4.1. Конспект для учителя по теме «Современная клеточная теория. Прокариотические и эукариотические клетки»

#Игры #Тренажеры #Упражнения
43
2

В статье представлен материал по вопросу «Современная клеточная теория». Статья актуальна для подготовки к ЕГЭ.

Содержание

В тайны клеточного строения человек смог проникнуть только благодаря изобретению Хансом Янсеном в конце 16 века микроскопа. Роберт Гук (1665 год) опубликовал труд "Микрография", где изложил результаты своих исследований. Рассматривая тонкий срез пробки под микроскопом, он обнаружил существование множества мелких ячеек и назвал их "клетками". Так возник этот термин.

Антони ван Левенгук (1680 год) описал с большой точностью, наблюдаемые под микроскопом микроорганизмы. Он назвал их "микроскопическими животными", однако не отмечал их клеточного строения.

Роберт Броун (1831 год) впервые описал ядро в растительной клетке.

Маттиас Шлейден (1838 год) сделал первые шаги к раскрытию и пониманию роли ядра.

Теодор Шванн (1839 год) используя свои собственные данные и результаты М. Шлейдена, обобщил знания о клетке и сформулировал клеточную теорию. Основное положение этой теории: клетка является элементарной единицей строения всех растительных и животных организмов.

Клеточная теория

Клеточная теория  Шванна - Шлейдена

  1. Всем животным и растениям свойственно клеточное строение.
  2. Растут и развиваются растения и животные путем возникновения новых клеток.
  3. Клетка является самой маленькой единицей живого, а целый организм – совокупность клеток.

Затем произошла дальнейшая систематизация знаний, развитие клеточной теории.

Карл Максимович Бэр (1827 год) открыл яйцеклетку млекопитающих. Сформулировал положение, что клетка не только единица строения, но и единица развития живых организмов.

Рудольф Вирхов (1855 год) обосновал принцип преемственности клеток ("каждая клетка из клетки").

Современная клеточная теория

  1. Клетка представляет собой основу структурной и функциональной организации растений и животных.
  2. Клетки растений и животных сходны по строению и развиваются аналогично (путем деления исходной клетки).
  3. Клетки у всех организмов имеют мембранное строение.
  4. Ядро клетки представляет ее главный регуляторный органоид.
  5. Клеточное строение живых организмов — свидетельство единства их происхождения.

Строение клетки. Функции органоидов

Строение плазматической мембраны

image003

Основные функции поверхностного аппарата:

  • Ограничение внутренней среды клетки, сохранение ее формы,
  • Защита от повреждений,
  • Рецепторная функция;
  • Транспорт веществ через плазматические мембраны (трансмембранный транспорт), Транспорт в мембранной упаковке (эндоцитоз и экзоцитоз ).

Важной проблемой является транспорт веществ через плазматические мембраны. Он необходим для доставки питательных веществ в клетку, вывода токсичных отходов, создания градиентов для поддержания нервной и мышечной активности. Существуют следующие механизмы транспорта веществ через мембрану:

  • диффузия
  • осмос
  • активный транспорт
  • диффузия обеспечивает перемещение маленьких, незаряженных молекул по градиенту концентрации между молекулами липидов (газы, жирорастворимые молекулы проникают прямо через плазматическую мембрану);
  • при облегчённой диффузии растворимое в воде вещество (глюкоза, аминокислоты, нуклеотиды) проходит через мембрану по особому каналу, создаваемому белком-переносчиком;
  • осмос (диффузия воды через полупроницаемые мембраны); Процессы не требуют дополнительной энергии.
  • активный транспорт - перенос молекул Na+ и K+, H+ из области с меньшей концентрацией в область с большей (против градиента концентраций) посредством специальных транспортных белков.  Процесс требует затраты энергии АТФ

Натрий-калиевый насос  Обмен осуществляется при помощи специальных белков, образующих в мембране так называемые каналы. На рисунке показана работа такого канала (насоса), обеспечивающего движение ионов натрия и калия через клеточную мембрану.

Работа натрий-калиевого насоса

Цитоплазма представляет собой водянистое вещество – цитозоль (90 % воды), в котором располагаются различные органеллы, а также питательные вещества (в виде истинных и коллоидных растворов) и нерастворимые отходы метаболических процессов. В цитозоле протекает гликолиз, синтез жирных кислот, нуклеотидов и других веществ. Цитоплазма является динамической структурой. Органеллы движутся, а иногда заметен и циклоз – активное движение, в которое вовлекается вся протоплазма.

Строение эукариотической клетки

image007

Основние вещество цитоплазмы – гиалоплазма (существует в 2 формах: золь – более жидкая и       гель – более густая.

Органеллы – постоянные компоненты.

Включения –временные компоненты.

Свойство цитоплазмы – циклоз (постоянное движение)

Митохондрии

Внутренняя мембрана сложена в складки, называемые кристами. Возможно, митохондрии некогда были свободнодвижущимися бактериями, которые, случайно проникнув в клетку, вступили с хозяином в симбиоз. Важнейшей функцией митохондрий является синтез АТФ, происходящий за счёт окисления органических веществ.

