Загальний план будови рослинної та тваринної клітин. Органоїди рослинної клітини та їх функції Будова рослинної та тваринної клітини

Ті, що мають істинне , що містить ДНК і відокремлено від інших клітинних структур ядерною мембраною. Обидва типи клітин мають подібні процеси розмноження (поділу), які включають мітоз та мейоз.

Тварини та рослинні клітини отримують енергію, яку вони використовують для зростання і підтримки нормального функціонування в процесі . Також характерною для обох типів клітин є наявність клітинних структур, відомих як , які спеціалізовані для виконання конкретних функцій, необхідних для нормальної роботи. Тварини та рослинні клітини поєднує наявність ядра, ендоплазматичного ретикулуму, цитоскелета та . Незважаючи на схожі характеристики тварин та рослинних клітин, вони також мають безліч відмінностей, які розглянуті нижче.

Основні відмінності в клітинах тварин та рослин

Схема будови тваринної та рослинної клітин

Розмір:клітини тварин, як правило, менші, ніж рослинні клітини. Розмір тварин клітин коливається від 10 до 30 мікрометрів завдовжки, а клітин рослин - від 10 до 100 мікрометрів.
Форма:клітини тварин бувають різних розмірів і мають округлі чи неправильні форми. Рослинні клітини більш схожі за розміром і мають форму прямокутника або куба.
Зберігання енергії:тваринні клітини зберігають енергію як складного вуглеводного глікогену. Рослинні клітини зберігають енергію як крохмалю.
Білки:з 20 амінокислот, необхідних для синтезу білків, лише 10 виробляються природним чином у клітинах тварин. Інші так звані незамінні амінокислоти виходять із їжі. Рослини здатні синтезувати всі 20 амінокислот.
Диференціація:у тварин тільки стовбурові клітини здатні перетворюватися на інші. Більшість типів рослинних клітин здатні диференціюватися.
Зріст:клітини тварин збільшуються у розмірах, збільшуючи кількість клітин. Рослинні клітини переважно збільшують розмір клітин, стаючи більшими. Вони ростуть, накопичуючи більше води у центральній вакуолі.
: клітин тварин немає клітинної стінки, але є клітинна мембрана. Клітини рослин мають клітинну стінку, що складається із целюлози, а також клітинної мембрани.
: клітини тварин містять ці циліндричні структури, які організують складання мікротрубочок під час поділу клітин. Клітини рослин зазвичай містять центріолі.
Вії:зустрічаються у клітинах тварин, але, як правило, відсутні у рослинних клітинах. Вії - це мікротрубочки, які забезпечують клітинну локомоцію.
Цитокінез:поділ цитоплазми при , відбувається в клітинах тварин, коли утворюється спайна борозна, яка затискає клітинну мембрану навпіл. У цитокінез рослинних клітин утворюється клітинна пластинка, що розділяє клітину.
Гліксісоми:ці структури не зустрічаються в тваринних клітинах, але присутні у рослинних. Гліксисоми допомагають розщеплювати ліпіди на цукру, особливо в насіння, що проростає.
: клітини тварин мають лізосоми, які містять ферменти, що перетравлюють клітинні макромолекули. Рослинні клітини рідко містять лізосоми, оскільки вакуоля рослини обробляє деградацію молекули.
Пластиди:у тварин клітинах немає пластид. Рослинні клітини мають такі пластиди, як , необхідні для .
Плазмодесми:клітини тварин не мають плазмодесм. Рослинні клітини містять плазмодесми, які є пори між стінками, що дозволяють молекулам та комунікаційним сигналам проходити між окремими клітинами рослин.
: тваринні клітини можуть мати багато дрібних вакуолей. Клітини рослин містять велику центральну вакуоль, яка може становити до 90% обсягу клітини.

Прокаріотичні клітини

Еукаріотичні клітини тварин і рослин також відрізняються від прокаріотів, таких як . Прокаріоти зазвичай є одноклітинними організмами, тоді як тварини та рослинні клітини зазвичай багатоклітинні. Еукаріоти складніші і більше, ніж прокаріоти. До клітин тварин і рослин належать багато органел, не виявлені в прокаріотичних клітинах. Прокаріоти не мають істинного ядра, оскільки ДНК не міститься в мембрані, а згорнута в ділянці, яка називається нуклеоїдом. У той час як тваринні та рослинні клітини розмножуються мітозом або мейозом, прокаріоти найчастіше розмножуються за допомогою поділу або дроблення.

Інші еукаріотичні організми

Клітини рослин та тварин не є єдиними типами еукаріотичних клітин. Протести (наприклад, евглена та амеба) та гриби (наприклад, гриби, дріжджі та пліснява) – два інші приклади еукаріотичних організмів.

На зорі розвитку життя Землі всі клітинні форми були представлені бактеріями. Вони всмоктували органічні речовини, розчинені у первинному океані через поверхню тіла.

Згодом деякі бактерії пристосувалися виробляти органічні речовини з неорганічних. Для цього вони використали енергію сонячного світла. Виникла перша екологічна система, у якій ці організми були виробниками. Внаслідок цього в атмосфері Землі з'явився кисень, що виділяється цими організмами. З його допомогою можна з тієї ж їжі отримати набагато більше енергії, а додаткову енергію використовувати на ускладнення будови тіла: поділ тіла на частини.

Одне з важливих досягнень життя – поділ ядра та цитоплазми. У ядрі міститься спадкова інформація. Спеціальна мембрана довкола ядра дозволила захистити від випадкових пошкоджень. При необхідності цитоплазма отримує з ядра команди, що спрямовують життєдіяльність та розвиток клітини.

Організми, у яких ядро відокремлено від цитоплазми, утворили надцарство ядерних (до них належать рослини, гриби, тварини).

Таким чином, клітина – основа організації рослин та тварин – виникла та розвинулася в ході біологічної еволюції.

Навіть не озброєним оком, а ще краще під лупою можна бачити, що м'якоть зрілого кавуна складається з дуже дрібних крупинок, або зернят. Це клітини — найдрібніші «цеглинки», з яких складаються тіла всіх живих організмів, у тому числі рослинних.

Життя рослини здійснюється з'єднаною діяльністю її клітин, що створюють єдине ціле. При багатоклітинності частин рослини існує фізіологічне розмежування їх функцій, спеціалізація різних клітин залежно від розташування їх у тілі рослини.

Рослинна клітина відрізняється від тварин тим, що має щільну оболонку, що покриває внутрішній вміст з усіх боків. Клітина не є плоскою (як її прийнято зображати), вона швидше за все схожа на дуже маленький пухирець, наповнений слизовим вмістом.

Будова та функції рослинної клітини

Розглянемо клітину як структурно-функціональну одиницю організму. Зовні клітина вкрита щільною клітинною стінкою, в якій є тонші ділянки - пори. Під нею знаходиться дуже тонка плівка – мембрана, що покриває вміст клітини – цитоплазму. У цитоплазмі є порожнини вакуолі, заповнені клітинним соком. У центрі клітини або біля клітинної стінки розташоване щільне тільце - ядро з ядерцем. Від цитоплазми ядро відокремлено ядерною оболонкою. По всій цитоплазмі розподілені дрібні тільця - пластиди.

Будова рослинної клітини

Будова та функції органоїдів рослинної клітини

Органоїд	Малюнок	Опис	Функція	Особливості
Клітинна стінка чи плазматична мембрана		Безбарвна, прозора та дуже міцна	Пропускає в клітину та випускає з клітини речовини.	Клітинна мембрана напівпроникна
Цитоплазма		Густа тягуча речовина	У ній розташовуються всі інші частини клітини	Знаходиться у постійному русі
Ядро (важлива частина клітини)		Округле або овальне	Забезпечує передачу спадкових властивостей дочірнім клітинам під час поділу	Центральна частина клітини
		Сферичної чи неправильної форми	Бере участь у синтезі білка
		Резервуар, відокремлений від цитоплазми мембраною. Містить клітинний сік	Накопичуються запасні поживні речовини та продукти життєдіяльності непотрібні клітині.	У міру зростання клітини дрібні вакуолі зливаються в одну велику (центральну) вакуолю.
Пластиди		Хлоропласти	Використовують світлову енергію сонця та створюють органічні з неорганічних.	Форма дисків, відмежованих від цитоплазми подвійною мембраною
		Хромопласти	Утворюються внаслідок накопичення каротиноїдів	Жовті, оранжеві чи бурі
		Лейкопласти	Безбарвні пластиди
Ядерна оболонка		Складається з двох мембран (зовнішня та внутрішня) з порами	Відмежовує ядро від цитоплазми	Дає можливість здійснюватися обміну між ядром та цитоплазмою

Жива частина клітини - це обмежена мембраною, упорядкована, структурована система біополімерів та внутрішніх мембранних структур, що беруть участь у сукупності метаболічних та енергетичних процесів, що здійснюють підтримку та відтворення всієї системи в цілому.

