Усі живі організми здатні рости. Більшість рослин росте все життя, а тварини до певного віку. Росторганізмів-результатоділення клітин. Кожна нова клітина виникає тільки шляхом поділу клітин, що існували раніше.
Розподіл клітини – складний процес, у результаті якого з однієї материнської клітини утворюються дві дочірні.
Важливу роль при розподілі клітин відіграють хромосоми, які усередині ядра клітини. Вони передають спадкові ознаки від клітини до клітини та забезпечують схожість дочірніх клітин із материнською. Таким чином, за допомогою хромосом спадкова інформація передається від батьків до потомства. Щоб дочірні клітини отримали повну спадкову інформацію, вони повинні містити те число хромосом, що і материнська клітина. Саме тому кожен клітинний поділ починається з подвоєння хромосом (I).
Після подвоєння кожна хромосома і двох однакових частин. Потім оболонка ядра розпадається. Хромосоми розташовуються за «екватором» клітини (II). На протилежних кінцях клітин утворюються тонкі нитки. Вони прикріплюються до частин хромосом. Внаслідок скорочення ниток частини кожної хромосоми розходяться до різних кінців клітини та стають самостійними хромосомами (III). Навколо кожної їх утворюється ядерна оболонка. Якийсь час в одній клітині існують два ядра. Потім у середній частині клітини утворюється перегородка. Вона відокремлює ядра один від одного і рівномірно ділить цитоплазму між материнською та дочірньою клітинами. Таким чином, поділ клітини завершується.
Кожна з клітин містить однакове число хромосом. У багатоклітинних організмів у перегородках між клітинами залишаються дуже дрібні отвори. Завдяки їм зберігається зв'язок між цитоплазмами сусідніх клітин.
Після того, як розподіл завершився, дочірні клітини ростуть, досягають розміру материнської клітини і знову діляться.
Молоді клітини містять багато вакуолей, ядро в них розташоване у центрі. У міру зростання клітини вакуолі збільшуються в розмірах і в старій клітині зливаються в одну велику вакуолю. Ядро у своїй зміщується до клітинної оболонки. Стара клітина втрачає здатність до поділу та відмирає.
Значення поділу клітин
Одноклітинні організми можуть ділитися щодня і навіть кожні кілька годин. Через війну розподілу їх чисельність зростає. Вони поширюються по планеті і відіграють велику роль у природі. У багатоклітинних організмів розподіл і зростання клітин призводять до зростання та розвитку організму. У процесі розвитку нові клітини необхідні формування різних структур (коренів, і квіток в рослин, скелета, м'язів, внутрішніх органів тварин). За рахунок поділу клітин відбувається відновлення пошкоджених частин тіла (заростання порізів на корі дерев, загоєння ран у тварин).
Незважаючи на те, що клітини можуть відрізнятися за формою і розміром, належати різним тканинам, всі клітини мають набір однакових структур. Наприклад, усередині оболонки практично кожної клітини міститься ядро, оточене цитоплазмою. Ядро та цитоплазма разом називаються протоплазмою.
Крім того, всі клітини розмножуються практично однаково - шляхом клітинного поділу. Найбільш поширений тип клітинного поділу, проілюстрований нижче, називається мітозом (непрямим розподілом). Під час мітозу вихідна клітина, яка називається батьківською (материнською) клітиною, ділиться на дві дочірні клітини. Такий процес, який може займати від кількох хвилин до кількох годин, закінчується утворенням точних копій вихідної клітини.
Розподіл та розмноження
Клітинні хромосоми містять генетичний матеріал - молекули, що визначають структуру та функції клітини. Коли клітина ділиться шляхом мітозу, генетичний матеріал точно відтворюється в дочірніх клітинах. Ілюстрації під текстом показують поведінку чотирьох хромосом (насправді в людській клітині налічується 46 хромосом) під час поділу.
1. Центріолі подвоюються в процесі дуплікації, коли хроматиди ядра видозмінюються, стаючи відокремленими хромосомами.
2. Центріолі розходяться та формують веретеноподібні структури.
3. Коли ядро зникає, хромосоми вишиковуються в лінію.
4. Для утворення нових хромосом кожна хромосома поділяється на частини.
5. Міграція хромосом завершена і цитоплазма починає стягуватися в середній частині клітини.
6. У кожній із двох дочірніх клітин формується нове ядро.
Анатомія клітини
Хроматин.Ця речовина містить генетичний матеріал.
цитоплазма.Ця однорідна внутрішньоклітинна рідина є протоплазмою, яка знаходиться за межами ядра.
Клітинний каркас.Підтримує структурну цілісність клітини.
Апарат Гольджі.Спеціальні речовини, що виділяються клітиною, зібрані разом в апарат (комплекс) Гольджі.
Ліпідна крапелька.Жирові частинки, що об'єдналися в утворення краплеподібної форми.
Лізосома.Ця структура містить травні ферменти, які розщеплюють складні частинки та розчиняють непотрібні частини клітин.
