической сети - этот органоид охватывает сетью разветвлённых канальцев всё пространство клетки и отвечает за транспортировку образованных в клетке веществ. В аппарате Гольджи вещества «упаковываются» в виде комочков и капелек, а потом уходят в цитоплазму и используются по назначению. Лизосомы участвуют в разрушении ненужных белков, жиров и углеводов.
В клетках животных отсутствуют пластиды , характерные для растительных клеток. Отсутствие хлоропластов - важное отличие животных клеток. Именно в них у растений происходит синтез органических веществ из неорганических. Животные, в отличие от растений, питаются готовыми органическими веществами.
Клетка животных содержит органоид , которого нет в растительных клетках. Он называется клеточным центром . Основу клеточного центра составляют два цилиндрических тельца. Они играют важную роль в делении клеток животных, обеспечивая равномерное распределение наследственного материала материнской клетки в образовавшихся клетках.
В цитоплазме клеток всех живых организмов можно обнаружить многочисленные мелкие и крупные зёрна, капельки белков, жиров и углеводов. Эти вещества образуются в разных частях клетки, транспортируются, распределяются и используются в процессе обмена веществ.
Это конспект по теме . Выберите дальнейшие действия:
- Перейти к следующему конспекту:
КЛЕТКА – ЭЛЕМЕНТАРНАЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА. СТРУКТУРНО – ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПРО- И ЭУКАРИОТИЧЕСКИХ КЛЕТОК.
Клетка – основная структурно – функциональная единица всех живых организмов, элементарная живая система. Клетка может существовать как отдельный организм (бактерии, простейшие, некоторые водоросли и грибы) или в составе тканей многоклеточных животных, растений, грибов. Лишь вирусы представляют собой неклеточные формы жизни, способные осуществлять свой жизненный цикл только внутри клеток хозяина. Представление о клетке как элементарной структуре живых организмов, известное как клеточная теория, сложилось постепенно в XIX в. в результате микроскопических исследований.
^ Клеточная теория.
Клеточная теория – это обобщенные представления о строении клеток как единиц живого, об их размножении и роли в формировании многоклеточных организмов.
Появлению и формулированию отдельных положений клеточной теории предшествовал длительный (более трехсот лет) период накопления наблюдений над строением различных одноклеточных и многоклеточных организмов растений и животных. Этот период связан с развитием и усовершенствованием различных оптических методов исследования.
Клеточная теория была сформулирована ботаником М. Шлейденом и зоологом Т. Шванном в 1838-1839 г.г. В 1858 г. Р. Вирхов обосновал принцип преемственности клеток путем деления («каждая клетка из клетки»). Создание клеточной теории стало важнейшим событием в биологии, одним из решающих доказательств единства живой природы.
Клеточная теория постулирует:
Клетка – элементарная единица живого;
Клетки разных организмов гомологичны по своему строению;
Размножение клеток происходит путем деления исходной клетки;
Многоклеточные организмы представляют собой сложные ансамбли клеток, объединенные в целостные, интегрированные системы тканей и органов, подчиненных и связанных между собой межклеточными, гуморальными и нервными формами регуляции.
С современных позиций можно добавить еще одно положение:
^ Клетка – элементарная единица живого.
Живому свойственен ряд совокупных признаков, таких, как способность к воспроизведению (репродукции), росту, использование и трансформация энергии, метаболизм (ассимиляция и диссимиляция), возбудимость, раздражимость, изменчивость и др. Такую совокупность признаков можно обнаружить на клеточном уровне. Нет меньшей единицы живого, чем клетка. Можно выделить из клетки отдельные ее компоненты или молекулы и убедиться, что многие из них обладают специфическими функциональными особенностями, но только клетка в целом является наименьшей единицей, обладающей всеми свойствами живого.
^ Клетки разных организмов гомологичны по своему строению .
Термин «гомологичность» обозначает сходство по коренным свойствам и отличие по второстепенным. Гомологичность строения клеток наблюдается внутри каждого из типов клеток: прокариотическом и эукариотическом. Хорошо известно разнообразие клеток как бактериальных, так и высших организмов. Такое одновременное сходство строения и разнообразие форм определяется тем, что клеточные функции можно подразделить на две группы: обязательные и факультативные. Обязательные функции, направленные на поддержание жизнеспособности самих клеток, осуществляются специальными внутриклеточными структурами, сходными у разных типов клеток.
Различие клеток связано со специализацией их функций, с развитием особых клеточных аппаратов (например, фибриллярные компоненты в мышечных клетках, тигроид и отростки со специальными структурами передачи нервного импульса (синапс)).
^ Размножение клеток происходит путем деления исходной клетки.
Формулировка этого положения связана с именем Р. Вирхова. Размножение клеток прокариотических и эукариотических организмов происходит только путем деления исходной клетки, которому предшествует воспроизведение ее генетического материала (редупликация ДНК).
Многоклеточные организмы представляют собой сложные ансамбли клеток, объединенные в целостные, интегрированные системы тканей и органов, подчиненных и связанных между собой межклеточными, гуморальыми и нервными формами регуляции
Действительно, клетка – это единица функционирования в многоклеточном организме. Но клетки объединены в функциональные системы, в ткани и органы, которые находятся во взаимной связи друг с другом. Специализация частей многоклеточного организма, расчлененность его функций, дают ему большие возможности приспособления для размножения отдельных индивидуумов, для сохранения вида.
^ В клетке содержится вся генетическая информация о строении и функциях организма.
Этот постулат появился после изучения строения и функций ДНК, которая является носителем генетической информациии клетки.
^
Ш. Химический состав клетки.
Клетки живых организмов сходны не только по своему строению, но и по химическому составу. Сходство в строении и химическом составе клеток свидетельствует о единстве их происхождения.
По составу входящие в клетку вещества делятся на органические и неорганические.
^ II. 1. Неорганические вещества.
На первом месте по массе в клетке стоит вода (примерно 2/3 массы клетки). Вода имеет огромное значение в жизнедеятельности клетки. Многие элементы в клетках содержатся в виде ионов. Чаще всего встречаются катионы: K+, Na+, Ca2+ Mg2+, и анионы: H2PO4-, Cl-, HCO3-. Содержание катионов и анионов в клетках обычно значительно отличается от содержания их во внеклеточной среде.