Митохондрии иногда называют «клеточными электростанциями». Это спиральные, округлые, вытянутые или разветвлённые органеллы, длина которых изменяется в пределах 1,5–10 мкм, а ширина – 0,25–1 мкм. Митохондрии могут изменять свою форму и перемещаться в те области клетки, где потребность в них наиболее высока. В клетке содержится до тысячи митохондрий, причём это количество сильно зависит от активности клетки. Каждая митохондрия окружена двумя мембранами, внутри которых содержатся РНК, белки и митохондриальная ДНК, участвующая в синтезе митохондрий наряду с ядерной ДНК.

Состав и строение

2 Мембраны (Наружная и Внутренняя (образует выросты – кристы)).

Матрикс (внутреннее полужидкое содержимое, включающее ДНК, РНК, белок и рибосомы)

Функции:

  • Синтез АТФ
  • Синтез собственных органических веществ,
  • Образование собственных рибосом.

Строение митохондрии

Эндоплазматическая сеть

Эндоплазматическая сеть – это сеть мембран, пронизывающих цитоплазму эукариотических клеток. Её можно наблюдать только при помощи электронного микроскопа. Эндоплазматическая сеть связывает органеллы между собой, по ней происходит транспорт питательных веществ. Различают гладкую и шероховатую ЭПС. Гладкая ЭПС имеет вид трубочек, стенки которых представляют собой мембраны, сходные по своей структуре с плазматической мембраной. В ней осуществляется синтез липидов и углеводов.

Строение

1 мембрана образует:

  • Полости;
  • Канальцы;
  • Трубочки;
  • На поверхности мембран – рибосомы.

Функции:

  • Синтез органических веществ (с помощью рибосом);
  • Транспорт веществ.

Строение ЭПС

image011

Аппарат Гольджи

Аппарат Гольджи представляет собой стопку мембранных мешочков (цистерн) и связанную с ними систему пузырьков. На наружной, вогнутой стороне стопки из пузырьков (отпочковывающихся, по-видимому, от гладкой эндоплазматической сети) постоянно образуются новые цистерны, на внутренней стороне цистерны превращаются обратно в пузырьки. Основной функцией аппарата Гольджи является транспорт веществ в цитоплазму и внеклеточную среду, а также синтез жиров и углеводов, в частности, гликопротеина муцина, образующего слизь, а также воска, камеди и растительного клея. Аппарат Гольджи участвует в росте и обновлении плазматической мембраны и в формировании лизосом.

Строение

Окруженные мембранами полости (цистерны) и связанная с ними система пузырьков.

Функции:

  • Накопление органических веществ;
  • «Упаковка» органических веществ;
  • Выведение органических веществ;
  • Образование лизосом.

Строение аппарата Гольджи

Пластиды

Пластиды – органеллы, свойственные только растительным клеткам. Они окружены двойной мембраной. Пластиды делятся на хлоропласты, осуществляющие фотосинтез, хромопласты, окрашивающие отдельные части растений в красные, оранжевые и жёлтые тона, и лейкопласты, приспособленные для хранения питательных веществ: белков (протеинопласты), жиров (липидопласты) и крахмала (амилопласты).

Пластиды обладают относительной автономией. Так же, как и митохондрии, образующиеся из предшествующих митохондрий, они рождаются только из родительских пластид. По-видимому, пластиды также произошли от симбиотических прокариот, поселившихся в клетках организма-хозяина миллиарды лет назад.

Строение

2 мембраны:

  • Наружная;
  • Внутренняя (содержащие хлорофилл граны, собранные из стопки тилакоидных мембран).

Матрикс (внутренняя полужидкая среда, содержащая белки, ДНК, РНК и рибосомы)

Функции:

  • Синтез АТФ;
  • Синтез углеводов;
  • Биосинтез собственных белков.

Строение хлоропласта

image015

Лизосомы

Лизосомы представляют собой мембранные мешочки, наполненные пищеварительными ферментами. Особенно много лизосом в животных клетках, здесь их размер составляет десятые доли микрометра.

Лизосомы расщепляют питательные вещества, переваривают попавшие в клетку бактерии, выделяют ферменты, удаляют путём переваривания ненужные части клеток. Лизосомы также являются «средствами самоубийства» клетки: в некоторых случаях (например, при отмирании хвоста у головастика) содержимое лизосом выбрасывается в клетку, и она погибает.

Строение: пузырьки овальной формы (снаружи – мембрана, внутри – ферменты).

Функции:

  • Расщепление органических веществ;
  • Разрушение отмерших органоидов клетки;
  • Уничтожение отработавших клеток.