Мікроворсини.Видаючи з клітини, ці виступи збільшують площу її поверхні та здатність до абсорбування речовин.
Мітохондрія.Ця мікроскопічна структура є енерговузлом, що виробляє енергію підтримки життя клітини.
Ядрішко.Ця сфера, розташована всередині ядра, містить РНК, яка є життєво важливою для виробництва білків.
Ядро.Ядро містить хромосоми, координує всі клітинні функції і служить дуплікаційною фабрикою.
Рибосома.Ця найдрібніша частка виробляє в клітині білок.
Гранулярна ендоплазматична мережа.Утворює мережу каналів, до яких кріпляться рибосоми, що надають їй зернисту структуру.
Агранулярна ендоплазматична мережа.Ця розгалужена мережа порожнин у цитоплазмі виробляє ліпіди та переносить речовини всередині клітини.
Усі нові клітини виникають у результаті поділу вже існуючих клітин надвоє. Якщо ділиться одноклітинний організм, то зі старого організму утворюються два нові. Багатоклітинний організм починає свій розвиток із однієї-єдиної клітини; всі його численні клітини утворюються потім шляхом багаторазових клітинних поділів. Ці поділи тривають протягом усього життя багатоклітинного організму, у міру його розвитку та зростання в процесах репарації, регенерації або заміщення клітин, що відслужили, новими. Коли, наприклад, клітини піднебіння відмирають і злущуються, їх заміщають інші клітини, що утворилися шляхом поділу клітин у шарах, що глибше лежать (див. рис. 10.4).
Новоутворені клітини зазвичай стають здатними поділяти лише після деякого періоду зростання. Крім того, поділу має передувати подвоєння клітинних органел; в іншому випадку в дочірні клітини потрапляло б все менше і менше органел. Деякі органели, наприклад хлоропласти та мітохондрії, самі відтворюються поділом надвоє; Клітці достатньо мати хоча б одну таку органеллу, щоб потім утворити їх стільки, скільки їй потрібно. Кожній клітині необхідно мати спочатку якусь кількість рибосом, щоб використовувати їх для синтезу білків, з яких потім можна побудувати нові рибосоми, ендоплазматичний ретикулум і багато інших органели.
Перед початком клітинного поділу ДНК клітини має реплікуватися (дуплікуватися) з дуже високою точністю, оскільки ДНК містить у собі інформацію, необхідну клітині для синтезу білків. Якщо якась дочірня клітина не успадкує повний набір таких ув'язнених в ДНК інструкцій, то вона може виявитися не в змозі синтезувати всі ті білки, які можуть знадобитися. Щоб цього не сталося, ДНК має реплікуватися і кожна дочірня клітина при клітинному поділі має отримати її копію. (Процес реплікації описаний у розд. 14.3.)
Клітинний поділ у прокаріотів. Бактеріальна клітина містить лише одну молекулу ДНК, прикріплену до клітинної мембрани. Перед розподілом клітини бактеріальна ДНК реплікується, утворюючи дві ідентичні молекули ДНК, кожна з яких також прикріплена до клітинної мембрани. Коли клітина ділиться, клітинна мембрана вростає між цими двома молекулами ДНК, отже зрештою у кожній дочірній клітині виявляється за однією молекулі ДНК (рис. 10.26 і 10.27).
Клітинний поділ у еукаріотів. Для клітин еукаріотів проблема поділу виявляється набагато складнішою, оскільки хромосом у них багато і хро-
1 При описі клітинного поділу прийнято користуватися деякими "жіночими" термінами: "материнський", "дочірній", "сестринський". Це зовсім не означає, що структури, про які йдеться, є жіночими, а не чоловічими. Оскільки роль жіночого початку в розмноженні зазвичай більша за чоловічу, авторам цієї термінології, ймовірно, здавалося природним висловити взаємини структур саме за допомогою «жіночих» слів. Можливо, якась система без вказівок на «статеву приналежність» була б кращою, але ми тут користуємося звичною термінологією свідомо, маючи на увазі, що читач може зіткнутися з нею в інших виданнях.
ці мосоми неідентичні. Відповідно, більш складним повинен бути і процес поділу, який гарантує, що кожна дочірня клітина отримає повний набір хромосом. Цей процес називається мітозом.
Мітоз це розподіл ядра, що призводить до утворення двох дочірніх ядер, у кожному з яких є такий самий набір хромосом, як у батьківському ядрі. Оскільки за розподілом ядра зазвичай слідує клітинний поділ, термін «мітоз» нерідко вживають у ширшому сенсі, маючи на увазі і сам мітоз, і клітинний поділ, який за ним слідує. Таємничий танець, виконуваний хромосомами під час їхнього поділу під час мітозу на два ідентичні набори, вперше спостерігався дослідниками більше ста років тому, проте й досі багато в цій фантастично точній хореографії хромосомних рухів ще залишається незрозумілим.
