Основные компоненты растительной и животной клетки — ядро и цитоплазма. Они тесно связаны, однако строение и функции отличаются. Цитоплазма эукариот и прокариот сходна по строению и функциям: стабилизирует клетку, придает форму, обеспечивает взаимодействие ядра, плазматической мембраны и органелл.
Цитоплазма заполняет пространство между плазматической мембраной и ядром клетки (рис. 1). Термин введен в науку Э. Страсбургером, который предложил так называть клеточное вещество без ядра и пластид. Цитоплазма — субстрат для протекания многочисленных химических реакций синтеза и распада веществ. В этой части клетки происходит биосинтез белка.
В цитоплазме расположены:
Органеллы — постоянные части, «органы» клетки, выполняющие разнообразные функции. Если клеточные органеллы удалить с помощью центрифугирования, то остается гелеобразный раствор, получивший названия «цитозоль», «гиалоплазма». Включения — непостоянные компоненты клетки, выполняющие преимущественно запасающую или выделительную функцию.
Характеристика химического состава
Консистенция цитоплазмы похожа на желе: более вязкое ближе к плазматической мембране, жидкое — внутри. В составе преобладают вода, небольшие молекулы и макромолекулы, органические и неорганические ионы. Содержание воды достигает 70–90%. На молекулы биополимеров (белков, жиров, углеводов), минеральных солей, ионов приходится 10–20% состава гиалоплазмы. Также присутствуют витамины, ферменты, запасные вещества.
Среди органических веществ больше присутствует аминокислот, из неорганических — ионы калия, натрия. Молекулы веществ хранятся в гиалоплазме и транспортируются в части клетки, где протекают биохимические реакции. Состав цитоплазмы меняется с возрастом клетки, с изменением физиологического состояния.
Структура цитоплазмы
Цитоплазма — внутренняя среда клетки, объединяющая структурные компоненты. Состоит из органелл и цитозоля — «основного вещества» или матрикса (рис. 2). Жидкая фаза цитозоля — коллоидный раствор белковых, минеральных и других веществ. Твердая фаза представлена цитоплазматическим скелетом. Это система трубочек и нитей, постоянно меняющаяся структура, которая создается и разрушается в зависимости от процессов в клетке.
Основу цитоскелета составляют:
Стенки микротрубочек образованы свернутыми нитями белка тубулина. Сбор белковых молекул для микротрубочек происходит в клеточном центре. Прочные белковые нити образуют опорную основу цитоплазмы. Они противодействуют растяжению и сжатию клетки, поддерживают определенное положение органелл в пространстве. Микротрубочки выполняют опорную и транспортную функцию, так как участвуют в переносе различных веществ.
Микрофиламенты состоят из молекул глобулярного белка актина. Это нити, присутствующие в цитоплазме всех эукариот. Микрофиламенты чаще располагаются вблизи плазматической мембраны, участвуют в изменении ее формы, появлении углублений и выростов. Это особенно важно для пино- и фагоцитоза.
Промежуточные филаменты образованы белками, имеют средний диаметр 10 нм (больше диаметра микрофиламентов). Нитевидные структуры тоньше, чем микротрубочки в 2–2,5 раза. Промежуточные филаменты участвуют в создании цитоскелета и движении цитоплазмы.
Функции
Цитоплазма объединяет клеточные органеллы, является субстратом для протекания биохимических реакций и транспорта химических соединений (рис. 3). Коллоидный раствор облегчает взаимодействие между всеми компонентами клетки. Цитоскелет в виде белковых трубочек и нитей выполняет роль опоры.
Функции цитоплазмы и значение
Функция
Значение
Тургор
Создает тургорное (внутреннее) давление при осмосе (односторонней диффузии) воды, поступающей в клетку. За счет плотной оболочки клеток растений и грибов тургор выше, чем в животной клетке.
Транспорт
Осуществляет транспорт веществ из внешней среды в клетку и обратно. Связывает деятельность органелл.
Клеточный гемостаз
Поддерживает постоянство внутренней среды клетки, придает форму, является вместилищем органелл.