Минеральные соли (например фосфат кальция) могут входить в состав межклеточного вещества, раковин моллюсков и обеспечивать прочность этих образований.
^ III.2. Органические вещества.
Характерны только для живого. Органические соединения представлены в клетке простыми малыми молекулами (аминокислоты, моно- и олигосахариды, жирные кислоты, азотистые основания), и макромолекулами биополимеров (белки, липиды, полисахариды, нуклеиновые кислоты). Молекулы биополимеров состоят из повторяющихся низкомолекулярных соединений (мономеров), ковалентно связанных между собой.
1.
Белки
Белки имеют другое название - протеины («протос» - первый, главный, греч.) что подчеркивает их первостепенное значение для жизни.
В отличие от обычно встречающихся веществ белки обладают рядом существенных особенностей. Прежде всего, у них огромная молекулярная масса. Молекулярная масса такого органического вещества, как этиловый спирт, равна 46, уксусной кислоты - 60, бензола - 78 и т. д. Молекулярная масса одного из белков яйца равна 36 000; а одного из белков мышц достигает 1500 000. Ясно, что по сравнению с молекулами спирта или бензола и многих других органических соединений молекула белка - великан. В ее построении участвуют тысячи атомов. Для того, чтобы подчеркнуть гигантские размеры такой молекулы, ее обычно называют макромолекулой («макрос» - большой, греч.).
Среди органических соединений белки самые сложные. Они относятся к группе соединений, называемых полимерами. Молекула любого полимера представляет собой длинную цепь, в которой многократно повторяется одна и та же сравнительно простая структура, называемая мономером. Если обозначить мономер буквой А, то структура полимера может быть записана так: А-А-А-А-А-А-А. В природе, кроме белков, существует много других полимеров, например: целлюлоза, крахмал, каучук, нуклеиновые кислоты и др. В последние годы химики создали множество искусственных полимеров: полиэтилен, капрон, лавсан и пр. Большинство природных полимеров и все искусственные построены из одинаковых мономеров, и их структура именно такая, как на приведенной выше схеме. Белки же, в отличие от обычных полимеров, построены хотя и из сходных по структуре, но не вполне одинаковых мономеров.
Мономерами белка являются аминокислоты. В составе белковых полимеров обнаружено 20 различных аминокислот. Каждая аминокислота имеет особое строение, свойства и название. Для того чтобы понять, в чем состоит сходство между аминокислотами и чем они отличаются друг от друга, ниже даны формулы двух из них:
H
3
C NH
2
CH CH NH
2
CH – CH
2
– C – COOH C – OH C – CH
2
– C - COOH
CH
3
H HC HC H
Лейцин Тирозин
Как видно из формул, в каждой аминокислоте содержится одна и та же группировка:
H – C – NH
2 COOHВ нее входит аминогруппа (NH 2 ) и карбоксильная группа (СООН). Наличие обеих этих групп в аминокислотах придает им амфотерные свойства, так как аминогруппе присущи основные (щелочные) свойства, а карбоксилу - кислотные. Содержанием аминогруппы и карбоксильной сходство между аминокислотами и ограничивается. Остальная часть молекулы у них разная и называется радикалом.
Радикалы у разных аминокислот различные; у одних - углеводородные цепи, у других - бензольные кольца и т. д.
Сцепление аминокислот при образовании белкового полимера происходит через общую для всех них группировку. Из аминогруппы одной аминокислоты и карбоксила другой выделяется молекула воды, и за счет освободившихся валентностей остатки аминокислот соединяются.
Между соединившимися аминокислотами возникает связь NH-СО, называемая пептидной связью, а образовавшееся соединение называется пептидом. Из двух аминокислот образуется дипептид (димер), из трех аминокислот таким же образом возникает трипептид (тример), из многих - полипептид (полимер). Природный белок и представляет собой полипептид, т. е. цепь из нескольких десятков или сотен аминокислотных звеньев. Белки различаются между собой и по составу аминокислот, и по числу аминокислотных звеньев, и по порядку следования их в цепи. Если обозначить каждую аминокислоту буквой, получится алфавит из 20 букв. Попробуйте теперь составить из этих букв фразы из 100, 200, 300 букв. Каждая такая фраза и будет соответствовать какому-нибудь одному белку. Достаточно переставить одну букву - и смысл фразы исказится, получится новая фраза и соответственно новый изомер белка. Легко себе представить, какое гигантское число вариантов можно при этом получить. Действительно, число различных белков, содержащихся в клетках животных и растений, исключительно велико.
Строение молекулы белка . Если учесть, что размер каждого аминокислотного звена составляет около 3 А, то очевидно, что макромолекула белка, которая состоит из нескольких сот аминокислотных звеньев, должна была бы представлять собой длинную цепь. В действительности же макромолекулы белка имеют вид шариков (глобул). Следовательно, в нативном белке («нативус» - природный, лат.) полипептидная цепь каким-то образом закручена, как-то уложена. Исследования показывают, что в укладке полипептидной цепи нет ничего случайного или хаотического, каждому белку присущ определенный, всегда постоянный характер укладки. В сложной структуре белковой макромолекулы различают несколько уровней организации. Первым, наиболее простым из них является сама полипептидная цепь, т. е. цепь аминокислотных звеньев, связанных между собой пептидными связями. Эта структура называется первичной структурой белка; в ней все связи ковалентные, т. е. самые прочные химические связи. Следующим, более высоким уровнем организации является вторичная структура, где белковая нить закручивается в виде спирали. Витки спирали располагаются тесно, и между атомами и аминокислотными радикалами, находящимися на соседних витках, возникает притяжение. В частности, между пептидными связями, расположенными на соседних витках, образуются водородные связи (между NH- и СО- группами). Водородные связи значительно слабее ковалентных, но, повторенные многократно, они дают прочное сцепление. Полипептидная спираль, «прошитая» многочисленными водородными связями, представляет достаточно устойчивую структуру. Вторичная структура белка подвергается дальнейшей укладке. Она сворачивается причудливо, но вполне определенно и у каждого белка строго специфично. В результате возникает уникальная конфигурация, называемая третичной структурой белка. Связи, поддерживающие третичную структуру, еще слабее водородных. Они называются гидрофобными. Это - силы сцепления между неполярными молекулами или неполярными радикалами. Такие радикалы встречаются у ряда аминокислот. По той же причине, по какой распыленные в воде частицы масла или какого-нибудь, другого гидрофобного вещества слипаются в капельки, происходит слипание гидрофобных радикалов полипептидной цепи. Хотя гидрофобные силы сцепления относятся к слабейшим связям, но благодаря их многочисленности они в сумме дают значительную энергию взаимодействия. Участие «слабых» связей в поддержании уникальной структуры белковой макромолекулы обеспечивает достаточную ее устойчивость и вместе с тем высокую подвижность. У некоторых белков в поддержании белковой макромолекулы существенную роль играют так называемые S-S (эс-эс связи) - прочные ковалентные связи, возникающие между отдаленными участками полипептидной цепи.