Важливою особливістю є те, що в клітині немає відкритих мембран із вільними кінцями. Клітинні мембрани завжди обмежують порожнини чи ділянки, закриваючи їх із усіх боків.

Сучасна узагальнена схема рослинної клітини

Плазмалема(зовнішня клітинна мембрана) – ультрамікроскопічна плівка товщиною 7,5 нм., що складається з білків, фосфоліпідів та води. Це дуже еластична плівка, що добре змочується водою і швидко відновлює цілісність після пошкодження. Має універсальну будову, тобто типову для всіх біологічних мембран. У рослинних клітин зовні від клітинної мембрани знаходиться міцна, що створює зовнішню опору та підтримує форму клітини клітинна стінка. Вона складається з клітковини (целюлози) – нерозчинного у воді полісахариду.

Плазмодесмирослинної клітини, являють собою субмікроскопічні канальці, що пронизують оболонки та вистелені плазматичною мембраною, яка таким чином переходить з однієї клітини до іншої, не перериваючись. З їхньою допомогою відбувається міжклітинна циркуляція розчинів, містять органічні поживні речовини. За ними йде передача біопотенціалів та іншої інформації.

Часомназивають отвори у вторинній оболонці, де клітини поділяють лише первинна оболонка та серединна платівка. Ділянки первинної оболонки і серединну платівку, що розділяють пори суміжних клітин, що сусідять, називають поровою мембраною або замикаючою плівкою пори. Плівку, що замикає, пори пронизують плазмодесменные канальці, але наскрізного отвору в порах зазвичай не утворюється. Пори полегшують транспорт води та розчинених речовин від клітини до клітини. У стінках сусідніх клітин, як правило, одна проти іншої, утворюються пори.

Клітинна оболонкамає добре виражену відносно товсту оболонку полісахаридної природи. Оболонка рослинної клітини – продукт діяльності цитоплазми. У її освіті активну участь бере апарат Гольджі та ендоплазматична мережа.

Будова клітинної мембрани

Основу цитоплазми становить її матрикс, або гіалоплазма, - складна безбарвна, оптично прозора колоїдна система, здатна до оборотних переходів із золю в гель. Найважливіша роль гіалоплазми полягає в поєднанні всіх клітинних структур в єдину систему та забезпечення взаємодії між ними у процесах клітинного метаболізму.

Гіалоплазма(або матрикс цитоплазми) становить внутрішнє середовище клітини. Складається з води та різних біополімерів (білків, нуклеїнових кислот, полісахаридів, ліпідів), з яких основну частину складають білки різної хімічної та функціональної специфічності. У гіалоплазмі містяться також амінокислоти, моноцукри, нуклеотиди та інші низькомолекулярні речовини.

Біополімери утворюють з водою колоїдне середовище, яке в залежності від умов може бути щільним (у формі гелю) або більш рідким (у формі золю), як у всій цитоплазмі, так і в окремих її ділянках. У гіалоплазмі локалізуються та взаємодіють між собою та середовищем гіалоплазми різні органели та включення. При цьому розташування їх найчастіше специфічне для певних типів клітин. Через біліпідну мембрану гіалоплазма взаємодіє із позаклітинним середовищем. Отже, гіалоплазма є динамічним середовищем і відіграє важливу роль у функціонуванні окремих органел та життєдіяльності клітин у цілому.

Цитоплазматичні утворення – органели

Органели (органоїди) – структурні компоненти цитоплазми. Вони мають певну форму та розміри, є обов'язковими цитоплазматичними структурами клітини. За їх відсутності чи пошкодження клітина зазвичай втрачає здатність до подальшого існування. Багато з органоїдів здатні до поділу та самовідтворення. Розміри їх настільки малі, що можна бачити лише у електронний мікроскоп.

Ядро

Ядро - найпомітніша і зазвичай найбільша органела клітини. Воно вперше було докладно досліджено Робертом Броуном у 1831 році. Ядро забезпечує найважливіші метаболічні та генетичні функції клітини. За формою воно досить мінливе: може бути кулястим, овальним, лопатевим, лінзовидним.

Ядро відіграє значну роль у житті клітини. Клітина, з якої видалили ядро, не виділяє більше оболонку, перестає рости та синтезувати речовини. У ній посилюються продукти розпаду та руйнування, внаслідок цього вона швидко гине. Утворення нового ядра з цитоплазми немає. Нові ядра утворюються лише розподілом чи дробленням старого.

Внутрішній вміст ядра становить каріолімфа (ядерний сік), що заповнює простір між структурами ядра. У ньому знаходиться одне або кілька ядерців, а також значна кількість молекул ДНК, з'єднаних зі специфічними білками - гістонами.

Будова ядра

Ядрішко

Ядро - як і цитоплазма, містить переважно РНК і специфічні білки. Найважливіша його функція у тому, що у ньому відбувається формування рибосом, які здійснюють синтез білків у клітині.

Апарат Гольджі

Апарат Гольджі – органоїд, що має універсальне поширення у всіх різновидах еукаріотичних клітин. Є багатоярусною системою плоских мембранних мішечків, які по периферії потовщуються і утворюють пухирчасті відростки. Він найчастіше розташований поблизу ядра.

Апарат Гольджі

До складу апарату Гольджі обов'язково входить система дрібних бульбашок (везикул), які відшнуровуються від потовщених цистерн (диски) і розташовуються на периферії цієї структури. Ці бульбашки грають роль внутрішньоклітинної транспортної системи специфічних секторних гранул, можуть бути джерелом клітинних лізосом.

Функції апарату Гольджі полягають також у накопиченні, сепарації та виділенні за межі клітини за допомогою бульбашок продуктів внутрішньоклітинного синтезу, продуктів розпаду, токсичних речовин. Продукти синтетичної діяльності клітини, а також різні речовини, що надходять у клітину з навколишнього середовища каналами ендоплазматичної мережі, транспортуються до апарату Гольджі, накопичуються в цьому органоїді, а потім у вигляді крапель або зерен надходять у цитоплазму і або використовуються самою клітиною, або виводяться назовні. . У рослинних клітинах Апарат Гольджі містить ферменти синтезу полісахаридів та сам полісахаридний матеріал, який використовується для побудови клітинної оболонки. Припускають, що він бере участь у освіті вакуолей. Апарат Гольджі був названий так на честь італійського вченого Камілло Гольджі, який вперше виявив його в 1897 році.

Лізосоми

Лізосоми є дрібними бульбашками, обмежені мембраною основна функція яких - здійснення внутрішньоклітинного травлення. Використання лізосомного апарату відбувається при проростанні насіння рослини (гідроліз запасних поживних речовин).

Будова лізосоми

Мікротрубочки

Мікротрубочки - мембранні, надмолекулярні структури, що складаються з білкових глобул, що розташовані спіральними або прямолінійними рядами. Мікротрубочки виконують переважно механічну (рухову) функцію, забезпечуючи рухливість та скорочуваність органоїдів клітини. Розташовуючись у цитоплазмі, вони надають клітині певної форми і забезпечують стабільність просторового розташування органоїдів. Мікротрубочки сприяють переміщенню органоїдів у місця, що визначаються фізіологічними потребами клітини. Значна кількість цих структур розташована в плазмалеммі, поблизу клітинної оболонки, де вони беруть участь у формуванні та орієнтації целюлозних мікрофібрил оболонок рослинних клітин.

Будова мікротрубочки

Вакуоль

Вакуоль - найважливіша складова частина рослинних клітин. Вона є своєрідною порожниною (резервуар) у масі цитоплазми, заповнену водним розчином мінеральних солей, амінокислот, органічних кислот, пігментів, вуглеводів і відокремлену від цитоплазми вакуолярною мембраною — тонопластом.