Мітозу має передувати подвоєння хромосом. хромосома, Що Подвоїлася, складається з двох однакових половинок, з'єднаних за допомогою особливої структури, яку називають центроміром (рис. 10.28). Ці дві половинки перетворюються на відокремлені хромосоми лише до середини мітозу, коли центромір ділиться і їх вже більше ніщо не пов'язує.
Подвоєння хромосом відбувається у інтерфазі, т. е. період між поділами. У цей час речовина хромосом розподілена по всьому ядру як пухкої маси (рис. 10.29). Між подвоєнням хромосом і початком мітозу зазвичай проходить деякий час. 
Мітоз є безперервним ланцюгом подій, але, щоб зручніше було його описувати, біологи ділять цей процес на чотири стадії залежно від того, як виглядають в цей час хромосоми у світловому мікроскопі (рис. 10.29): Профаза-стадія, на якій з'являються перші вказівки те що, що ядро збирається розпочати мітозу. Замість пухкої маси ДНК і білка в профазі стають ясно видно ниткоподібні хромосоми, що подвоїлися. Така конденсація хромосом - дуже нелегке завдання: це приблизно те саме, що згорнути тонку двохсотметрову нитку так, щоб її можна було втиснути в циліндр діаметром 1 мм і довжиною 8 мм. Здебільшого у профазі
Ядра і ядерна мембрана зникають і з'являється мережа мікротрубочок. Метафаза-стадія підготовки до поділу. Для неї характерне завершення утворення мітотичного веретена, тобто. каркаса з мікротрубочок. Кожна хромосома, що подвоїлася, прикріплюється до мікротрубочки і прямує до середини веретена. Анафаза-стадія, на якій центроміри, нарешті, діляться і з кожної хромосоми, що подвоїлася, утворюються дві окремі, абсолютно ідентичні хромосоми. Розділившись, ці ідентичні хромосоми рухаються до протилежних кінців, чи полюсів, мітотичного веретена; однак, що саме наводить їх у рух, поки що неясно. Наприкінці анафази у кожного полюса є повний набір хромосом. Телофаза – остання стадія мітозу. Хромосоми починають розкручуватися, знову перетворюючись на пухку масу ДНК та білка. Навколо кожного набору хромосом знову утворюється ядерна мембрана. Телофаза зазвичай супроводжується розподілом цитоплазми, в результаті якого утворюються дві клітини, кожна з одним ядром. У тваринних клітинах клітинна мембрана перетискається посередині і зрештою розривається в цій точці, так що виходять дві окремі клітини. У рослин у цитоплазмі посередині клітини виникає перегородка, потім кожна дочірня клітина будує біля неї зі свого боку клітинну стінку.
За допомогою факторів, що порушують мітоз, можна одержувати тетраплоїдні клітини, тобто. клітини з числом хромосом, удвічі більшим, ніж у вихідній (диплоїдній) клітині. Одним з таких факторів є колхіцин- речовина, що екстрагується з лихоліття (Colchicum). Колхіцин зв'язується з білком мікротрубочок і перешкоджає утворенню веретену. Внаслідок цього хромосоми не поділяються на дві групи, тому виникає ядро з подвоєним у порівнянні з нормальним числом хромосом. Якщо обробити втечу якоїсь рослини колхіцином, а потім дати цій рослині зацвісти і зав'язати насіння, то виходить тетраплоідне насіння. Тетра-плоїдні рослини зазвичай більші і потужніші за вихідну батьківську рослину; багато сортів культурних рослин-фрукти, овочі та квіти-це саме тетраплоїди, або які виникли природним шляхом, або отримані штучно.
5 клас
1 варіант.
Частина 1.
1.Першим, використовуючи мікроскоп, відкрив клітини:
1.Карл Лінней
2.Антоні Ван Левенгук
3.Теодор Шванн
4. Роберт Гук
2.Наука цитологія вивчає:
1. будова тварин та рослинних організмів
2. будова клітин тварин, рослин, грибів та бактерій
3. умови збереження здоров'я людини
4. способи розмноження та розвитку комах
3.Всі живі організми складаються з:
1.стебел і листя
2.коріння та листя
3.коріння та пагонів
4.клітин
4.Чоловічі статеві клітини - це:
1.клітини, що утворюють кістки
2.м'язові клітини
3.клітини крові
4.сперматозоїди
5. Злиття статевих клітин – це:
1. запліднення
2.ріст
3. дихання
4. харчування
6. Постійна частина клітини, розташована в цитоплазмі і виконує певні функції:
1.орган
2.органоїд
3.тканина
4.система органів
7. Кожна клітина з'являється шляхом розподілу:
1.міжклітинної речовини
2.матерінської клітини
3.клітинних стінок сусідніх клітин
4.органічних та мінеральних речовин
Частина 2.
1.
2. Виберіть три відповіді. Кожна клітина тварин і рослин: 1. дихає
2.харчується
3.має хлоропласти
4. зростає і ділиться
5.може брати участь у заплідненні
6. утворює поживні речовини на світлі (у відповідь запишіть ряд цифр):
Частина 3
1.Яку функцію виконує ядро у клітині?