Выяснение всех деталей строения белковой макромолекулы, т. е. полная характеристика ее первичной, вторичной и третичной структуры, - очень сложная и длительная работа. Однако для ряда белков эти данные уже получены. На рисунке 66 изображена структура белка рибонуклеазы. Рибонуклеаза - один из первых белков, структура которого расшифрована полностью. Как видно из рисунка 66, первичная структура рибонуклеазы образована 124 аминокислотными остатками. Счет аминокислотных остатков в полипептидной цепи принято вести от аминокислоты, сохранившей NH 2 -группу (N - конец цепи), последней аминокислотой считается аминокислота, сохранившая карбоксильную группу (С - конец цепи). Таким образом, первая по счету аминокислота рибонуклеазы - лизин, вторая - глютаминовая кислота и т. д. Достаточно исключить или переставить одну аминокислоту в цепи - и вместо рибонуклеазы возникнет другой белок с другими свойствами.
Для упрощения на рисунке не показано, как закручивается в спираль полипептидная цепь, а третичная структура изображена в плоскости бумаги. Обратите внимание на «сшивки» между 26-й и 87-й аминокислотами, между 66-й и 73-й, между 56-й и 111-й, между 40-й и 97-й. В этих местах между радиолами аминокислоты цистеина, находящимися на удаленных участках полипептидной цепи, образуются -S-S-связи.
Денатурация белка . Чем выше уровень организации белка, тем слабее поддерживающие его связи. Под влиянием различных физических и химических факторов - высокой температуры, действия химических веществ, лучистой энергии и др.- «слабые» связи рвутся, структуры белка - третичная, вторичная - деформируются, разрушаются и свойства его изменяются. Нарушение нативной уникальной структуры белка называется денатурацией. Степень денатурации белка зависит от интенсивности воздействия на него различных факторов: чем интенсивнее воздействие, тем глубже денатурация.
При слабом воздействии изменение белка может ограничиться частичным развертыванием третичной структуры. При более сильном воздействии макромолекула может развернуться полностью и остаться в форме своей первичной структуры (рис. 67).
Разные белки сильно отличаются друг от друга по легкости, с какой они денатурируются. Денатурация яичного белка происходит, например, при 60-70°С, а сократительный белок мышц денатурируется около 45°С. Многие белки денатурируются от действия ничтожных концентраций химических веществ, а некоторые даже от незначительного механического воздействия.
Как показывают исследования, процесс денатурации обратим, т. е. денатурированный белок может перейти обратно в нативный. Даже полностью развернутая макромолекула белка способна самопроизвольно восстановить свою структуру. Отсюда следует, что все особенности строения макромолекулы нативного белка определяются его первичной структурой, т. е. составом аминокислот и порядком их следования в цепи.
Роль белков в клетке. Значение белков для жизни велико и многообразно. На первом месте стоит их каталитическая функция. Скорость химической реакции зависит от природы реагирующих веществ и от их концентрации. Химическая активность клеточных веществ, как правило, невелика. Концентрации их в клетке большей частью незначительны. Таким образом, реакции \ в клетке должны были бы протекать бесконечно медленно. Между тем известно, что химические реакции в клетке идут со значительной скоростью. Это достигается благодаря наличию в клетке катализаторов. Все клеточные катализаторы - белки. Они называются биокатализаторами, а чаще их называют ферментами. Каталитическая активность ферментов необычайно велика. Так, например, фермент каталаза, катализирующий реакцию распада перекиси водорода, ускоряет эту реакцию в 10 11 раз. По химической структуре ферменты ничем не отличаются от белков, не обладающих ферментативными функциями: те и другие построены из обычных аминокислот, те и другие обладают вторичной, третичной и т. д. структурами. В большинстве случаев ферменты катализируют превращение веществ, размеры молекул которых по сравнению с макромолекулами ферментов очень малы. Например, фермент каталаза имеет молекулярную массу около 100 000, а перекись водорода, распад которой катализирует каталаза, всего 34. Такое соотношение между размерами фермента и его субстрата (вещества, на которое действует фермент) наводит на мысль, что каталитическая активность ферментов определяется не всей его молекулой, а каким-то небольшим ее участком. Этот участок называется активным центром фермента. По-видимому, активный центр представляет собой какое-то сочетание групп, лежащих на расположенных рядом полипептидных цепях в третичной структуре фермента. Такое представление хорошо объясняет тот факт, что при денатурации фермента он лишается своей каталитической активности. Очевидно, при нарушении третичной структуры взаимное расположение полипептидных цепей изменяется, структура активного центра искажается, и фермент лишается активности. Почти каждая химическая реакция в клетке катализируется своим особым ферментом. Структура активного центра и структура субстрата точно соответствуют друг другу. Они подходят друг к другу, как ключ к замку. Благодаря наличию пространственного соответствия между структурой активного центра фермента и структурой субстрата они могут тесно сблизиться между собой, что и обеспечивает возможность реакции между ними.