Цитоплазма заповнює всю внутрішню порожнину лише у наймолодших рослинних клітин. Із зростанням клітини істотно змінюється просторове розташування спочатку суцільної маси цитоплазми: у неї з'являються заповнені клітинним соком невеликі вакуолі, і вся маса стає ніздрюватою. При подальшому зростанні клітини окремі вакуолі зливаються, відтісняючи до периферії прошарку цитоплазми, в результаті чого у сформованій клітині знаходиться зазвичай одна велика вакуоля, а цитоплазма з усіма органелами розташовуються біля оболонки.

Водорозчинні органічні та мінеральні сполуки вакуолей зумовлюють відповідні осмотичні властивості живих клітин. Цей розчин певної концентрації є своєрідним осмотичним насосом для регульованого проникнення в клітину та виділення з неї води, іонів та молекул метаболітів.

У комплексі із шаром цитоплазми та її мембранами, що характеризуються властивостями напівпроникності, вакуоль утворює ефективну осмотичну систему. Осмотично обумовленими є такі показники живих рослинних клітин, як осмотичний потенціал, сила, що смокче, і тургорний тиск.

Будова вакуолі

Пластиди

Пластиди - найбільші (після ядра) цитоплазматичні органоїди, властиві лише клітин рослинних організмів. Вони не знайдені лише у грибів. Пластиди відіграють важливу роль обміні речовин. Вони відокремлені від цитоплазми подвійною мембранною оболонкою, а деякі їх типи мають добре розвинену та впорядковану систему внутрішніх мембран. Усі пластиди єдині за походженням.

Хлоропласти- Найбільш поширені та найбільш функціонально важливі пластиди фотоавтотрофних організмів, які здійснюють фотосинтетичні процеси, що призводять зрештою до утворення органічних речовин та виділення вільного кисню. Хлоропласти вищих рослин мають складну внутрішню будову.

Будова хлоропласту

Розміри хлоропластів у різних рослин неоднакові, але середньому діаметр їх становить 4-6 мкм. Хлоропласти здатні пересуватися під впливом руху цитоплазми. Крім того, під впливом освітлення спостерігається активне пересування хлоропластів амебоподібного типу до джерела світла.

Хлорофіл - основна речовина хлоропластів. Завдяки хлорофілу зелені рослини здатні використовувати світлову енергію.

Лейкопласти(Безбарвні пластиди) являють собою чітко позначені тільця цитоплазми. Розміри їх дещо менші, ніж розміри хлоропластів. Більш і одноманітна та його форма, наближающая до сферичної.

Будова лейкопласту

Зустрічаються у клітинах епідермісу, бульбах, кореневищах. При освітленні дуже швидко перетворюються на хлоропласти з відповідною зміною внутрішньої структури. Лейкопласти містять ферменти, за допомогою яких із надлишків глюкози, утвореної в процесі фотосинтезу, в них синтезується крохмаль, основна маса якого відкладається в тканинах, що запасають, або органах (клубнях, кореневищах, насінні) у вигляді крохмальних зерен. У деяких рослин у лейкопластах відкладаються жири. Резервна функція лейкопластів зрідка проявляється у освіті запасних білків у вигляді кристалів чи аморфних включень.

ХромопластиНайчастіше є похідними хлоропластів, зрідка — лейкопластів.

Будова хромопласту

Дозрівання плодів шипшини, перцю, помідорів супроводжується перетворенням хлоро- або лейкопластів клітин м'якоті на каратиноїдопласти. Останні містять переважно жовті пластидні пігменти - каратиноїди, які при дозріванні інтенсивно синтезуються в них, утворюючи забарвлені ліпідні краплі, тверді глобули або кристали. Хлорофіл при цьому руйнується.

Мітохондрії

Мітохондрії — органели, характерні більшості клітин рослин. Мають мінливу форму паличок, зернят, ниток. Відкриті у 1894 році Р. Альтманом за допомогою світлового мікроскопа, а внутрішню будову було вивчено пізніше за допомогою електронного.

Будова мітохондрії

Мітохондрії мають двомембранну будову. Зовнішня мембрана гладка, внутрішня утворює різної форми вирости – трубочки у рослинних клітинах. Простір усередині мітохондрії заповнений напіврідким вмістом (матриксом), куди входять ферменти, білки, ліпіди, солі кальцію та магнію, вітаміни, а також РНК, ДНК та рибосоми. Ферментативний комплекс мітохондрій прискорює роботу складного та взаємопов'язаного механізму біохімічних реакцій, внаслідок яких утворюється АТФ. У цих органелл здійснюється забезпечення клітин енергією - перетворення енергії хімічних зв'язків поживних речовин в макроергічні зв'язки АТФ в процесі клітинного дихання. Саме в мітохондріях відбувається ферментативне розщеплення вуглеводів, жирних кислот, амінокислот зі звільненням енергії та подальшим перетворенням її на енергію АТФ. Накопичена енергія витрачається на ростові процеси, нові синтези тощо. буд. Мітохондрії розмножуються розподілом і живуть близько 10 днів, після чого зазнають руйнації.

Ендоплазматична мережа

Ендоплазматична мережа - мережа каналів, трубочок, бульбашок, цистерн, розташованих усередині цитоплазми. Відкрита в 1945 році англійським ученим К. Портером, є системою мембран, що мають ультрамікроскопічну будову.

Будова ендоплазматичної мережі

Вся мережа об'єднана в єдине ціле із зовнішньою клітинною мембраною ядерної оболонки. Розрізняють ЕПС гладку та шорстку, що несе на собі рибосоми. На мембранах гладкої ЕПС знаходяться ферментні системи, що беруть участь у жировому та вуглеводному обміні. Цей тип мембран переважає в клітинах насіння, багатих запасними речовинами (білками, вуглеводами, маслами), рибосоми прикріплюються до мембрани гранулярної ЕПС, і під час синтезу білкової молекули поліпептидний ланцюжок з рибосомами занурюється в канал ЕПС. Функції ендоплазматичної мережі дуже різноманітні: транспорт речовин як усередині клітини, і між сусідніми клітинами; розподіл клітини на окремі секції, в яких одночасно проходять різні фізіологічні процеси та хімічні реакції.

Рибосоми

Рибосоми - немембранні клітинні органоїди. Кожна рибосома складається з двох не однакових за розміром частинок і може ділитися на два фрагменти, які продовжують зберігати здатність синтезувати білок після об'єднання цілу рибосому.

Будова рибосоми

Рибосоми синтезуються в ядрі, потім залишають його, переходячи в цитоплазму, де прикріплюються до зовнішньої поверхні мембран ендоплазматичної мережі або розміщуються вільно. Залежно від типу синтезованого білка рибосоми можуть функціонувати поодинці або поєднуватися в комплекси - полірибосоми.

Найменшою частиною організму є клітина, вона здатна існувати самостійно і має ознаки живого організму. У цій статті ми дізнаємося, яку будову має рослинна клітина, коротко розповімо про її функції та особливості.

Будова клітини рослини

У природі існують як одноклітинні рослини, і багатоклітинні. Наприклад, у підводному світі можна зустріти одноклітинні водорості, які мають усі функції притаманні живому організму.

Багатоклітинна особина – це не просто набір клітин, а єдиний організм, здатний утворювати різні тканини, органи, які взаємодіють один з одним.

Будова рослинної клітини у всіх рослин однакова і складається з тих самих компонентів. Її склад наступний:

оболонка (пластинка, міжклітинник, плазмодесми та плазмолеми, тонопласт);
вакуолі;
цитоплазма (мітохондрії; хлоропласти та інші органоїди);
ядро (ядерна оболонка, ядерце, хроматин).

Мал. 1. Будова клітини рослини.

На відміну від тварини, рослинна клітина має особливу целюлозну оболонку, вакуолю та пластиди.

Вивчення будови та функцій рослинної клітини показало, що:

ТОП-4 статтіякі читають разом з цією

найбільшою частиною в організмі є ядро , що відповідає за всі процеси, що відбуваються. Воно містить спадкову інформацію, що передається з покоління до покоління. Від інших органоїдів відокремлює ядро ядерну оболонку;
безбарвна в'язка речовина, яка наповнює клітину, називається цитоплазмою . Саме в ній знаходяться усі органоїди;
під клітинною стінкою знаходиться мембрана (тонопласт) яка відповідає за обмін речовин. Це тоненька плівка, що відокремлює оболонку від цитоплазми;
клітинна стінка досить міцна, оскільки до її складу входить целюлоза. Тому функціями стінки є захист та надання форми;
маленькими складовими компонентами є пластиди .
Вони можуть бути кольоровими чи безбарвними. Так, наприклад, хлоропласти мають зелений колір, саме в них відбувається процес фотосинтезу;
внутрішня порожнина, заповнена соком, називається вакуоллю . Розмір її залежить від віку організму: що він старший, то більше вакуоль. До складу соку входить водний розчин мінеральних солей та органічних речовин. Він містить різні цукру, ферменти, мінеральні кислоти та солі, білки та пігменти;

Мал. 2. Зміни розміру вакуолі у разі зростання рослини.