2. Що таке тканина? Перелічіть типи тканин рослин.
Перевірна робота на тему: «Будова клітина». 5 клас
2 варіант.
Частина 1. Із запропонованих варіантів відповіді виберіть лише одну правильну.
1.Перший вчений, який виявив за допомогою мікроскопа клітини:
1. Чарльз Дарвін
2.Матіас Шлейден
3. Роберт Гук
4.Володимир Вернадський
2.Наука, що вивчає будову та функції клітин:
1.орнітологія
2.мікологія
3.цитологія
4.ентомологія
3.Жіночі статеві клітини - це:
1.клітини, що утворюють нервову систему
2.клітини шкіри
3.клітини крові
4.яйцеклітина
4.Заплідненням називають процес:
1.розмноження клітин шкіри
2.злиття статевих клітин
3. харчування клітин м'язів
4. дихання нервових клітин
5.Кожна клітина виникає шляхом:
1. поділу материнської клітини
2.злиття клітин шкіри
3. загибелі материнської клітини
4.злиття нервових клітин
6.Завдяки поділу та росту клітин організм:
1.дихає
2. піатається
3. зростає та розвивається
3. виділяє шкідливі речовини
7.Органоїд зеленого кольору в клітинах рослин називається:
1.мітохондрія
2.ядро
3.хлоропласт
4.цитоплазма
Частина 2.
1. Замалюйте будову клітини, позначте відомі вам органоїди.
2. Виберіть три відповіді. Кожна клітина тварин і рослин має три основні частини:
1.ядро
2.цитоплазму
3.хлоропласти
4.зовнішню мембрану
5.лізосому
6. мітохондрії (у відповідь запишіть ряд цифр)
Частина 3:
1.Яку функцію виконує оболонка у клітині?
2. Що таке тканина? Перерахуйте типи тканин тварин.
Переважна більшість організмів, що мешкають на Землі, складається з клітин, багато в чому схожих за своїм хімічним складом, будовою та життєдіяльністю. У кожній клітині відбувається обмін речовин та перетворення енергії. Розподіл клітин лежить в основі процесів росту та розмноження організмів. Таким чином, клітина являє собою одиницю будови, розвитку та розмноження організмів.
Клітина може існувати лише як цілісна система, неподільна на частини. Цілісність клітин забезпечують біологічні мембрани. Клітина – елемент системи вищого рангу – організму. Частини та органоїди клітини, що складаються зі складних молекул, є цілісними системами нижчого рангу.
Клітина - відкрита система, пов'язана з довкіллям обміном речовин та енергії. Це функціональна система, у якій кожна молекула виконує певні функції. Клітина має стійкість, здатність до саморегуляції і самовідтворення.
Клітина – самоврядна система. Керуюча генетична система клітини представлена складними макромолекулами - нуклеїновими кислотами (ДНК і РНК).
У 1838-1839 pp. німецькі біологи М. Шлейден і Т. Шванн узагальнили знання про клітину і сформулювали основне положення клітинної теорії, сутність якої полягає в тому, що всі організми, як рослинні, так і тварини, складаються з клітин.
У 1859 р. Р. Вірхов описав процес поділу клітини і сформулював одне з найважливіших положень клітинної теорії: "Кожна клітина походить з іншої клітини". Нові клітини утворюються в результаті поділу материнської клітини, а не з неклітинної речовини, як це вважалося раніше.
Відкриття російським ученим К. Бером в 1826 р. яйцеклітин ссавців привело до висновку, що клітина лежить в основі розвитку багатоклітинних організмів.
Сучасна клітинна теорія включає такі положення:
1) клітина - одиниця будови та розвитку всіх організмів;
2) клітини організмів різних царств живої природи подібні за будовою, хімічним складом, обміном речовин, основним проявам життєдіяльності;
3) нові клітини утворюються в результаті розподілу материнської клітини;
4) у багатоклітинному організмі клітини утворюють тканини;
5) із тканин складаються органи.
З введенням у біологію сучасних біологічних, фізичних та хімічних методів дослідження стало можливим вивчити структуру та функціонування різних компонентів клітини. Один із методів вивчення клітини - мікроскопування. Сучасний світловий мікроскоп збільшує об'єкти в 3000 разів і дозволяє побачити найбільші органоїди клітини, спостерігати рух цитоплазми, поділ клітини.
Винайдений у 40-ті роки. XX ст. електронний мікроскоп дає збільшення в десятки та сотні тисяч разів. В електронному мікроскопі замість світла використовується потік електронів, а замість лінз – електромагнітні поля. Тому електронний мікроскоп дає чітке зображення за значно більших збільшеннях. З допомогою такого мікроскопа вдалося вивчити будову органоїдів клітини.