Кроме каталитической функции, очень важна двигательная функция белков. Все виды движений, к которым способны клетки и организмы, - сокращение мышц у высших животных, мерцание ресничек у простейших, двигательные реакции растений и др. - выполняются особыми сократительными белками.
Еще одна функция белков - транспортная. Белок крови гемоглобин присоединяет кислород и разносит его по всему телу.
При введении чужеродных веществ или клеток в организм в нем происходит выработка особых белков, называемых антителами, которые связывают и обезвреживают чужеродные вещества. В этом случае белки выполняют защитную функцию.
Существенно значение белков и как источника энергии. Белки распадаются в клетке до аминокислот. Часть аминокислот употребляется для синтеза белков, часть же подвергается глубокому расщеплению, в ходе которого освобождается энергия. При расщеплении 1 г белка освобождается 17,6 кдж (4,2 ккал).
Белки - это материал, из которого состоит клетка. Белки участвуют в построении внешней оболочки клетки, внутриклеточных мембран. У высших организмов из белков образованы кровеносные сосуды, роговица глаза, сухожилия, хрящ, волосы.
Таким образом, кроме каталитической, двигательной, транспортной, защитной и энергетической функций, белкам принадлежит еще и структурная функция.
2. Углеводы
В животной клетке углеводы содержатся в небольшом количестве- около 1% (от массы сухого вещества). В клетках печени и мышцах содержание их более высокое - до 5%. Наиболее богаты углеводами растительные клетки. В листьях, семенах, клубнях картофеля и т. д. углеводы составляют почти 90%.
Углеводы представляют собой органические соединения, в состав которых входят углерод, водород и кислород.
Углеводы разделяются на простые и сложные. Простые углеводы называются иначе моносахаридами, сложные - полисахаридами. Полисахариды представляют полимеры, в которых роль мономеров играют моносахариды.
Моносахариды. Для того чтобы иметь представление о химическом строении моносахаридов, приводим структурную формулу одного из них:
O H OH OH OH OH
C – C – C – C – C – CH 2 OH
H H H H
Названия моносахаридов имеют окончания «оза». Корнем слова служит число С-атомов в молекуле или какое-нибудь свойство моносахарида. Таким образом, названия «триоза», «тетроза», «пентоза», «гексоза» и т. д. указывают на число атомов углерода в молекуле моносахарида, а название «глюкоза» - на сладкий вкус этого моносахарида («гликос» - сладкий, греч:), «фруктоза» - на содержание этого моносахарида в фруктах («фруктус» - плоды, лат.).
Все моносахариды - бесцветные вещества, хорошо растворимые в воде, почти все они обладают приятным сладким вкусом.
Самые распространенные моносахариды - гексозы, пентозы и триозы. Из гексоз особенно важны глюкоза, фруктоза и галактоза. Глюкоза и фруктоза содержатся во многих продуктах в свободном состоянии. Сладкий вкус многих фруктов и ягод, а также меда зависит от присутствия в них глюкозы и фруктозы. Глюкоза содержится также в крови (0,1%). Глюкоза, фруктоза и галактоза входят в состав многих ди- и полисахаридов. Из пентоз важны рибоза и дезоксирибоза. Обе в свободном состоянии не встречаются. Они входят в состав нуклеиновых кислот и АТФ.
Полисахариды. Из двух моносахаридов образуется дисахарид, из трех - трисахарид, из многих - полисахарид. Ди- и трисахариды, подобно моносахаридам, хорошо растворимы в воде, обладают сладким вкусом. С увеличением числа мономерных звеньев растворимость полисахаридов уменьшается, сладкий вкус исчезает.
Из дисахаридов всем известен пищевой сахар, называемый часто также тростниковым сахаром, свекловичным сахаром или сахарозой. Сахароза образована из молекулы глюкозы и молекулы фруктозы. Широко распространен молочный сахар, содержащийся в молоке всех млекопитающих. Молочный сахар образован из молекулы глюкозы и молекулы галактозы. Из полисахаридов Мономер крахмала - глюкоза. В отличие от обычных полимеров, в которых мономерные звенья следуют друг за другом и образуют вытянутую цепь, крахмал представляет собой ветвистый полимер. Со структурой крахмала сходна структура гликогена, содержащегося в печени и мышцах животных. Мономером гликогена, как и крахмала, служит глюкоза.
Самый распространенный в природе углевод - клетчатка (целлюлоза). Древесина - почти чистая целлюлоза. По своей структуре целлюлоза - это обычный вытянутый в длинную цепь полимер. Мономер целлюлозы - глюкоза: каждая молекула целлюлозы состоит примерно из 150-200 молекул глюкозы.
Биологическая роль углеводов. Углеводы играют роль источника энергии, необходимой для осуществления клеткой различных форм активности. Любая деятельность - движение, секреция, биосинтез, свечение и т. д. - нуждается в затрате энергии. Углеводы подвергаются в клетке глубокому расщеплению и окислению и превращаются в простейшие продукты: СО 2 и Н 2 О. В ходе этого процесса освобождается энергия. При полном расщеплении и окислении 1 г углеводов освобождается 17,6 кдж (4,2 ккал).
Кроме энергетической роли, углеводы выполняют и строительную функцию: из углевода клетчатки состоят стенки растительных клеток.
3. Жиры и липоиды
Содержание жира в клетках обычно невелико и составляет 5-15% от массы сухого вещества. Существуют, однако, клетки, жира в которых почти 90%. Эти клетки содержатся в жировой ткани. У животных жировая ткань находится под кожей и в сальнике. Жир содержится в молоке всех млекопитающих животных, причем у некоторых из них содержание жира в молоке достигает 40% (у самки дельфина). У ряда растений большое количество жира сосредоточено в семенах и плодах, например у подсолнечника, грецкого ореха.
Наиболее примечательным свойством жира является его резко выраженный гидрофобный характер, т. е. неспособность растворяться в воде. Для растворения жира применяются неводные растворители: бензин, эфир, ацетон.