мітохондрії здатні пересуватися разом із цитоплазмою, їх основна роль - обмін речовин. Саме тут відбувається процес дихання та утворення АТФ;
апарат Гольджі може мати різні форми (диски, палички, зернятка). Його роль - накопичення та виведення непотрібних речовин;
рибосоми синтезують білок. Знаходяться вони в цитоплазмі, ядрі, мітохондріях, пластидах.

Клітинну будову рослин вчені відкрили ще XVII столітті. Клітини апельсинової м'якоті видно неозброєним оком, але найчастіше розглянути рослинний організм можна під мікроскопом.

Мал. 3. Будова апарату Гольджі.

Особливості рослинного організму

Дослідження різноманітності царства рослин виявило такі особливості:

на відміну від інших живих організмів, рослини мають вакуолю, яка зберігає всі поживні та корисні речовини, розщеплює старі органели, що віджили, і білки;
Клітинна стінка за своїм складом відрізняється від грибного хітину та стінок бактерій. До її складу входить целюлоза, пектин та лігнін;
зв'язок між клітинами здійснюється за допомогою плазмодесм – так звані пори у клітинній стінці;
пластиди є лише у рослинному організмі. Крім хлоропластів, це можуть бути лейкопласти, які діляться на два види: одні з них запасають жири, інші - крохмаль. А також хромопласти, які синтезують та зберігають пігменти;
на відміну тваринного організму, рослинної клітини немає центриолей.

Що ми дізналися?

Будучи найменшою частиною всього організму, клітина може існувати самостійно. Вона забезпечує роботу різних тканин та життєво важливих органів. Відмінними компонентами інших особин живої природи є будова клітинної стінки, наявність пластид і вакуолей. Кожен органоїд має функції, без виконання яких неможливе функціонування всього організму загалом.

Тест на тему

Оцінка доповіді

Середня оцінка: 4.3. Усього отримано оцінок: 1130.

Клітини тварин і рослин, як багатоклітинних, і одноклітинних, у принципі подібні за своєю будовою. Відмінності в деталях будови клітин пов'язані з їхньою функціональною спеціалізацією.

Основними елементами всіх клітин є ядро та цитоплазма. Ядро має складну будову, що змінюється на різних фазах клітинного поділу або циклу. Ядро клітини, що не ділиться, займає приблизно 10-20% її загального обсягу. Воно складається з каріоплазми (нуклеоплазми), одного або кількох ядерців (нуклеол) та ядерної оболонки. Каріоплазма являє собою ядерний сік або каріолімфу, в якій знаходяться нитки хроматину, що утворюють хромосоми.

Основні властивості клітини:

обмін речовин
чутливість
здатність до розмноження

Клітина живе у внутрішньому середовищі організму – кров, лімфа та тканинна рідина. Основними процесами у клітині є окислення, гліколіз – розщеплення вуглеводів без кисню. Проникність клітини вибіркова. Вона визначається реакцією на високу чи низьку концентрацію солей, фаго- та піноцитоз. Секреція – утворення та виділення клітинами слизоподібних речовин (муцин та мукоїди), що захищають від пошкодження та беруть участь в утворенні міжклітинної речовини.

Види рухів клітини:

амебоїдне (ложноніжки) - лейкоцити та макрофаги.
ковзне - фібробласти
джгутиковий тип – сперматозоїди (війки та джгутики)

Розподіл клітин:

непряме (мітоз, каріокінез, мейоз)
пряме (амітоз)

При мітоз ядерна речовина розподіляється рівномірно між дочірніми клітинами, т.к. хроматин ядра концентрується в хромосомах, які розщеплюються на дві хроматиди, що розходяться у дочірні клітини.

Структури живої клітини

Хромосоми

Обов'язковими елементами ядра є хромосоми, що мають специфічну хімічну та морфологічну структуру. Вони беруть активну участь в обміні речовин у клітині та мають пряме відношення до спадкової передачі властивостей від одного покоління до іншого. Слід, проте, пам'ятати, що, хоча спадковість і забезпечується всієї клітиною як єдиної системою, ядерні структури, саме хромосоми, займають у своїй особливе місце. Хромосоми, на відміну від органел клітини, є унікальними структурами, що характеризуються сталістю якісного та кількісного складу. Вони не можуть взаємозамінювати одне одного. Незбалансованість хромосомного набору клітини призводить до її загибелі.

Цитоплазма

Цитоплазма клітини виявляє дуже складну будову. Введення методики тонких зрізів та електронної мікроскопії дозволило побачити тонку структуру основної цитоплазми. Встановлено, що остання складається з паралельно розташованих складних структур, що мають вигляд пластинок та канальців, на поверхні яких розташовуються дрібні гранули діаметром 100-120 Å. Ці утворення названо ендоплазматичним комплексом. До складу цього комплексу включені різні диференційовані органоїди: мітохондрії, рибосоми, апарат Гольджі, у клітинах нижчих тварин та рослин – центросоми, тварин – лізосоми, у рослин – пластиди. Крім того, цитоплазма виявляється цілий ряд включень, що беруть участь в обміні речовин клітини: крохмаль, крапельки жиру, кристали сечовини і т.д.

Мембрана

Клітина оточена плазматичною мембраною (від латів. «Мембрана» – шкірка, плівка). Її функції дуже різноманітні, але основна – захисна: вона захищає внутрішній вміст клітин від впливів довкілля. Завдяки різним виростам, складкам на поверхні мембрани клітини міцно з'єднуються між собою. Мембрана пронизана спеціальними білками, якими можуть переміщатися певні речовини, необхідні клітині чи підлягають видаленню з неї. Таким чином, через мембрану здійснюється обмін речовин. Причому дуже важливо, речовини пропускаються через мембрану вибірково, за рахунок чого в клітині підтримується потрібний набір речовин.

У рослин плазматична мембрана зовні вкрита щільною оболонкою, що складається з целюлози (клітковини). Оболонка виконує захисну та опорну функції. Вона служить зовнішнім каркасом клітини, надаючи їй певну форму та розміри, перешкоджаючи надмірному набуханню.

Ядро

Розташоване в центрі клітини та відокремлено двошаровою оболонкою. Має кулясту або витягнуту форму. Оболонка – каріолема – має пори, необхідні обміну речовин між ядром і цитоплазмою. Вміст рідкого ядра - каріоплазма, в якій містяться щільні тільця - ядерця. Вони виділяється зернистість – рибосомы. Основна маса ядра – ядерні білки – нуклеопротеїди, у ядерцях – рибонуклеопротеїди, а в каріоплазмі – дезоксирибонуклеопротеїди. Клітина покрита клітинною оболонкою, що складається з білкових та ліпідних молекул, що мають мозаїчну структуру. Оболонка забезпечує обмін речовин між клітиною та міжклітинною рідиною.

ЕПС

Це система канальців та порожнин, на стінках яких розташовуються рибосоми, що забезпечують синтез білка. Рибосоми можуть вільно розташовуватися в цитоплазмі. ЕПС бувають двох видів - шорстка і гладка: на шорсткої ЕПС (або гранулярної) розташовується безліч рибосом, які здійснюють синтез білків. Рибосоми надають мембранам шорсткий вигляд. Мембрани гладкої ЕПС не несуть рибосом на своїй поверхні, в них розташовуються ферменти синтезу та розщеплення вуглеводів та ліпідів. Гладка ЕПС виглядає як система тонких трубочок та цистерн.

Рибосоми

Дрібні тільця діаметром 15-20 мм. Здійснюють синтез білкових молекул, їх збирання з амінокислот.

Мітохондрії

Це двомембранні органоїди, внутрішня мембрана яких має вирости – кристи. Вміст порожнин – матрикс. Мітохондрії містять велику кількість ліпопротеїдів та ферментів. Це енергетичні станції клітини.

Пластиди (властиві тільки клітинам рослин!)