Запас веществ
Запасает и хранит вещества в виде клеточных включений.
Цитоплазма осуществляет химическое взаимодействие и транспорт веществ внутри клетки. Еще одна функция — хранение и перемещение молекул АТФ. В цитоплазме запасаются молекулы крахмала, капли липидов.
Деление цитоплазмы
Цитокинез — деление цитоплазмы в клетке после завершения деления ядра. Цитокинез в растительной клетке происходит за счет формирования клеточной перегородки. В животной клетке возникает перетяжка. В результате образуются две дочерние клетки. Цитокинез происходит и в митозе, и в мейозе.
Движение цитоплазмы
Цитоплазма постоянно движется. Цитоскелет стабилизирует содержимое и, одновременно, перемещает органеллы внутри клетки с помощью белковых микротрубочек и нитей. С цитоплазматическим потоком перемещаются хромосомы и включения.
Примеры в клетках растений и животных
Есть отличия в строении цитоплазмы прокариот и эукариот. В клетках доядерных организмов наследственный материал расположен в цитоплазме. В клетках растений и животных в строении и функциях цитоплазмы больше общих признаков, чем отличий.
Сравнение клеток эукариот
Клетки растений
Клетки животных
В цитоплазме растительной клетки микротрубочек больше, чем микрофиламентов, в животной клетке наоборот. В растительной клетке есть пластиды, вакуоли, целлюлозная клеточная оболочка, в животной клетке нет таких структур (рис. 4).
Пластиды — мембранные органеллы клетки, окрашенные в зеленый, оранжевый цвета, либо бесцветные. Вакуоли в растительной клетке нужны для накопления жидкого клеточного сока или других веществ. В клетках зрелого арбуза большая вакуоль оттесняет ядро и цитоплазму к плазматической мембране.
Цитоплазма — внутреннее полужидкое содержимое клетки, вместилище органелл и веществ. Состоит из цитозоля и опорных структур. Цитоплазма постоянно движется, способна изменять вязкость, поддерживает взаимосвязь между компонентами клетки.
Запомните, что в отличие от клеточной стенки, которая есть только у растительных клеток и у клеток грибов (она придает им плотную, жесткую форму) клеточная мембрана есть у всех клеток без исключения! Этот важный момент объясню еще раз 🙂 У клеток животных имеется только клеточная мембрана, а у клеток растений и грибов есть и клеточная стенка, и клеточная мембрана.
Интегральные (пронизывающие) белки образуют каналы, по которым молекулы различных веществ могут поступать в клетку или удаляться из нее. «Заякоренные» молекулы олигосахаридов на поверхности клетки образуют гликокаликс, который выполняет рецепторную функцию, участвует в избирательном транспорте веществ через мембрану.
Вирусы и бактерии не являются исключением: они взаимодействуют только с теми клетками, на которых есть подходящие к ним рецепторы. Так, вирус гриппа поражает преимущественно клетки слизистой верхних дыхательных путей. Однако, если рецепторов нет, то вирус не может проникнуть в клетку, и организм приобретает невосприимчивость к инфекции. Вспомните врожденный иммунитет: именно по причине отсутствия рецепторов человек не восприимчив ко многим болезням животных.
Итак, вернемся к клеточной мембране. Ее можно сравнить со стенами помещения, в котором, вероятно, вы находитесь. Стены дома защищают его от ветра, дождя, снега и прочих факторов внешней среды. Рискну предположить, что в вашем доме есть окна и двери, которые по мере необходимости открываются и закрываются 🙂 Так и клеточная мембрана может сообщать внутреннюю среду клетки с внешней средой: через мембрану вещества поступают в клетку и удаляются из нее.
Внутрь клетки с помощью осмоса поступает вода. Путем простой диффузии в клетку попадают O2, H2O, CO2, мочевина. Облегченная диффузия характерна для транспорта глюкозы, аминокислот.
Активный транспорт чаще происходит против градиента концентрации, в ходе него используются белки-переносчики и энергия АТФ. Ярким примером является натрий-калиевый насос, который накачивает ионы калия внутрь клетки, а ионы натрия выводит наружу. Это происходит против градиента концентрации, поэтому без затрат энергии (АТФ) не обойтись.