С химической стороны жиры представляют собой соединения глицерина (трехатомного спирта) с высокомолекулярными органическими кислотами. Остаток глицерина, содержащийся в жире, обладает гидрофильными свойствами, остатки же высокомолекулярных жирных кислот - 3 длинные углеводородные цепи - резко гидрофобны. Если на поверхность воды нанести каплю жира, она растекается по ней, образуя тончайший слой. Установлено, что в таком слое жира к поверхности воды обращены гидрофильные остатки глицерина, а из воды частоколом торчат вверх углеводородные цепи. Таким образом, расположение молекул жира в водной среде самопроизвольно упорядочивается и определяется молекулярной структурой жира.
Кроме жира, в клетке обычно присутствует довольно большое число веществ, обладающих, как и жиры, сильно гидрофобными свойствами. Эти вещества называются липоидами («липос» - жир, «эйдос» - вид, греч.).
По химической структуре некоторые липоиды сходны с жиром. К таким липоидам относятся, например, фосфатиды. Фосфатиды обнаружены во всех клетках. Особенно много их содержится в желтке яйца, в клетках мозговой ткани.
Биологическая роль жира многообразна. Прежде всего, должно быть отмечено его значение как источника энергии. Жиры, как и углеводы, способны расщепляться в клетке до простых продуктов (СО 2 и Н 2 О), и в ходе этого процесса освобождается большое количество энергии 38,9 кдж (9,3 ккал) на 1 г жира. Единственной пищей новорожденных у млекопитающих является молоко. Энергоемкость молока определяется главным образом содержанием в нем жира. Животные и растения откладывают жир в запас и расходуют его в случае необходимости. Это имеет значение для животных, приспособившихся к длительному лишению пищи, например для впадающих в холодное время года в спячку или совершающих длительные переходы через местность, лишенную" источников питания (верблюды в пустыне). Высокое содержание жира в семенах необходимо для обеспечения энергией развивающегося растения, пока в нем не укрепится и не начнет функционировать корневая система.
Кроме энергетической функции, жиры и липоиды выполняют структурные и защитные функции. Жиры и липоиды нерастворимы в воде. Тончайший их слой входит в состав клеточных мембран. Это создает препятствие для смешивания содержимого клетки с окружающей средой, а также содержимого отдельных частей клетки между собой.
Жир плохо проводит тепло. Он откладывается под кожей, образуя у некоторых животных (например, тюленей, китов) значительные скопления (толщиной до 1 л).
Тема: Клетка элементарная единица жизни.
Вид урока: урок применения знаний.
Форма урока: комбинированный урок.
Цель: расширить знания по теме «Клетка элементарная единица жизни». Изучить строение и функции плазматической мембраны. Сравнить строение растительной и животной клеток найти черты сходства и отличия.
Оборудование: презентация, микроскопы, микропрепараты растительной и животной клеток.
Задачи:
1. Образовательные:
более подробно изучить историю открытия клетки и возникновения клеточной теории;
обобщить и закрепить знания учащихся о строении растительной и животной клеток;
рассмотреть строение и функции плазматической мембраны;
сравнить строение растительной и животной клеток, найти черты сходства и отличия.
2. Развивающие:
способствовать развитию общеучебных и общебиологических навыков: наблюдения, сравнения, обобщения и формулирования доказательств и выводов;
развитию умения находить ошибки, объяснять их;
работать с дополнительной литературой и выполнять творческие задания;
3. Воспитательные:
содействовать формированию материалистического представления учащихся о научной картине мира;
показать важность научных открытий в жизни общества и развитии науки биологии;
содействовать эстетическому развитию учащихся через использование наглядных материалов урока;
Ход урока:
Организационный момент.
Изучение нового материала:
Урок я хочу начать словами ученого имя которого вам известно. Послушайте и ответьте на вопросы : (слайд)
- Кому принадлежат эти слова?
- Что вы можете сказать о деятельности этого человека?
«Взяв кусочек чистой светлой пробки, я отрезал от него… Острый как бритва перочинным ножом… Очень тонкую пластинку. Когда затем я поместил этот срез на черное предметное стекло… стал разглядывать его под микроскопом, направив на него свет с помощью плоско-выпуклого зеркала, я очень ясно увидел, что весь он пронизан отверстиями и порами… Эти поры, или ячейки, были не слишком глубокими, а состояли из очень маленьких ячеек, вычлененных из одной длинной непрерывной поры особыми перегородками. Такое строение свойственно не одной только пробке.» (слайд)
Ответ учащихся:
Эти слова принадлежат английскому ученому Роберту Гуку. Он рассматривал срез пробки растения. Именно Гук в 1665г открыл клетку. (видеофрагмент №1)
Немного подробнее об этом открытии расскажет... (сообщение 3 мин)
Первым человеком, увидевшим клетки, был английский ученый Роберт Гук (известный нам благодаря закону Гука). (слайд)
В 1665 году, пытаясь понять, почему пробковое дерево так хорошо плавает, Гук стал рассматривать тонкие срезы пробки с помощью усовершенствованного им микроскопа.
Он обнаружил, что пробка разделена на множество крошечных ячеек, похожие на пчелиные соты, построенные из ячеек, напомнивших ему монастырские кельи, и он назвал эти ячейки клетками (по-английски cell означает «келья, ячейка, клетка»). Фактически Роберт Гук увидел только оболочки растительных клеток.
(слайд)
В 1680 году голландский мастер Антони ван Левенгук (1632–1723) с помощью микроскопа с увеличением в 270 раз впервые увидел в капле воды «зверьков» - движущиеся живые организмы - одноклеточные организмы (бактерии).
Первые микроскописты вслед за Гуком обращали внимание только на оболочки клеток. Понять их нетрудно. Микроскопы в то время были несовершенны и давали малое увеличение.
(слайд)
Длительное время основным структурным компонентом клетки считалась оболочка. Лишь в 1825 году чешский ученый Я.Пуркине (1787-1869) обратил внимание на полужидкое студенистое содержимое клеток и назвал его протоплазмой (теперь ее называют цитоплазмой).