Їхній вміст у клітині – головна особливість рослинного організму. Розрізняють три основні типи пластид: лейкопласти, хромопласти та хлоропласти. Вони мають різне забарвлення. Безбарвні лейкопласти перебувають у цитоплазмі клітин незабарвлених частин рослин: стеблах, коренях, бульбах. Наприклад, їх багато в бульбах картоплі, в яких накопичуються зерна крохмалю. Хромопласти перебувають у цитоплазмі квіток, плодів, стебел, листя. Хромопласти забезпечують жовте, червоне, помаранчеве забарвлення рослин. Зелені хлоропласти містяться у клітинах листя, стебел та інших частинах рослини, а також у різноманітних водоростей. Розміри хлоропластів 4-6 мкм, часто мають овальну форму. У вищих рослин у одній клітині міститься кілька десятків хлоропластів.

Зелені хлоропласти здатні переходити в хромопласти – тому восени листя жовтіє, а зелені помідори червоніють при дозріванні. Лейкопласти можуть переходити в хлоропласти (зелення бульб картоплі на світлі). Таким чином, хлоропласти, хромопласти та лейкопласти здатні до взаємного переходу.

Основна функція хлоропластів – фотосинтез, тобто. в хлоропластах світу здійснюється синтез органічних речовин з неорганічних за рахунок перетворення сонячної енергії в енергію молекул АТФ. Хлоропласти вищих рослин мають розміри 5-10 мкм і формою нагадують двоопуклу лінзу. Кожен хлоропласт оточений подвійною мембраною, що має вибіркову проникність. Зовні розташовується гладка мембрана, а внутрішня має складчасту структуру. Основна структурна одиниця хлоропласту – тилакоїд, плоский двомембранний мішечок, що виконує провідну роль у процесі фотосинтезу. У мембрані тилакоїда розташовані білки, аналогічні білкам мітохондрій, які беруть участь у ланцюгу перенесення електоронів. Тилакоїди розташовані стосами, що нагадують стоси монет (від 10 до 150) і званими гранами. Грана має складну будову: у центрі розташовується хлорофіл, оточений шаром білка; потім розташовується шар ліпоїдів, знову білок та хлорофіл.

Комплекс Гольджі

Це система порожнин, відмежованих від цитоплазми мембраною, може мати різну форму. Нагромадження в них білків, жирів та вуглеводів. Здійснення на мембранах синтезу жирів та вуглеводів. Утворює лізосоми.

Основний структурний елемент апарату Гольджі – мембрана, яка утворює пакети сплощених цистерн, великі та дрібні бульбашки. Цистерни апарату Гольджі з'єднані з каналами ендоплазматичної мережі. Вироблені на мембранах ендоплазматичної мережі білки, полісахариди, жири переносяться до апарату Гольджі, накопичуються всередині його структур і «упаковуються» у вигляді речовини, готової до виділення, або до використання в самій клітині в процесі її життєдіяльності. В апараті Гольджі утворюються лізосоми. Крім того, він бере участь у нарощуванні цитоплазматичної мембрани, наприклад, під час поділу клітини.

Лізосоми

Тільця, відмежовані від цитоплазми однією мембраною. Ферменти, що містяться в них, прискорюють реакцію розщеплення складних молекул до простих: білків до амінокислот, складних вуглеводів до простих, ліпідів до гліцерину і жирних кислот, а також руйнують відмерлі частини клітини, цілі клітини. У лізосомах знаходиться понад 30 типів ферментів (речовини білкової природи, що збільшують швидкість хімічної реакції в десятки та сотні тисяч разів), здатних розщеплювати білки, нуклеїнові кислоти, полісахариди, жири та інші речовини. Розщеплення речовин за допомогою ферментів називається лізисом, звідси і походить назва органоїду. Лізосоми утворюються або із структур комплексу Гольджі, або з ендоплазматичної мережі. Одна з основних функцій лізосом – участь у внутрішньоклітинному перетравленні харчових речовин. Крім того, лізосоми можуть руйнувати структури самої клітини при її відмиранні, в ході ембріонального розвитку та в ряді інших випадків.

Вакуолі

Є порожнини в цитоплазмі, заповнені клітинним соком, місце накопичення запасних поживних речовин, шкідливих речовин; вони регулюють вміст води у клітині.

Клітинний центр

Складається з двох маленьких тілець – центріолей та центросфери – ущільненої ділянки цитоплазми. Відіграє важливу роль при розподілі клітин

Органоїди руху клітин

Джгутики та вії, що являють собою вирости клітини і мають однотипну будову у тварин і рослин
Міофібрили – тонкі нитки довжиною понад 1 см діаметром 1 мкм, розташовані пучками вздовж м'язового волокна.
Псевдоподії (виконують функцію руху; за рахунок їх відбувається скорочення м'язів)

Подібності рослинних та тваринних клітин

До ознак, якими схожі рослинні та тваринні клітини, можна віднести такі:

Подібне будова системи структури, тобто. наявність ядра та цитоплазми.
Обмінний процес речовин та енергії близькі за принципом здійснення.
І в тваринній, і в рослинній клітині є мембранна будова.
Хімічний склад клітин дуже схожий.
У клітинах рослини та тварини присутній схожий процес клітинного поділу.
Рослинна клітина та тварина має єдиний принцип передачі коду спадковості.

Істотні відмінності між рослинною та тваринною клітиною

Крім загальних ознак будови та життєдіяльності рослинної та тваринної клітини, існують і особливі відмінні риси кожної з них.

Таким чином, можна сказати, що рослинні та тваринні клітини схожі між собою вмістом деяких важливих елементів та деякими процесами життєдіяльності, а також мають суттєві відмінності у структурі та обмінних процесах.

Клітина -Основна форма організації живої матерії, елементарна одиниця організму. Вона являє собою систему, що самовідтворюється, яка відокремлена від зовнішнього середовища і зберігає певну концентрацію хімічних речовин, але одночасно здійснює постійний обмін з середовищем.

Клітина - основна структурна одиниця одноклітинних, колоніальних та багатоклітинних організмів. Єдина клітина одноклітинного організму універсальна, вона виконує всі функції, необхідні забезпечення життя і розмноження. У багатоклітинних організмів клітини надзвичайно різноманітні за розміром, формою та внутрішньою будовою. Ця різноманітність пов'язана з поділом функцій, що виконуються клітинами в організмі.

Незважаючи на величезну різноманітність, клітини рослин характеризуються спільністю будови – це клітини еукаріотичні, що мають оформлене ядро. Від клітин інших еукаріотів - тварин і грибів - їх відрізняють наступні особливості: 1) наявність пластид; 2) наявність клітинної стінки, основним компонентом якої є целюлоза; 3) добре розвинена система вакуолей; 4) відсутність центріолей при розподілі; 5) зростання шляхом розтягування.

Форма та розміри рослинних клітин дуже різноманітні і залежать від їхнього становища в тілі рослини та функцій, які вони виконують. Щільно зімкнуті клітини найчастіше мають форму багатогранників, що визначається їх взаємним тиском, на зрізах вони зазвичай виглядають як 4 – 6-кутники. Клітини, діаметр яких у всіх напрямках приблизно однаковий, називаються паренхімними. Прозенхімниминазиваються клітини сильно витягнуті в довжину, довжина перевищує їх ширину 5-6 і більше разів. На відміну від клітин тварин, дорослі клітини рослин мають постійну форму, що пояснюється присутністю жорсткої клітинної стінки.

Розміри клітин більшості рослин коливаються від 10 до 100 мкм (найчастіше 15-60 мкм), вони помітні лише під мікроскопом. Найбільшими зазвичай бувають клітини, що запасають воду і поживні речовини. М'якуш плодів кавуна, лимона, апельсина складається з настільки великих (кілька міліметрів) клітин, що їх можна побачити неозброєним оком. Дуже великої довжини досягають деякі прозенхімні клітини. Наприклад, луб'яні волокна льону мають довжину близько 40 мм, а кропиви – 80 мм, при цьому величина їхнього поперечного перерізу залишається в мікроскопічних межах.

Число клітин у рослині досягає астрономічних величин. Так, один лист дерева налічує понад 100 млн. клітин.

У рослинній клітині можна розрізнити три основні частини: 1) вуглеводну клітинну стінку, навколишню клітину ззовні; 2) протопласт- живий вміст клітини, - притиснутий у вигляді досить тонкого пісенного шару до клітинної стінки, і 3) вакуоля– простір у центральній частині клітини, заповнений водянистим вмістом – клітинним соком. Клітинна стінка та вакуоль є продуктами життєдіяльності протопласту.