Будова та склад органоїдів клітини вивчають за допомогою методу центрифугування. Подрібнені тканини із зруйнованими клітинними оболонками поміщають у пробірки та обертають у центрифузі з великою швидкістю. Метод заснований на тому, що різні клітинні органи мають різну масу і щільність. Більш щільні органоїди осідають у пробірці при низьких швидкостях центрифугування, менш щільні – при високих. Ці верстви вивчають окремо.
Широко використовують метод культури клітин та тканин, який полягає в тому, що з однієї або декількох клітин на спеціальному поживному середовищі можна отримати групу однотипних тварин або рослинних клітин і навіть виростити цілу рослину. За допомогою цього методу можна отримати відповідь на питання, як з однієї клітини утворюються різноманітні тканини та органи організму.
Основні положення клітинної теорії були вперше сформульовані М. Шлейден і Т. Шван. Клітина - одиниця будови, життєдіяльності, розмноження та розвитку всіх живих організмів. Для вивчення клітин використовують методи мікроскопування, центрифугування, культури клітин і тканин та ін.
Клітини грибів, рослин і тварин мають багато спільного у хімічному складі, а й у будові. При розгляді клітини під мікроскопом у ній видно різні структури - органоїди. Кожен органоїд виконує певні функції. У клітині розрізняють три основні частини: плазматичну мембрану, ядро та цитоплазму (рис 1).
Плазматична мембранавідокремлює клітину та її вміст від навколишнього середовища. На малюнку 2 ви бачите: мембрана утворена двома шарами ліпідів, а білкові молекули пронизують товщу мембрани.
Основна функція плазматичної мембрани транспортна. Вона забезпечує надходження поживних речовин у клітину та виведення з неї продуктів обміну.
Важлива властивість мембрани - виборча проникність, або напівпроникність, дозволяє клітині взаємодіяти з навколишнім середовищем: у неї надходять і виводяться з неї лише певні речовини. Дрібні молекули води та деяких інших речовин проникають у клітину шляхом дифузії, частково через пори у мембрані.
У цитоплазмі, клітинному соку вакуолей рослинної клітини, розчинені цукри, органічні кислоти, солі. Причому їх концентрація у клітині значно вища, ніж у навколишньому середовищі. Чим більша концентрація цих речовин у клітині, тим більше вона поглинає води. Відомо, що вода постійно витрачається клітиною, завдяки чому концентрація клітинного соку збільшується і вода знову надходить у клітину.
Надходження більших молекул (глюкози, амінокислот) в клітину забезпечують транспортні білки мембрани, які, з'єднуючись з молекулами речовин, що транспортуються, переносять їх через мембрану. У цьому процесі беруть участь ферменти, що розщеплюють АТФ.
Малюнок 1. Узагальнена схема будови еукаріотичної клітини.
(Для збільшення зображення натисніть на малюнок)
Малюнок 2. Будова плазматичної мембрани.
1 - білки, що пронизують, 2 - занурені білки, 3 - зовнішні білки
Малюнок 3. Схема піноцитозу та фагоцитозу.
Ще більші молекули білків і полісахаридів проникають у клітину шляхом фагоцитозу (від грец. фагос- пожираючий та кітос- судина, клітина), а краплі рідини – шляхом піноцитозу (від грец. піно- п'ю та кітос) (рис 3).
Клітини тварин, на відміну від клітин рослин, оточені м'якою та гнучкою "шубою", утвореною переважно молекулами полісахаридів, які, приєднуючись до деяких білків та ліпідів мембрани, оточують клітину зовні. Склад полісахаридів специфічний для різних тканин, завдяки чому клітини "дізнаються" один одного і з'єднуються між собою.
У клітин рослин такої "шуби" немає. У них над плазматичною мембраною знаходиться пронизана порами клітинна оболонка, що складається переважно із целюлози. Через пори з клітини в клітину тягнуться нитки цитоплазми, що з'єднують між собою клітини. Так здійснюється зв'язок між клітинами та досягається цілісність організму.
Клітинна оболонка рослин грає роль міцного скелета і захищає клітину від ушкодження.
Клітинна оболонка є у більшості бактерій та у всіх грибів, тільки хімічний склад її інший. У грибів вона складається з хітиноподібної речовини.
Клітини грибів, рослин та тварин мають подібну будову. У клітині розрізняють три основні частини: ядро, цитоплазму та плазматичну мембрану. Плазматична мембрана складається з ліпідів та білків. Вона забезпечує надходження речовин у клітину та виділення їх із клітини. У клітинах рослин, грибів та більшості бактерій над плазматичною мембраною є клітинна оболонка. Вона виконує захисну функцію та відіграє роль скелета. У рослин клітинна оболонка складається з целюлози, а у грибів із хітиноподібної речовини. Клітини тварин покриті полісахаридами, що забезпечують контакти між клітинами однієї тканини.
Вам відомо, що основну частину клітини становить цитоплазма. До її складу входять вода, амінокислоти, білки, вуглеводи, АТФ, іони неорганічних речовин. У цитоплазмі розташовані ядро та органоїди клітини. У ній речовини переміщаються з однієї частини клітини до іншої. Цитоплазма забезпечує взаємодію всіх органоїдів. Тут протікають хімічні реакції.