(слайд)
Только в 1833 г. английский ботаник Р. Броун (1773-1858), первооткрыватель хаотического теплового движения частиц (названного впоследствии в его честь броуновским), открыл в клетках ядра. Броун в те годы интересовался строением и развитием диковинных растений - тропических орхидей. Он делал срезы этих растений и исследовал их с помощью микроскопа. Броун впервые заметил в центре клеток какие-то странные, никем не описанные сферические структуры. Он назвал эту клеточную структуру ядром.
Итак, клетка была открыта и ученые приступили к ее исследованию. Давайте вместе сформулируем определение, что такое клетка? (видеофрагмент №2)
Клетка – наименьшая структурная единица организма растений и животных. Клетка от греч. “hitos” – полость. (слайд)
Клетка - удивительный и загадочный мир, который существует в каждом организме, будь то растение или животное. Клеточное строение - один из общих признаков всех живых организмов. Это положение получило развитие в клеточной теории М. Шлейдена и Т. Шванна. (видеофрагмент №3)
Об истории возникновения клеточной теории кратко расскажут... (выступления учащихся) (слайд)
Немецкий ботаник М. Шлейден установил, что растения имеют клеточное строение. Именно открытие Броуна послужило ключом к открытию Шлейдена. Дело в том, что часто оболочки клеток, особенно молодых, видны в микроскоп плохо. Другое дело - ядра. Легче обнаружить ядро, а затем уж оболочку клетки. Этим и воспользовался Шлейден. Он начал методично просматривать срезы за срезами, искать ядра, затем оболочки, повторять все снова и снова на срезах разных органов и частей растений. После почти пяти лет методичных изысканий Шлейден закончил свою работу. Он убедительно доказал, что все органы растений имеют клеточную природу.
Шлейден обосновал свою теорию для растений. Но оставались еще животные. Каково их строение, можно ли говорить о едином для всего живого законе клеточного строения? Ведь наряду с исследованиями, доказывавшими клеточное строение животных тканей, были работы, в которых это заключение резко оспаривалось. Делая срезы костей, зубов и ряда других тканей животных, ученые никаких клеток не видели. Состояли ли они раньше из клеток? Как видоизменялись?
Ответ на эти вопросы дал другой немецкий ученый - Т. Шванн, создавший клеточную теорию строения животных тканей. Натолкнул Шванна на это открытие Шлейден. Шлейден дал в руки Шванна хороший компас - ядро. Шванн в своей работе применил тот же прием - сначала искать ядра клеток, затем их оболочки.
В рекордно короткий срок - всего за год - Шванн закончил свой титанический труд и уже в 1839 г: опубликовал результаты в работе «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений», где сформулировал основные положения клеточной теории.
Откройте учебники на странице 50 найдите и прочитайте основные положения клеточной теории и запишите их в тетрадь.
(слайд)
Основные положения клеточной теории:
Клетка является основной структурно – функциональной единицей жизни. Все живое состоит из клеток.
Все клетки схожи по химическому составу, строению и функциям.
Новые клетки образуются путем деления исходных клеток.
Вы многое знаете о клетке из курсов биологии 6, 7, 8 классов. Давайте вспомним строение растительной и животной клетки, выполнив задание на доске.
Вы знаете, что любая клетка состоит из трех частей: мембраны, ядра и цитоплазмы. Более подробно остановимся на строении и функциях плазматической мембраны (работа по слайдам № 12,13,14 презентации). Она образована фосфолипидами и белками. Белки погружены на разную глубину в фосфолипидный слой или расположены на внешней и внутренней стороне мембраны.
Функции:
Через поры в мембране проходят все питательные вещества и выводятся все конечные ненужные продукты;
Обладает односторонней и избирательной проницаемостью;
Обеспечивает взаимосвязь клетки и окружающей среды.
Фагоцитоз – способность мембраны впячиваться внутрь, захватывая твердые частицы.
Пиноцитоз – поступление в клетку через мембрану межклеточной жидкости.
(в ходе объяснения ведется краткая запись в тетрадь).
Но сегодня на уроке мы должны рассмотреть не только строение растительной и животной клеток, но и сравнить их, выделить черты сходства и отличия, сделать выводы.
Поможет вам это сделать еще одно задание: вы видите на доске пустые растительную и животную клетки. Распределите органоиды по клеткам и ответьте на вопросы:
Какие органоиды вы поместили только в растительную клетку?
Какие органоиды вы поместили только в животную клетку?
Какие части и органоиды есть и в растительной и в животной клетке?
Сформулируйте вывод. Что общего в строении растительной и животной клеток? Какие существуют отличия?
(слайд)
В животной клетке есть центриоли. У высших растений в клетках их нет;
В животной клетке отсутствуют пластиды;
Плотная целлюлозная оболочка бывает только у растений;
У растений бывают крупные вакуоли, а у животных они встречаются только у простейших (сократительные).
Лабораторная работа №1
(знакомство с инструктивной карточкой у каждого на столе)
На выполнение лабораторной работы вам дается 7 минут.
Тема: Сравнение растительной и животной клеток. Цель: (сформулируйте самостоятельно и запишите цель лабораторной работы исходя из ее темы) Оборудование: микроскоп, микропрепараты растительной и животной клеток.Ход работы:
- Рассмотреть микропрепараты растительной и животной клеток.
На основании изученного заполнить таблицу знаками «+» или «-»
Части и органоиды клетки
- Сделайте вывод:
Выводы по лабораторной работе:
А). О чем может свидетельствовать принципиальное сходство строения клеток растительного и животного организма? Примерный ответ учащихся. (Принципиальное сходство строения и химического состава клеток растений и животных указывает на общность их происхождения, вероятно, от одноклеточных водных организмов.)
Б). О чем может свидетельствовать наличие различий в строении и функционировании клеток растений и животных? Примерный ответ учащихся. (Животные и растения далеко отошли друг от друга в процессе развития. У них разные типы питания (автотрофный и гетеротрофный), различные способы защиты от неблагоприятных воздействий внешней среды и т.д. Естественно, все это должно было отразиться на строении их клеток.)
3. Закрепление
Итак, сегодня на уроке мы рассмотрели историю открытия и изучения клетки, а так же историю становления клеточной теории, познакомились с её основными положениями. Сравнили строение растительной и животной клеток нашли черты сходства и отличия, сделали выводы. На следующем уроке мы продолжим изучение органоидов клетки более подробно.