Фагоцитоз был открыт И.И. Мечниковым, который создал фагоцитарную теорию иммунитета. Это теория гласит, что в основе иммунной системы нашего организма лежит явление фагоцитоза: попавшие в организм бактерии уничтожаются фагоцитами (T-лимфоцитами), которые переваривают их.
В ходе эндоцитоза мембрана сильно прогибается внутрь клетки, ее края смыкаются, захватывая бактерию, пищевые частицы или жидкость внутрь клетки. Образуется везикула (пузырек), который движется к пищеварительной вакуоли или лизосоме, где происходит внутриклеточное пищеварение.
Клеточная стенка
Цитоплазма
Постоянное движение цитоплазмы поддерживает связь между органоидами клетки и обеспечивает ее целостность.
Прокариоты и эукариоты
Немембранные органоиды
Очень мелкая органелла (около 20 нм), которая была открыта после появления электронного микроскопа. Состоит из двух субъединиц: большой и малой, в состав которых входят белки и рРНК (рибосомальная РНК), синтезируемая в ядрышке.
Это органоиды движения, которые выступают над поверхностью клетки и имеют в основе пучок микротрубочек. Реснички встречаются только в клетках животных, жгутики можно обнаружить у животных, растений и бактерий.
Одномембранные органоиды
ЭПС представляет собой систему мембран, пронизывающих всю клетку и разделяющих ее на отдельные изолированные части (компартменты). Это крайне важно, так как в разных частях клетки идут реакции, которые могут помешать друг другу, что нарушит процессы жизнедеятельности.
Выделяют гладкую ЭПС и шероховатую ЭПС. Обе они выполняют функцию внутриклеточного транспорта веществ, однако между ними имеются различия. На мембранах гладкой ЭПС происходит синтез липидов, обезвреживаются вредные вещества. Шероховатая ЭПС синтезирует белок, так как имеет на мембранах многочисленные рибосомы (потому и называется шероховатой).
Модифицированные вещества упаковываются в пузырьки и могут перемещаться к мембране клетки, соединяясь с ней, они изливают свое содержимое во внешнюю среду. Можно догадаться, что комплекс Гольджи хорошо развит в клетках эндокринных желез, которые в большом количестве синтезируют и выделяют в кровь гормоны.
В комплексе Гольджи появляются первичные лизосомы, которые содержат ферменты в неактивном состоянии.
В ходе апоптоза ферменты лизосомы изливаются внутрь клетки, ее содержимое переваривается. Предполагают, что нарушение апоптоза в раковых клетках ведет к бесконтрольному росту опухоли.
Пероксисомы (микротельца) содержат окислительно-восстановительные ферменты, которые разлагают H2O2 (пероксид водорода) на воду и кислород. Если бы пероксид водорода оставался неразрушенными, это приводило бы к серьезным повреждениям клетки.
Трудно переоценить значение вакуолей в жизнедеятельности растительной клетки. Вакуоли создают осмотическое давление, придают клетке форму.
Примечательно, что по размеру вакуолей можно судить о возрасте клетки: молодые клетки имеют вакуоли небольшого размера, а в старых клетках вакуоли могут настолько увеличиваться, что оттесняют ядро и остальные органоиды на периферию.
Двумембранные органоиды
Оболочка ядра состоит из двух мембран и пронизана большим количеством ядерных пор, через которые происходит сообщение между кариоплазмой и цитоплазмой. Главными функциями ядра является хранение, защита и передача наследственного материала дочерним клеткам.
Замечу, что хромосомы видны только в момент деления клетки. Хромосомы представляют собой сильно спирализованные молекулы ДНК, связанные с белками.
Хромосомы отличаются друг от друга по строению, форме, размерам. Совокупность всех признаков (форма, число, размер) хромосом называется кариотип. Кариотип может быть представлен по-разному: существует кариотип вида, особи, клетки.
В связи с этим, митохондрия считается полуавтономным органоидом. Вероятнее всего, изначально митохондрии были самостоятельными организмами, однако со временем вступили в симбиоз с эукариотами и стали частью клетки.