Строение лизосом 

image017

Центральная вакуоль растений

  • Покрыта тонопластом – мембраной
  • Заполнена клеточным соком
  • Формируется при участии ЭПС
  • Нуклеиновых кислот нет

Центральная вакуоль

image020

Пищеварительная вакуоль животной клетки

  • Содержит литические (расщепляющие) ферменты и пищевые частицы
  • Здесь идет внутриклеточное пищеварение

Пищеварительная вакуоль животных

t-4-c-23

Немембранные органеллы. Рибосомы

Рибосомы – мелкие (15–20 нм в диаметре) органеллы, состоящие из р-РНК и полипептидов. Важнейшая функция рибосом – синтез белка. Их количество в клетке весьма велико: тысячи и десятки тысяч. Рибосомы могут быть связаны с эндоплазматической сетью или находиться в свободном состоянии. В процессе синтеза обычно одновременно участвуют множество рибосом, объединённых в цепи, называемые полирибосомами.

Строение

  • Малая.
  • Большая.

Состав:

  • РНК (рибосомная);
  • Белки.

Функции: обеспечивает биосинтез белка (сборку белковой молекулы из аминокислот).

Строение рибосомы

Клеточный центр

Почти во всех эукариотических клетках имеются полые цилиндрические органеллы диаметром около 25 нм, называющиеся микротрубочками. В длину они могут достигать нескольких микрометров. Стенки микротрубочек сложены из белка тубулина.

В клетках животных и низших растений встречаются центриоли – мелкие полые цилиндры длиной в десятые доли микрометра, построенные из 27 микротрубочек. Во время деления клетки они образуют веретено, вдоль которого выстраиваются хромосомы. Центриолям по структурам идентичны базальные тельца, содержащиеся в жгутиках и ресничках. Эти органеллы вызывают биение жгутиков. Другая функция микротрубочек – транспорт питательных веществ.

Строение

2 центриоли (расположены перпендикулярно друг другу).

Состав центриолей: белковые микротрубочки.

Свойства: способны к удвоению.

Функции: принимает участие в делении клеток животных и низших растений.

Строение центриолей

image026

Органеллы движения

  • Реснички (многочисленные цитоплазматические выросты на мембране).
  • Жгутики (единичные цитоплазматические выросты на мембране).
  • Псевдоподии (амебовидные выступы цитоплазмы).
  • Миофибриллы (тонкие нити длиной до 1 см.).

Ядро

У некоторых простейших имеются два ядра, но как правило, клетка содержит только одно ядро. Ядро обычно принимает форму шара или яйца; по размерам (10–20 мкм) оно является самой крупной из органелл.

Ядро имеется в клетках всех эукариот за исключением эритроцитов млекопитающих.

Ядро отграничено от цитоплазмы ядерной оболочкой, которая состоит из двух мембран: наружной и внутренней, имеющих такое же строение, как и плазматическая мембрана. Между ними находится узкое пространство, заполненное полужидким веществом. Через множество пор в ядерной оболочке осуществляется обмен веществ между ядром и цитоплазмой (в частности, выход и-РНК в цитоплазму). Внешняя мембрана часто бывает усеяна рибосомами, синтезирующими белок.

Под ядерной оболочкой находится кариоплазма (ядерный сок), в которую поступают вещества из цитоплазмы. Кариоплазма содержит хроматин – вещество, несущее ДНК, и ядрышки. Ядрышко – это округлая структура внутри ядра, в которой происходит формирование рибосом.

Строение

  1. Ядерная оболочка (2 мембранная):
  • Наружная мембрана;
  • Внутренняя мембрана.
  1. Ядерный сок (белки, ДНК, вода, мин. соли).
  2. Ядрышко (белок и р-РНК).
  3. Хромосомы (хроматин): ДНК, белок.

Функции:

  • Регуляция процесса обмена веществ;
  • Хранение наследственной информации и ее воспроизводство;
  • Синтез РНК;
  • Сборка рибосом (рибосомальный белок + рибосомальная РНК).

Строение ядра

image028

 

43
2
#Игры #Тренажеры #Упражнения
Текст прошел проверку у экспертов «ИнПро» ®
педагог по биологии
педагог по биологии
Ирина Михайловна
методист образовательного холдинга «ИнПро»

Справочно:

Материалы подготовлены Федеральным образовательным сервисом «ИнПро»® – Лицензия Минобрнауки 22Л01 № 0002491.

Готовим детей к школе, а также подтягиваем по школьной программе по всей России в 40+ центрах и онлайн, в том числе в Вашем городе.

Бесплатная горячая линия: 8 800 250 62 49 (с 6 до 14 по Мск).


Следите за новостями в социальных сетях:


Нужен репетитор? Запишитесь на бесплатное пробное занятие в «ИнПро»®

Отправка запроса ни к чему не обязывает, это бесплатно. Будем рады помочь!

Отправляя заявку, Вы соглашаетесь на обработку персональных данных.

Нужен репетитор?
Запишитесь на бесплатное пробное занятие в «ИнПро»®

Отправка запроса ни к чему не обязывает, это бесплатно. Будем рады помочь!

Отправляя заявку, Вы соглашаетесь на обработку персональных данных.
Записаться на бесплатное занятие Бесплатное занятие