А сейчас ответьте на вопросы:
Кто и в каком году открыл клетку?
Что такое клетка?
Кто был основоположником клеточной теории?
Сформулируйте основные положения клеточной теории.
Каково строение плазматической мембраны?
Какие функции выполняет плазматическая мембрана?
Что такое фагоцитоз?
Что такое пиноцитоз?
Перечислите отличия растительной и животной клеток.
Домашнее задание:
Клеточное строение растительного организма
На заре развития жизни на Земле все клеточные формы были представлены бактериями. Они всасывали органические вещества, растворенные в первичном океане, через поверхность тела.
Со временем некоторые бактерии приспособились производить органические вещества из неорганических. Для этого они использовали энергию солнечного света. Возникла первая экологическая система, в которой эти организмы были производителями. В результате этого в атмосфере Земли появился кислород, выделяемый этими организмами. С его помощью можно из той же самой пищи получить гораздо больше энергии, а добавочную энергию использовать на усложнение строения тела: разделение тела на части.
В природе существуют как одноклеточные растения, так и многоклеточные. Например, в подводном мире можно встретить одноклеточные водоросли, которые имеют все функции присущие живому организму.
Многоклеточная особь - это не просто набор клеток, а единый организм, способный образовывать различные ткани, органы, которые взаимодействуют друг с другом.
Строение растительной клетки у всех растений одинаковое и состоит из одних и тех же компонентов. Её состав следующий:
оболочка (пластинка, межклетник, плазмодесмы и плазмолеммы, тонопласт);
вакуоли;
цитоплазма (митохондрии; хлоропласты и другие органоиды);
ядро (ядерная оболочка, ядрышко, хроматин).
Рис. 1. Строение клетки растения.
Протоплазма — это живое вещество организма; в ней протекают сложнейшие реакции обмена, характерные для жизни.
В протоплазме находится большое количество мембран-пленок, в образовании которых большую роль играют соединения белков с фосфатидами (жироподобными веществами). Благодаря наличию мембран у протоплазмы имеются огромные внутренние поверхности, на которых и протекают процессы адсорбции (поглощения) и десорбции (выделения) веществ и их передвижение, происходящие с большой скоростью.
Большое количество мембран, разделяющих содержимое клетки, позволяет различным веществам, находящимся в клетке, не перемешиваться и передвигаться одновременно в противоположных направлениях.
Однако физико-химические свойства мембран непостоянны; они непрерывно изменяются в зависимости от внутренних и внешних условий, что дает возможность саморегулирования биохимических процессов.
Очень сложен. Она состоит из органических и неорганических соединений, находящихся как в коллоидном, так и в растворенном состоянии.
Удобным объектом для изучения химического состава протоплазмы является плазмодий фикомицетов, представляющий собой голую, лишенную оболочки протоплазму.
Химический состав протоплазмы высших растений близок к приведенному выше, но он может изменяться в зависимости от вида, возраста и органа растения.
В протоплазме содержится до 80% воды (в протоплазме покоящихся семян — 5—15%). Она пропитывает всю коллоидную систему протоплазмы, являясь ее структурным элементом. В протоплазме все время происходят химические реакции, для протекания которых необходимо, чтобы реагирующие соединения были в растворе.
Основной частью протоплазмы является цитоплазма , представляющая собой полужидкое содержимое клетки и заполняющее ее внутреннее пространство.
В цитоплазме расположены ядро, пластиды, митохондрии (хондриосомы), рибосомы и аппарат Гольджи.
Наружная мембрана цитоплазмы, граничащая с клеточной оболочкой, называется плазмалеммой. Плазмалемма легко пропускает воду и многие ионы, но задерживает крупные молекулы.
На границе цитоплазмы с вакуолью тоже образуется мембрана, называемая тонопластом.
В цитоплазме расположена эндоплазматическая сеть, представляющая собой систему ветвящихся мембран, соединенных с наружной мембраной. Мембраны эндоплазматической сети образуют каналы и расширения, на поверхности которых и протекают все химические реакции.
Важнейшие свойства цитоплазмы — вязкость и эластичность. Вязкость цитоплазмы изменяется в зависимости от температуры: при повышении температуры вязкость уменьшается и, наоборот, при понижении — увеличивается. При большой вязкости обмен веществ в клетке снижается, при малой — возрастает.
Эластичность цитоплазмы проявляется в ее способности возвращаться к исходной форме после деформации, что указывает на определенную структуру цитоплазмы.
Цитоплазма способна к движению, которое тесно связано с окружающими условиями. Основу движения составляет сократимость белков цитоплазмы клеток. Повышение температуры ускоряет движение цитоплазмы, отсутствие кислорода останавливает его. Вероятно, движение цитоплазмы тесно связано с превращением веществ и энергии в растении.
Способность цитоплазмы реагировать на внешние условия и приспосабливаться к ним называется раздражимостью.
Наличие раздражимости характеризует живой организм. Ответная реакция цитоплазмы на воздействие температуры, света и влаги требует затраты энергии, которая выделяется в процессе дыхания. Листочки стыдливой мимозы при механическом раздражении быстро складываются, но при частом повторении раздражения перестают на него реагировать; последнее, по-видимому, объясняется недостатком энергии. Раздражимость цитоплазмы— основа всех видов движения и других явлений жизнедеятельности раст.
Ядро — важнейший и самый крупный органоид клетки. Размеры ядра зависят от вида растения и состояния клетки (у высших растений в среднем от 5 до 25 мк). Форма ядра чаще всего шаровидная, у вытянутых клеток — овальная.
Живая клетка обычно имеет только одно ядро, но у высших растений сильно вытянутые клетки (из которых образуются лубяные волокна) содержат по нескольку ядер. В молодых клетках, не имеющих вакуоли, ядро обычно занимает центральное положение, у взрослых при образовании вакуолей оно отодвигается к периферии.
Ядро представляет собой коллоидную систему, но более вязкую, чем цитоплазма. Оно отличается от цитоплазмы и по химическому составу; в ядре содержатся основные и кислые белки и различные ферменты, а также большое количество нуклеиновых кислот, дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). ДНК преобладает в ядре и обычно не содержится в цитоплазме.