2.2. Протопласт

Протопласт- Активний живий вміст клітини. Протопласт є надзвичайно складною освітою, диференційованою на різні компоненти, звані органелами (органоїдами), які постійно у ньому зустрічаються, мають характерну будову та виконують специфічні функції ( Мал. 2.1). До органел клітини відносяться ядро, пластиди, мітохондрії, рибосоми, ендоплазматична мережа, апарат Гольджі, лізосоми, мікротільця. Органели занурені в гіалоплазмущо забезпечує їх взаємодію. Гіалоплазма з органелами, за вирахуванням ядра, складає цитоплазмуклітини. Від клітинної стінки протопласт відокремлений зовнішньою мембраною. плазмалемоювід вакуолі - внутрішньою мембраною – тонопластом. У протопласті здійснюються всі основні процеси обміну речовин.

Мал. 2.1. Будова рослинної клітини за даними електронної мікроскопії: 1 - ядро; 2 – ядерна оболонка; 3 – ядерна пора; 4 - ядерце; 5 – хроматин; 6 – каріоплазма; 7 – клітинна стінка; 8 – плазмалема; 9 – плазмодесми; 10 – агранулярна ендоплазматична мережа; 11 – гранулярна ендоплазматична мережа; 12 - мітохондрія; 13 – рибосоми; 14 – лізосома; 15 – хлоропласт; 16 - диктіосома; 17 – гіалоплазма; 18 – тонопласт; 19 – вакуоля.

Хімічний склад протопласту дуже складний та різноманітний. p align="justify"> Кожна клітина характеризується своїм хімічним складом залежно від фізіологічних функцій. Основними класами конституційних, Т. е. входять до складу протопласту, сполук є: вода (60-90%), білки (40-50% сухої маси протопласту), нуклеїнові кислоти (1-2%), ліпіди (2-3%), вуглеводи та інші органічні сполуки. До складу протопласту входять і неорганічні речовини як іонів мінеральних солей (2-6%). Білки, нуклеїнові кислоти, ліпіди та вуглеводи синтезуються самим протопластом.

Крім конституційних речовин, у клітині присутні запасніречовини (тимчасово виключені з обміну) та покидьки(Кінці його продукти). Запасні речовини та покидьки отримали узагальнену назву ергастичнихречовин. Ергастичні речовини, як правило, накопичуються в клітинному соку вакуолей у розчиненому вигляді або утворюють включення- Оформлені частинки, видимі у світловий мікроскоп. До ергастичних зазвичай відносять речовини вторинного синтезу, що вивчаються в курсі фармакогнозії, - терпеноїди, алкалоїди, поліфенольні сполуки.

За фізичними властивостями протопласт є багатофазним колоїдним розчином (щільність 1,03-1,1). Зазвичай це гідрозоль, тобто. колоїдна система з величезним переважанням дисперсійної середовища – води. У живій клітині вміст протопласту перебуває у постійному русі, його можна побачити під мікроскопом з пересування органоїдів і включень. Рух може бути обертальним(в одному напрямку) або струйчастим(Напрямок струмів у різних тяжах цитоплазми по-різному). Струм цитоплазми називається також циклозом. Він забезпечує краще транспортування речовин та сприяє аерації клітини.

Цитоплазма-обов'язкова частина живої клітини, де відбуваються всі процеси клітинного обміну, крім синтезу нуклеїнових кислот, що відбувається в ядрі. Основу цитоплазми складає її матрикс, або гіалоплазма, в який занурені органели.

Гіалоплазма- Складна безбарвна, оптично прозора колоїдна система, вона пов'язує всі занурені в неї органели, забезпечуючи їх взаємодію. Гіалоплазма містить ферменти і бере активну участь у клітинному метаболізмі, у ній протікають такі біохімічні процеси, як гліколіз, синтез амінокислот, синтез жирних кислот і масел та інших. Вона здатна до активного руху і бере участь у внутрішньоклітинному транспорті речовин.

Частина структурних білкових компонентів гіалоплазми формує надмолекулярні агрегати зі строго впорядкованим розташуванням молекул. мікротрубочкиі мікрофіламенти. Мікротрубочки– це тонкі циліндричні структури діаметром близько 24 нм та довжиною до кількох мікрометрів. Їхня стінка складається з спірально розташованих сферичних субодиниць білка тубуліна. Мікротрубочки беруть участь в орієнтації утворюваних плазмалемою целюлозних мікрофібрил клітинної стінки, у внутрішньоклітинному транспорті, підтримці форми протопласту. З них утворюються нитки веретена поділу під час мітозу, джгутики та вії. Мікрофіламентиявляють собою довгі нитки товщиною 5-7 нм, що складаються з скоротливого акту білка. У гіалоплазмі вони утворюють пучки – цитоплазматичні волокна, або набувають вигляду тривимірної мережі, прикріплюючись до плазмалеми, пластид, елементів ендоплазматичної мережі, рибосом, мікротрубочок. Вважається, що, скорочуючись, мікрофіламенти генерують рух гіалоплазми та спрямоване переміщення прикріплених до них органел. Сукупність мікротрубочок та мікрофіламентів складає цитоскелет.

В основі структури цитоплазми лежать біологічні мембрани-Найтонші (4-10 нм) плівки, побудовані в основному з фосфоліпідів і білків - ліпопротеїдів. Молекули ліпідів утворюють структурну основу мембран. Фосфоліпіди розташовуються двома паралельними шарами таким чином, що їх гідрофільні частини направлені назовні, у водне середовище, а гідрофобні залишки жирних кислот – усередину. Частина молекул білків розташовується несплошным шаром лежить на поверхні ліпідного каркаса з одного чи обох його сторін, частина їх занурена у цей каркас, деякі проходять крізь нього наскрізь, утворюючи у мембрані гидрофильные «пори» ( Мал. 2.2). Більшість мембранних білків представлено різними ферментами.

Мал. 2.2. Схема будови біологічної мембрани : Б– молекула білка; Фл– молекула фосфоліпіду.

Мембрани живі компоненти цитоплазми. Вони відмежовують протопласт від позаклітинного середовища, створюють зовнішню межу органел і беруть участь у створенні їх внутрішньої структури, багато в чому є носієм їх функцій. Характерною особливістю мембран є їхня замкнутість, безперервність – кінці їх ніколи не бувають відкритими. У деяких активних клітинах мембрани можуть становити до 90% сухої речовини цитоплазми.

Однією з основних властивостей біологічних мембран – їх виборча проникність(напівпроникність): одні речовини проходять через них важко або взагалі не проходять (бар'єрна властивість), інші проникають легко. Виборча проникність мембран створює можливість підрозділу цитоплазми на ізольовані відсіки. компартменти- Різного хімічного складу, в яких одночасно і незалежно один від одного можуть протікати різні біохімічні процеси, часто протилежні у напрямку.

Прикордонними мембранами протопласту є плазмалема– плазматична мембрана та тонопласт- Вакуолярна мембрана. Плазмалемма – зовнішня, поверхнева мембрана цитоплазми, що зазвичай щільно прилягає до клітинної стінки. Вона регулює обмін речовин клітини з навколишнім середовищем, сприймає подразнення та гормональні стимули, координує синтез та складання целюлозних мікрофібрил клітинної стінки. Тонопласт регулює обмін речовин між протопластом та клітинним соком.

Рибосоми– дрібні (близько 20 нм), майже сферичні гранули, що складаються з рибонуклеопротеїдів – комплексів РНК та різних структурних білків. Це єдині органели еукаріотичної клітини, які мають мембран. Рибосоми розташовуються в цитоплазмі клітини вільно, або прикріплюються до мембран ендоплазматичної мережі. Кожна клітина містить десятки та сотні тисяч рибосом. Розташовуються рибосоми поодинці або групами з 4-40 ( полірибосоми, або полісоми), де окремі рибосоми пов'язані між собою ниткоподібною молекулою інформаційної РНК, що несе інформацію про структуру білка. Рибосоми (точніше, полісоми) – центри синтезу білка у клітині.

Рибосома складається з двох субодиниць (великої та малої), з'єднаних між собою іонами магнію. Субодиниці утворюються в ядрі, а саме в ядерці, збирання рибосом здійснюється в цитоплазмі. Рибосоми виявлені також у мітохондріях та пластидах, але їх розмір менший і відповідає розміру рибосом прокаріотичних організмів.