Так же, как и митохондрии, пластиды относятся к полуавтономным органоидам: в них имеется кольцевидная ДНК (находится в нуклеоиде), рибосомы.
Пластиды, которые содержат пигменты каратиноиды в различных сочетаниях. Сочетание пигментов обуславливает красную, оранжевую или желтую окраску. Находятся в плодах, листьях, лепестках цветков.
Хромопласты могут развиваться из хлоропластов: во время созревания плодов хлоропласты теряют хлорофилл и крахмал, в них активируется биосинтез каротиноидов.
Не содержат пигментов, образуются в запасающих частях растения (клубни, корневища). В лейкопластах накапливается крахмал, липиды (жиры), пептиды (белки). На свету лейкопласты могут превращаться в хлоропласты и запускать процесс фотосинтеза.
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Тест по биологии для проверки знаний учащихся 6-11 классов по теме:
Выберите 1 правильный ответ:
А1. Р. Гук впервые увидел под микроскопом и описал клетки:
3) клубня картофеля
А2. Основная функция лизосомы в клетке – это:
1) внутриклеточное пищеварение
3) образование молекул АТФ
А3. Синтез белка в прокариотической клетке происходит:
1) на рибосомах в ядре
2)на рибосомах в цитоплазме
3) в клеточной стенке
4) на внешней поверхности цитоплазматической мембраны.
1) в них клетка имеется ядро, окруженное двойной мембраной
2) они не имеют тканей
3) размножаются спорами
4) их клетки не имеют пластид
А5. Синтез белка происходит в:
1) гранулярном эндоплазматическом ретикулуме
2) гладком эндоплазматическом ретикулуме
А6. Клетки растений в отличие от клеток животных не способны:
1) осуществлять дыхание
3) осуществлять фотосинтез
А7. Клетка имеет жгутик у:
А8. В аппарате Гольджи образуются:
А9. Митохондрии отсутствуют в клетках
А10. К неклеточным формам жизни относится:
А11. Способностью к фотосинтезу обладают:
А12. Клетки растений, также как и клетки животных:
2) имеют целлюлозную клеточную стенку
3) способы к фагоцитозу
4) содержат хлоропласты
А13. Растительная клетка в отличие от клетки гриба:
1) содержит рибосомы
2)имеет плазматическую мембрану
3) содержит пластиды
4) содержит вакуоли.
А14. Клетка бактерий в отличие от клетки животных:
1) не содержит рибосом
2) не имеет внешней мембраны
3) имеет внешнюю мембрану
4) имеет клеточную стенку
А15. Двумембранными органоидами являются:
А16. Процесс синтеза белка осуществляют клеточные органоиды, которые называются:
А17. Животные клетки в отличие от растительных способны к:
А18. В клетках бактерий отсутствуют:
1) цитоплазма и внешняя мембрана
А19. Для клеток всех живых организмов характерно наличие:
3) плазматической мембраны
4) клеточной стенки
А20. Каналы эндоплазматической сети ограничены:
3) двумя мембранами
А21. Бактерии в отличие от животных клеток имеют:
1) клеточную стенку
3) специализированный органы размножения
А22. Основные постулаты «клеточной теории» сформулировали:
А23. Двухмембранные органоиды клетки, имеющие складки внутренней мембраны – кристы, называются:
3) эндоплазматическая сеть
А24. Неклеточной формой жизни является:
3) сине-зеленая водоросль
А25. Органоиды, в которых осуществляется фотосинтез, называются:
А26. К эукариотам не относится:
1) инфузория туфелька
А27. Двухмембранный органоид, встречающийся только в растительных клетках, называется:
3) эндоплазматическая сеть
А28. Клеточный центр обнаружен в клетках
3) всех животных и низших растений
А29. Бактерии как и растения имеют:
4) клеточную стенку
А30. Клетки грибов в отличие от клеток животных имеют:
1) обособленное ядро
2) способность к фотосинтезу
3)Хитиновую клеточную стенку
4) способность к синтезу белка
А31. Систему одномембранных цистерн и отшнуровывающихся от них пузырьков называют:
2) эндоплазматическая сеть
А32. Функцией ядра является:
1) образование лизосом и митохондрий