Вся цитоплазма пронизана тонкими білковими мікротрубочками, що утворюють цитоскелет клітинизавдяки якому вона зберігає постійну форму. Цитоскелет клітини гнучкий, так як мікротрубочки здатні змінювати своє положення, переміщатися з одного кінця і коротшати з іншого. У клітину надходять різні речовини. Що ж відбувається з ними у клітці?
У лізосомах – дрібних округлих мембранних бульбашках (див. рис. 1) молекули складних органічних речовин за допомогою гідролітичних ферментів розщеплюються на простіші молекули. Наприклад, білки розщеплюються на амінокислоти, полісахариди – на моносахариди, жири – на гліцирин та жирні кислоти. За цю функцію лізосоми часто називають "травними станціями" клітини.
Якщо зруйнувати мембрану лізосом, то ферменти, що містяться в них, можуть перетравити і саму клітину. Тому іноді лізосоми називають " знаряддями вбивства клітини " .
Ферментативне окислення дрібних молекул амінокислот, моносахаридів, жирних кислот і спиртів, що утворилися в лізосомах, до вугілля кислого газу і води починається в цитоплазмі і закінчується в інших органоїдах. мітохондріях. Мітохондрії – паличкоподібні, ниткоподібні або кулясті органоїди, відмежовані від цитоплазми двома мембранами (рис. 4). Зовнішня мембрана гладка, а внутрішня утворює складки. кристиякі збільшують її поверхню. На внутрішній мембрані і розміщуються ферменти, що у реакціях окислення органічних речовин до вуглекислого газу та води. При цьому звільняється енергія, що запасається клітиною у молекулах АТФ. Тому мітохондрії називають "силовими станціями" клітини.
У клітині органічні речовини як окислюються, а й синтезуються. Синтез ліпідів та вуглеводів здійснюється на ендоплазматичній мережі – ЕПС (рис. 5), а білків – на рибосомах. Що таке ЕПС? Це система канальців та цистерн, стінки яких утворені мембраною. Вони пронизують усю цитоплазму. По каналах ЕПС речовини переміщуються різні частини клітини.
Існує гладка та шорстка ЕПС. На поверхні гладкої ЕПС за участю ферментів синтезуються вуглеводи та ліпіди. Шорсткість ЕПС надають розташовані на ній дрібні округлі тільця. рибосоми(див. рис. 1), які беруть участь у синтезі білків.
Синтез органічних речовин відбувається і в пластидахякі містяться тільки в клітинах рослин.
Мал. 4. Схема будови мітохондрії.
1.- зовнішня мембрана; 2. - внутрішня мембрана; 3.- складки внутрішньої мембрани – кристи.
Мал. 5. Схема будови шорсткої ЕПС.
Мал. 6. Схема будови хлоропласту.
1. - зовнішня мембрана; 2. - внутрішня мембрана; 3.- внутрішній вміст хлоропласту; 4.- складки внутрішньої мембрани, зібрані в "стопки" і утворюють грани.
У безбарвних пластидах лейкопластах(Від грец. леукос- білий та пластос- Створений) накопичується крохмаль. Дуже багаті на лейкопласти бульби картоплі. Жовте, помаранчеве, червоне забарвлення плодам і квіткам надають хромопласти(Від грец. хрому- колір та пластос). У них синтезуються пігменти, що беруть участь у фотосинтезі, - каротиноїди. У житті рослин особливо велике значення хлоропластів(Від грец. хлорос- зелений і пластос) – зелених пластид. На малюнку 6 ви бачите, що хлоропласти покриті двома мембранами: зовнішньою та внутрішньою. Внутрішня мембрана утворює складки; між складками знаходяться бульбашки, покладені в стопки, - грани. У гранах є молекули хлорофілу, які беруть участь у фотосинтезі. У кожному хлоропласті близько 50 гран, розташованих у шаховому порядку. Таке розташування забезпечує максимальне освітлення кожної грани.
У цитоплазмі білки, ліпіди, вуглеводи можуть накопичуватися як зерен, кристалів, крапельок. Ці включення- запасні поживні речовини, які витрачаються клітиною за необхідності.
У клітинах рослин частина запасних поживних речовин, а також продукти розпаду накопичуються у клітинному соку вакуолей (див. рис. 1). На частку може припадати до 90% обсягу рослинної клітини. Тварини мають тимчасові вакуолі, що займають не більше 5% їх обсягу.
Мал. 7. Схема будови комплексу Гольджі.
На малюнку 7 ви бачите систему порожнин, оточених мембраною. Це комплекс Гольджі, який виконує у клітині різноманітні функції: бере участь у накопиченні та транспортуванні речовин, виведенні їх із клітини, формуванні лізосом, клітинної оболонки. Наприклад, у порожнини комплексу Гольджі надходять молекули целюлози, які за допомогою бульбашок переміщуються на поверхню клітини та включаються до клітинної оболонки.