Ядро отделяется от цитоплазмы тонкой оболочкой, или ядерной мембраной, в которой находятся отверстия — поры. Через поры осуществляется обмен между ядром и цитоплазмой. Под мембраной находится ядерный сок, в который погружены одно или несколько ядрышек и хромосомы. В ядрышке содержатся рибонуклеиновая кислота (РНК), которая принимает участие в синтезе белка, и фосфорсодержащие белки.
Ядро принимает участие во всех жизненных процессах клетки; при его удалении клетка отмирает.
Пластиды
имеются только в растительных клетках. Они хорошо видны в обычный микроскоп, так как более плотные и иначе преломляют свет, чем цитоплазма.
Во взрослой растительной клетке различают 3 типа пластид:
хлоропласты, имеющие зеленую окраску,
хлоропласты желтые или оранжевые,
лейкопласты — бесцветные.
Размеры пластид зависят от вида растения и колеблются от 3—4 до 15—30 мк. Лейкопласты обычно мельче хлоропластов и хромопластов.
Митохондрии встречаются во всех живых клетках и расположены в цитоплазме. Форма их весьма разнообразна и изменчива, размеры 0,2—5 мк. Количество митохондрий в клетке колеблется от десятков до нескольких тысяч. Они более плотны, чем цитоплазма, и имеют иной химический состав; в них содержится 30—40% белка, 28—38% липоидов и 1 — .6% рибонуклеиновой кислоты.
Митохондрии передвигаются в клетке вместе с цитоплазмой, но в некоторых клетках, по-видимому, они способны и к самостоятельному движению. Роль митохондрий в обмене веществ клетки очень велика.
Митохондрии являются центрами, в которых происходит дыхание и образование макроэргических связей, заключенных в аденозинтрифосфорной кислоте (АТФ) и имеющих большой запас энергии (стр. 70, 94—96).
Освобождение и перенос образующейся энергии происходят с участием большого числа ферментов, находящихся в митохондриях.
В цитоплазме находится аппарат Гольджи , форма которого различна в разных клетках. Он может быть в виде дисков, палочек, зернышек. Аппарат Гольджи имеет много полостей, окруженных двухслойной оболочкой. Роль его сводится к накоплению и выведению из клетки различных веществ, вырабатываемых клеткой.
Рибосомы — это субмикроскопические частицы, имеющие форму зернышек размером до 0,015 мк. Рибосомы содержат много белка (до 55%) и богаты рибонуклеиновой кислотой (35%), что составляет 65% всей рибонуклеиновой кислоты (РНК), находящейся в клетке.
В рибосомах из аминокислот синтезируются белки, что возможно только при наличии РНК. Рибосомы находятся в цитоплазме, ядре, пластидах и, возможно, в митохондриях.
Характерный признак растительной клетки — наличие прочной оболочки, которая придает клетке определенную форму и предохраняет протоплазму от повреждений. Оболочка может расти только при участии протоплазмы. Клеточная оболочка молодых клеток состоит в основном из целлюлозы (клетчатки), гемицеллюлоз и пектиновых веществ.
Молекулы целлюлозы имеют вид длинных цепочек, собранных в мицеллы, расположение которых неодинаково у разных клеток. У волокон льна, конопли и других, представляющих собой вытянутые в длину клетки, мицеллы целлюлозы расположены вдоль клетки под некоторым углом. У клеток с одинаковым диаметром мицеллы расположены по всем направлениям в виде сетки. В межмицеллярных пространствах оболочки находится вода.
В процессе жизни растительного организма в строении клеточной оболочки могут происходить изменения: оболочка может утолщаться и химически изменяться. Утолщение оболочки идет изнутри за счет жизнедеятельности протоплазмы, причем оно происходит не по всей внутренней поверхности клетки; всегда остаются не утолщенные места — поры, состоящие только из тонкой целлюлозной оболочки.
Через поры, расположенные в соседних клетках друг против друга, проходят тончайшие нити цитоплазмы — плазмодесмы, благодаря которым осуществляется обмен между клетками. Однако при очень сильном утолщении оболочек резко затрудняется обмен, в клетке остается очень мало протоплазмы, и такие клетки отмирают, например лубяные волокна льна и конопли.
В оболочке клетки могут происходить также химические изменения в зависимости от характера растительной ткани. В покровных тканях — эпидермисе — происходит кутинизация. При этом в межмицеллярных пространствах целлюлозной оболочки накапливается кутин — жироподобное вещество, трудно проницаемое для газов и воды.
Однако кутинизация не приводит к отмиранию клеток, так как отложения кутина не захватывают всей поверхности клетки. В клетках покровной ткани кутинизируется только наружная стенка, образуя так называемую кутикулу.
В оболочках клеток может также откладываться суберин — пробковое вещество, тоже жироподобное и непроницаемое для воды и газов. Отложение суберина, или опробковение, происходит быстро по всей поверхности оболочки, это нарушает обмен клетки и приводит к ее отмиранию. Может происходить и одревеснение оболочки. В этом случае она пропитывается лигнином, который приводит к остановке роста клетки, а в дальнейшем, при более сильном одревеснении, и к ее отмиранию.
Молодая растительная клетка полностью заполнена протоплазмой, но по мере роста клетки в ней появляются вакуоли, заполненные клеточным соком . Вначале вакуоли возникают в большом количестве в виде мелких капелек, затем отдельные вакуоли начинают сливаться в одну центральную и протоплазма оттесняется к стенкам клетки.
Изменения происходящие в растительной клетке при ее росте
— молодая клетка,
— образование вакуолей,
— слияние вакуолей и оттеснение протоплазмы к оболочке.
Клеточный сок, заполняющий вакуолю, представляет собой водный раствор органических и минеральных веществ. В нем могут находиться сахара, органические и минеральные кислоты и их соли, ферменты, растворимые белки и пигменты. Весьма часто в клеточном соке встречается пигмент антоциан, окраска которого меняется в зависимости от реакции среды.