2)защита клетки от вредных веществ
3)синтез и транспорт белков, жиров и углеводов
4) хранение генетической информации
А33. Термин клетка в науку ввел
А34. Синтез белка в клетке осуществляют
А35. Рибосомы в клетках эукариот расположены
2) в цитоплазме на мембранах гранулярной ЭПС
3) в цитоплазме, на мембранах гранулярной ЭПС, в митохондриях и хлоропластах
4)на мембранах гранулярной ЭПС
А36. Клетки растений в отличие от грибов имеют:
1) хитиновую клеточную стенку
2) обособленное ядро
4) способность к размножению
А37. Содержимое клеточного ядра называется:
А38.Новые митохондрии образуются в клетке в результате
1) деления и роста других митохондрий
2) деления и роста лизосом
3) синтеза, протекающего в ядрышке
4) выпячивания мембран аппарата Гольджи
А39. Клетки животных в отличие от клеток растений имеют способность к
А40. Лизосомы образуются
1) путем самостоятельного деления
3) на ядерной мембране
4)на аппарате Гольджи
А41. Какой органоид связывает клетку в единое целое, осуществляет транспорт веществ, участвует в синтезе белков, жиров, сложных углеводов?
1) эндоплазматическая сеть
2) наружная клеточная мембрана
3) комплекс Гольджи
А42. Каждая клетка появляется
1) из бесструктурного межклеточного вещества
2) путем деления материнской клетки
3) путем самозарождения из органических веществ
4) за счет клеточных стенок соседних клеток
А43. В состав рибосомы входит
1) участок ДНК и белки
2)т-РНК и участок ДНК
4) и – РНК, р-РНК и ДНК
А44. Все живые организмы объединяет:
1) клеточное строение
2) способность к фотосинтезу
3) наличие ядра в клетке
4) способность к движению
А45. Цитоплазма бактерий не содержит
2) фотосинтетических мембран
А 46. Сходство между животными и грибами состоит в способности
2) использовать для питания готовые органические вещества
3)синтезировать клеточную стенку из хитина
4) накапливать запасной углевод-крахмал.
А47. Бактериальная клетка не имеет
2) плазматической мембраны
3) обособленного ядра
А48. К эукариотам относится
2) кишечная палочка
3) дизентерийная амеба
4) холерный вибрион
А 49. Клеточное строение всех организмов свидетельствует о
1) способности к неограниченному росту
2) наличии хлоропластов
3) единстве происхождения
4) одинаковом наборе органоидов в клетке.
Ответы на вопросы теста:
Курс повышения квалификации
Дистанционное обучение как современный формат преподавания
Курс повышения квалификации
Современные педтехнологии в деятельности учителя
Курс повышения квалификации
Интерактивные технологии в обучении и воспитании
Тест для проверки знаний учащихся по теме «Клетка» (6-11 классы) предусмотрен как рабочий материал, который может быть использован педагогом на этапе закрепления знаний учащихся после изучения темы, так и в качестве контроля знаний, умений и навыков учащихся на базовом уровне знаний по теме. Материалы теста могут быть использованы как тренеровочный материал для подготовки к государственной итоговой аттестации в форме единого государственного экзамена по предмету биология. Тестовые задания содержат один правильный вариант ответа из предложенных вариантов.
Номер материала: 180647
Международная дистанционная олимпиада Осень 2021
Не нашли то что искали?
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
В школе в Пермском крае произошла стрельба
Время чтения: 1 минута
У ямальских школьников на уроках начнут забирать телефоны
Время чтения: 1 минута
Школьников не планируют переводить на удаленку после каникул
Время чтения: 1 минута
РАО учредит научно-образовательный центр для подготовки научных кадров
Время чтения: 1 минута
Минпросвещения намерено включить проверку иллюстраций в критерии экспертизы учебников
Время чтения: 1 минута
ВШЭ перейдет на удаленку до конца года
Время чтения: 1 минута
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.