Більшість клітин розмножується шляхом розподілу. У цьому процесі бере участь клітинний центр. Він складається із двох центріолей, оточених ущільненою цитоплазмою (див. рис. 1). На початку поділу центріолі розходяться до полюсів клітини. Від них розходяться білкові нитки, які з'єднуються з хромосомами та забезпечують їх рівномірний розподіл між двома дочірніми клітинами.
Усі органоїди клітини тісно пов'язані між собою. Наприклад, у рибосомах синтезуються молекули білків, каналами ЕПС вони транспортуються до різних частин клітини, а лізосомах білки руйнуються. Знову синтезовані молекули використовуються на побудову структур клітини або накопичуються в цитоплазмі та вакуолях як запасні поживні речовини.
Клітина заповнена цитоплазмою. У цитоплазмі розташовуються ядро та різноманітні органоїди: лізосоми, мітохондрії, пластиди, вакуолі, ЕПС, клітинний центр, комплекс Гольджі. Вони різняться за своєю будовою та функціями. Усі органоїди цитоплазми взаємодіють між собою, забезпечуючи нормальне функціонування клітини.
Таблиця 1. БУДОВА КЛІТИНИ
| ОРГАНЕЛИ | БУДОВА ТА ВЛАСТИВОСТІ | ФУНКЦІЇ |
| Оболонка | Складається із целюлози. Оточує рослинні клітини. Має пори | Надає клітині міцності, підтримує певну форму, захищає. Є скелетом рослин |
| Зовнішня клітинна мембрана | Двомембранна клітинна структура. Складається з біліпідного шару та мозаїчно вкраплених білків, зовні розташовуються вуглеводи. Має напівпроникність | Обмежує живий вміст клітин усіх організмів. Забезпечує виборчу проникність, захищає, регулює водно-сольовий баланс, обмін із зовнішнім середовищем. |
| Ендоплазматична мережа (ЕПС) | Одномембранна структура. Система канальців, трубочок, цистерн. Пронизує всю цитоплазму клітини. Гладка ЕПС та гранулярна ЕПС з рибосомами | Поділяє клітину на окремі відсіки, де відбуваються хімічні процеси. Забезпечує повідомлення та транспорт речовини у клітині. На гранулярній ЕПС йде синтез білка. На гладкій – синтез ліпідів |
| Апарат Гольджі | Одномембранна структура. Система бульбашок, цистерн, в якій знаходяться продукти синтезу та розпаду | Забезпечує упаковку та винесення речовин із клітини, утворює первинні лізосоми. |
| Лізосоми | Одномембранні кулясті структури клітини. Містять гідролітичні ферменти | Забезпечують розщеплення високомолекулярних речовин, внутрішньоклітинне перетравлення |
| Рибосоми | Немембранні структури грибоподібної форми. Складаються з малої та великої субодиниць | Містяться в ядрі, цитоплазмі та на гранулярній ЕПС. Бере участь у біосинтезі білка. |
| Мітохондрії | Двомембранні органели довгастої форми. Зовнішня мембрана гладка, внутрішня утворює кристи. Заповнена матриксом. Є мітохондріальні ДНК, РНК, рибосоми. Напівавтономна структура | Є енергетичними станціями клітин. Забезпечують дихальний процес - кисневе окислення органічних речовин. Йде синтез АТФ |
| Пластиди Хлоропласти | Характерні рослинних клітин. Двомембранні, напівавтономні органели довгастої форми. Усередині заповнені стромою, у якій розташовуються грани. Грани утворені з мембранних структур – тилакоїдів. Є ДНК, РНК, рибосоми | Протікає фотосинтез. На мембранах тилакоїдів йдуть реакції світлової фази, у стромі - темнової фази. Синтез вуглеводів |
| Хромопласти | Двомембранні органели кулястої форми. Містять пігменти: червоний, оранжевий, жовтий. Утворюються із хлоропластів | Надають фарбуванню квіткам, плодам. Утворюються восени з хлоропластів, надають листям жовтого забарвлення. |
| Лейкопласти | Двомембранні незабарвлені пластиди кулястої форми. На світлі можуть переходити в хлоропласти | Запасають поживні речовини у вигляді крохмальних зерен |
| Клітинний центр | Немембранні структури. Складаються їх двох центріолей та центросфери | Утворює веретено розподілу клітини, беруть участь у розподілі. Після поділу клітини подвоюються |
| Вакуоль | Характерна рослинної клітини. Мембранна порожнина, заповнена клітинним соком | Регулює осмотичний тиск клітини. Накопичує поживні речовини та продукти життєдіяльності клітини |
| Ядро | Головний компонент клітки. Оточено двошаровою пористою ядерною мембраною. Заповнено каріоплазмою. Містить ДНК у вигляді хромосом (хроматину) | Регулює всі процеси у клітині. Забезпечує передачу спадкової інформації. Число хромосом завжди для кожного виду. Забезпечує реплікацію ДНК та синтез РНК |
| Ядрішко | Темне утворення в ядрі, від каріоплазми не відокремлено | Місце утворення рибосом |
| Органели руху. Вії. Джгутики | Вирости цитоплазми, оточені мембраною | Забезпечують рух клітини, видалення частинок пилу (миготливий епітелій) |
Найважливіша роль життєдіяльності і розподілі клітин грибів, рослин і тварин належить ядру і які у ньому хромосомам. Більшість клітин цих організмів має одне ядро, але є багатоядерні клітини, наприклад м'язові. Ядро розташоване в цитоплазмі та має округлу або овальну форму. Воно вкрите оболонкою, що складається із двох мембран. Ядерна оболонка має пори, якими відбувається обмін речовин між ядром і цитоплазмою. Ядро заповнене ядерним соком, у якому розташовані ядерця і хромосоми.