Ендоплазматична мережа (ендоплазматичний ретикулум)являє собою розгалужену тривимірну мережу каналів, бульбашок та цистерн, обмежених мембранами, що пронизує гіалоплазму. Ендоплазматична мережа в клітинах, що синтезують білки, складається з мембран, що несуть на зовнішній поверхні рибосоми. Така форма отримала назву гранулярної, або шорсткою (Мал. 2.1). Ендоплазматична мережа, що не має рибосом, називається агранулярної, або гладкою. Агранулярна ендоплазматична мережа бере участь у синтезі жирів та інших ліпофільних сполук (ефірні олії, смоли, каучук).

Ендоплазматична мережа функціонує як комунікаційна система клітини та використовується для транспортування речовин. Ендоплазматичні мережі сусідніх клітин з'єднуються через цитоплазматичні тяжі. плазмодесми, що проходять крізь клітинні стінки Ендоплазматична мережа – центр освіти та зростання клітинних мембран. Вона дає початок таким компонентам клітини, як вакуолі, лізосоми, диктіосоми, мікротельці. За допомогою ендоплазматичної мережі здійснюється взаємодія між органелами.

Апарат Гольджіназваний назвиталійського вченого К. Гольджі, який вперше описав його в тваринних клітинах. У клітинах рослин апарат Гольджі складається з окремих диктіосом, або тілець Гольджіі бульбашок Гольджі. Кожна диктіосома є стопкою з 5-7 і більше сплощених округлих цистерн діаметром близько 1 мкм, обмежених мембраною ( Мал. 2.3).По краях диктіосоми часто переходять у систему тонких трубок, що гілкуються. Число диктіосом у клітині сильно коливається (від 10-50 до кількох сотень) залежно від типу клітини та фази її розвитку. Бульбашки Гольджі різного діаметра відчленовуються від країв диктіосомних цистерн або країв трубок і зазвичай прямують у бік плазмалеми або вакуолі.

Мал. 2.3. Схема будови диктіосоми.

Диктіосоми є центрами синтезу, накопичення та виділення полісахаридів, насамперед пектинових речовин та геміцелюлоз матриксу клітинної стінки та слизів. Бульбашки Гольджі транспортують полісахариди до плазмалеми. Особливо розвинений апарат Гольджі в клітинах, що інтенсивно секретують полісахариди.

Лізосоми-органели, відмежовані від гіалоплазми мембраною і містять гідролітичні ферменти, здатні руйнувати органічні сполуки. Лізосоми рослинних клітин є дрібні (0,5-2 мкм) цитоплазматичні вакуолі та бульбашки – похідні ендоплазматичної мережі або апарату Гольджі. Основна функція лізосом – локальний автоліз- руйнування окремих ділянок цитоплазми власної клітини, що закінчується утворенням на її місці цитоплазматичної вакуолі. Локальний автоліз у рослин має насамперед захисне значення: при тимчасовому нестачі поживних речовин клітина може зберігати життєздатність з допомогою перетравлення частини цитоплазми. Інша функція лізосом – видалення зношених або надлишкових клітинних органел, а також очищення порожнини клітини після відмирання її протопласту, наприклад, при утворенні водопровідних елементів.

Мікротельця- дрібні (0,5-1,5 мкм) сферичні органели, оточені однією мембраною. Усередині знаходиться тонкогранулярний щільний матрикс, що складається з окислювально-відновних ферментів. Найбільш відомі з мікротелець гліоксисомиі пероксисоми. Гліоксисоми беруть участь у перетворенні жирних олій на цукру, що відбувається при проростанні насіння. У пероксисомах відбуваються реакції світлового дихання (фотодихання), причому у яких окислюються продукти фотосинтезу з утворенням амінокислот.

Мітохондрії -округлі або еліптичні, рідше ниткоподібні органели діаметром 0,3-1 мкм, оточені двома мембранами. Внутрішня мембрана утворює вирости в порожнину мітохондрії. кристиякі значно збільшують її внутрішню поверхню. Простір між христами заповнено матриксом. У матриксі знаходяться рибосоми, дрібніші, ніж рибосоми гіалоплазми, і нитки власної ДНК ( Мал. 2.4).

Мал. 2.4. Схеми будови мітохондрії у тривимірному зображенні (1) та на зрізі (2): ВМ– внутрішня мембрана мітохондрії; ДНК- Нитка мітохондріальної ДНК; До- Криста; Ма– матрикс; НМ- Зовнішня мембрана мітохондрії; Р- Мітохондріальні рибосоми.

Мітохондрії називають силовими станціями клітини. У них здійснюється внутрішньоклітинне дихання, В результаті якого органічні сполуки розщеплюються з вивільненням енергії. Ця енергія йде синтез АТФ – окисне фосфорилювання. При необхідності енергія, запасена в АТФ, використовується для синтезу різних речовин та в різних фізіологічних процесах. Число мітохондрій у клітині коливається від кількох одиниць до кількох сотень, особливо їх багато в секреторних клітинах.

Мітохондрії є постійними органелами, які виникають заново, а розподіляються при розподілі між дочірніми клітинами. Збільшення числа мітохондрій відбувається за рахунок їхнього поділу. Це можливо завдяки наявності в мітохондріях власних нуклеїнових кислот. Мітохондрії здатні до незалежного від ядра синтезу деяких своїх білків на власних рибосомах під контролем мітохондріальної ДНК. Однак ця їхня незалежність неповна, оскільки розвиток мітохондрій відбувається під контролем ядра, і мітохондрії, таким чином, є напівавтономними органелами.

Пластиди-органели, характерні тільки для рослин. Розрізняють три типи пластид: 1) хлоропласти(Пластиди зеленого кольору); 2) хромопласти(Пластиди жовтого, помаранчевого або червоного кольору) і лейкопласти(Безбарвні пластиди). Зазвичай у клітці зустрічаються пластиди лише одного типу.

Хлоропластимають найбільше значення, у яких протікає фотосинтез. Вони містять зелений пігмент хлорофіл, що надає рослинам зеленого кольору, та пігментів, що належать до групи каротиноїдів. Каротиноїди мають забарвлення від жовтого та помаранчевого до червоного та коричневого, але зазвичай воно маскується хлорофілом. Каротиноїди ділять на каротини, що мають помаранчеве забарвлення, та ксантофіли, що мають жовте забарвлення. Це ліпофільні (жиророзчинні) пігменти, за хімічною структурою вони належать до терпеноїдів.

Хлоропласти рослин мають форму двоопуклої лінзи та розміри 4-7 мкм, вони добре видно у світловий мікроскоп. Число хлоропластів у фотосинтезуючих клітинах може досягати 40-50. У водоростей роль фотосинтетичного апарату виконують хроматофори. Їхня форма різноманітна: чашоподібна (хламідомонада), стрічкоподібна (спірогіра), пластинчаста (піннулярія) та ін. Хроматофори значно більші, число їх у клітці – від 1 до 5.

Хлоропласти мають складну будову. Від гіалоплазми вони відмежовані двома мембранами – зовнішньою та внутрішньою. Внутрішній вміст називається строма. Внутрішня мембрана формує всередині хлоропласту складну, суворо впорядковану систему мембран, що мають форму плоских бульбашок, які називаються тилакоїдами. Тілакоїди зібрані в чарки - грани, що нагадують стовпчики монет. Грани пов'язані між собою тилакоїдами строми (міжгранними тилакоїдами), що проходять через них наскрізь уздовж пластиди ( Мал. 2.5). Хлорофіли та каротиноїди вбудовані в мембрани тилакоїдів гран. У стромі хлоропластів знаходяться пластоглобули– сферичні включення жирних олій, у яких розчинені каротиноїди, і навіть рибосоми, подібні за величиною з рибосомами прокаріотів і мітохондрій, і нитки ДНК. Часто у хлоропластах зустрічаються крохмальні зерна, це так званий первинний, або асиміляційний крохмаль– тимчасове сховище продуктів фотосинтезу.

Мал. 2.5. Схема будови хлоропласту в тривимірному зображенні (1) та на зрізі (2): Вм- Внутрішня мембрана; Гр- Грана; ДНК- Нитка пластидної ДНК; НМ- Зовнішня мембрана; Пг- Пластоглобула; Р– рибосоми хлоропласту; З- Строма; ТіГ- Тилакоїд грани; Тім- міжгранний тилакоїд.