Ядрішки- це "майстерні з виробництва" рибосом, які формуються з рибосомних РНК, що утворюються в ядрі, і синтезованих в цитоплазмі білків.
Головна функція ядра - зберігання та передача спадкової інформації - пов'язана з хромосомами. Кожен вид організму має свій набір хромосом: певне їх число, форму та розміри.
Усі клітини тіла, крім статевих, називаються соматичними(Від грец. сома- Тіло). Клітини одного виду містять однаковий набір хромосом. Наприклад, у людини в кожній клітині тіла міститься 46 хромосом, у плодової мухи дрозофіли – 8 хромосом.
Соматичні клітини, як правило, мають подвійний набір хромосом. Він називається диплоїднимі позначається 2 n. Так, у людини 23 пари хромосом, тобто 2 n= 46. У статевих клітинах міститься вдвічі менше хромосом. Це одинарний, або гаплоїдний, набір. Людина 1 n = 23.
Усі хромосоми у соматичних клітинах, на відміну хромосом у статевих клітинах, парні. Хромосоми, що становлять одну пару, ідентичні один одному. Парні хромосоми називають гомологічними. Хромосоми, які відносяться до різних пар і розрізняються за формою та розмірами, називають негомологічні(Рис. 8).
У деяких видів число хромосом може збігатися. Наприклад, у конюшини червоної та гороху посівної. n= 14. Однак хромосоми у них розрізняються за формою, розмірами, нуклеотидним складом молекул ДНК.
Мал. 8. Набір хромосом у клітинах дрозофіли.
Мал. 9. Будова хромосоми.
Щоб зрозуміти роль хромосом у передачі спадкової інформації, необхідно познайомитися з їх будовою та хімічним складом.
Хромосоми клітини, що не ділиться, мають вигляд довгих тонких ниток. Кожна хромосома перед розподілом клітини складається з двох однакових ниток. хроматид, які з'єднуються між ластами перетяжки - (рис. 9).
Хромосоми складаються з ДНК та білків. Оскільки нуклеотидний склад ДНК відрізняється у різних видів, склад хромосом є унікальним для кожного виду.
Кожна клітина, крім бактеріальної, має ядро, в якому знаходяться ядерця та хромосоми. Для кожного виду характерний певний набір хромосом: число, форма та розміри. У соматичних клітинах більшості організмів набір хромосом диплоїдний, у статевих – гаплоїдний. Парні хромосоми називають гомологічними. Хромосоми складаються з ДНК та білків. Молекули ДНК забезпечують зберігання та передачу спадкової інформації від клітини до клітини та від організму до організму.
Пропрацювавши ці теми, Ви повинні вміти:
- Розповісти, у яких випадках слід застосовувати світловий мікроскоп (будову), трансмісійний електронний мікроскоп.
- Описати структуру клітинної мембрани та пояснити зв'язок між структурою мембрани та її здатністю здійснювати обмін речовинами між клітиною та середовищем.
- Дати визначення процесам: дифузія, полегшена дифузія, активний транспорт, ендоцитоз, екзоцитоз та осмос. Вказати різницю між цими процесами.
- Назвати функції структур та вказати, в яких клітинах (рослинних, тваринних або прокаріотичних) вони знаходяться: ядро, ядерна мембрана, нуклеоплазма, хромосоми, плазматична мембрана, рибосома, мітохондрія, клітинна стінка, хлоропласт, вакуоль, лізосома, ендоплазматична та шорстка (гранулярна), клітинний центр, апарат Гольджі, війка, джгутик, мезосома, пили або фімбрії.
- Назвати щонайменше трьох ознак, якими можна відрізнити рослинну клітину від тваринної.
- Перелічити найважливіші відмінності між прокаріотичною та еукаріотичною клітиною.
Іванова Т.В., Калінова Г.С., М'ягкова О.М. "Спільна біологія". Москва, "Освіта", 2000
- Тема 1. "Плазматична мембрана." §1, §8 стор. 5;20
- Тема 2. "Клітка." §8-10 стор. 20-30
- Тема 3. "Прокаріотична клітина. Віруси." §11 стор. 31-34