Хлорофіл і хлоропласти утворюються лише на світлі. Рослини, вирощені в темряві, не мають зеленого забарвлення і називаються етіольованими. Замість типових хлоропластів у них утворюються змінені пластиди, що не мають розвиненої внутрішньої мембранної системи, - етіопласти.

Основна функція хлоропластів - фотосинтез, утворення органічних речовин із неорганічних за рахунок енергії світла. Центральна роль цьому процесі належить хлорофілу. Він поглинає енергію світла та спрямовує її на здійснення реакцій фотосинтезу. Ці реакції поділяються на світлозалежні та темнові (які не вимагають присутності світла). Світлозалежні реакції полягають у перетворенні світлової енергії на хімічну та розкладанні (фотолізі) води. Вони присвячені мембранам тилакоїдів. Темнові реакції – відновлення вуглекислого газу повітря воднем води до вуглеводів (фіксація 2) – протікають у стромі хлоропластів.

У хлоропластах, як і в мітохондріях, відбувається синтез АТФ. У цьому випадку джерелом енергії є сонячне світло, тому його називають фотофосфорилуванням. Хлоропласти беруть участь також у синтезі амінокислот та жирних кислот, служать сховищем тимчасових запасів крохмалю.

Наявність ДНК та рибосом вказує, як і у випадку мітохондрій, на існування в хлоропластах своєї власної білоксинтезуючої системи. Дійсно, більшість білків мембран тилакоїдів синтезується на рибосомах хлоропластів, тоді як основна кількість білків строми та ліпіди мембран мають позапластидне походження.

Лейкопластидрібні безбарвні пластиди. Вони зустрічаються переважно у клітинах органів, прихованих від сонячного світла, як-от коріння, кореневища, бульби, насіння. Будова їх у загальних рисах подібно до будовою хлоропластів: оболонка з двох мембран, строма, рибосоми, нитки ДНК, пластоглобули аналогічні таким хлоропластів. Проте, на відміну хлоропластів, у лейкопластів слабо розвинена внутрішня мембранна система.

Лейкопласти – це органели, пов'язані із синтезом та накопиченням запасних поживних речовин, насамперед крохмалю, рідко білків та ліпідів. Лейкопласти, що накопичують крохмаль , називаються амілопластами. Цей крохмаль має вигляд зерен, на відміну від асиміляційного крохмалю хлоропластів, він називається запасним, або вторинним. Запасний білок може відкладатися у формі кристалів або аморфних включень у так званих протеїнопласти, жирні олії – у вигляді пластоглобул елайопластах.

Часто в клітинах зустрічаються лейкопласти, що не накопичують запасних поживних речовин, їх роль ще до кінця не з'ясована. На світлі лейкопласти можуть перетворюватися на хлоропласти.

Хромопласти -пластиди помаранчевого, червоного та жовтого кольору, що обумовлений пігментами, що належать до групи каротиноїдів. Хромопласти зустрічаються в клітинах пелюсток багатьох рослин (нігтики, жовтець, кульбаба), зрілих плодів (томат, шипшина, горобина, гарбуз, кавун), рідко – коренеплодів (морква), а також в осінньому листі.

Внутрішня мембранна система у хромопластах, як правило, відсутня. Каротиноїди найчастіше розчинені в жирних оліях пластоглобул ( Мал. 2.6),і хромопласти мають більш менш сферичну форму. У деяких випадках (коренеплоди моркви, кавунові плоди) каротиноїди відкладаються у вигляді кристалів різної форми. Кристал розтягує мембрани хромопласту, і він набуває його форми: зубчасту, голкоподібну, серповидну, пластинчасту, трикутну, ромбоподібну та ін.

Мал. 2.6. Хромопласт клітини мезофілу пелюстка жовтця: ВМ- Внутрішня мембрана; НМ- Зовнішня мембрана; Пг- Пластоглобула; З– строма.

Значення хромопластів остаточно ще з'ясовано. Більшість їх є старіючі пластиди. Вони, як правило, розвиваються з хлоропластів, при цьому в пластидах руйнуються хлорофіл та внутрішня мембранна структура, і накопичуються каротиноїди. Це відбувається при дозріванні плодів та пожовтінні листя восени. Непряме біологічне значення хромопластів у тому, що вони обумовлюють яскраве забарвлення квіток і плодів, що приваблює комах для перехресного запилення та інших тварин поширення плодів. На хромопласти можуть перетворюватися і лейкопласти.

Пластиди всіх трьох типів утворюються з пропластид- дрібних безбарвних тілець, які знаходяться в меристематичних (діляться) клітинах коренів і пагонів. Пропластиди здатні ділитися і в міру диференціації перетворюються на пластиди різного типу.

У еволюційному сенсі первинним, вихідним типом пластид є хлоропласти, у тому числі сталися пластиди інших типів. У процесі індивідуального розвитку (онтогенезу) майже всі типи пластид можуть перетворюватися один на одного.

Пластиди мають багато спільних рис із мітохондріями, що відрізняють їх від інших компонентів цитоплазми. Це, перш за все, оболонка з двох мембран та відносна генетична автономність, обумовлена наявністю власних рибосом та ДНК. Така своєрідність органел лягла в основу уявлення, що попередниками пластид та мітохондрій були бактерії, які в процесі еволюції виявилися вбудованими в еукаріотичну клітину та поступово перетворилися на хлоропласти та мітохондрії.

Ядро– основна та обов'язкова частина еукаріотичної клітини. Ядро є центром управління обміном речовин клітини, її зростанням та розвитком, контролює діяльність усіх інших органел. Ядро зберігає генетичну інформацію та передає її дочірнім клітинам у процесі клітинного поділу. Ядро є у всіх живих рослинних клітинах, виняток становлять лише зрілі членики ситоподібних трубок флоеми. Клітини з віддаленим ядром, як правило, швидко гинуть.

Ядро - найбільша органела, його розмір складає 10-25 мкм. Дуже великі ядра у статевих клітин (до 500 мкм). Форма ядра частіше сферична або еліпсоїдальна, але в сильно подовжених клітинах може бути лінзовидною або веретеноподібною.

Клітина зазвичай містить одне ядро. У молодих (меристематичних) клітинах воно зазвичай посідає центральне становище. У міру зростання центральної вакуолі ядро зміщується до клітинної стінки та розташовується в постінному шарі цитоплазми.

За хімічним складом ядро різко відрізняється з інших органел високим (15-30%) вмістом ДНК – речовини спадковості клітини. У ядрі зосереджено 99% ДНК клітини, вона утворює з ядерними білками комплекси – дезоксирибонуклеопротеїди. У ядрі містяться також у значних кількостях РНК (в основному іРНК та рРНК) та білки.

Структура ядра однакова у всіх еукаріотів. У ядрі розрізняють хроматині ядерце, які занурені в каріоплазму; від цитоплазми ядро відокремлено ядерної оболонкоюз порами ( Мал. 2.1).

Ядерна оболонкаскладається із двох мембран. Зовнішня мембрана, що межує з гіалоплазмою, несе прикріплені рибосоми. Оболонка пронизана досить великими порами, завдяки яким обмін між цитоплазмою та ядром значно полегшений; через пори проходять макромолекули білка, рибонуклеопротеїди, субодиниці рибосом та ін. Зовнішня ядерна мембрана в деяких місцях поєднується з ендоплазматичною мережею.

Каріоплазма (нуклеоплазма, або ядерний сік)– основна речовина ядра, служить середовищем для розподілу структурних компонентів – хроматину та ядерця. У ній містяться ферменти, вільні нуклеотиди, амінокислоти, іРНК, тРНК, продукти життєдіяльності хромосом та ядерця.

Ядрішко- Щільне, сферичне тільце діаметром 1-3 мкм. Зазвичай у ядрі містяться 1-2, іноді кілька ядерців. Ядерця є основним носієм РНК ядра, складаються з рибонуклеопротеїдів. Функція ядерців – синтез рРНК та утворення субодиниць рибосом.

Хроматин- найважливіша частина ядра. Хроматин складається з молекул ДНК, пов'язаних з білками, – дезоксирибонуклеопротеїдів. Під час поділу клітини хроматин диференціюється в хромосоми. Хромосоми є ущільненими спіралізованими нитками хроматину, вони добре помітні в метафазі мітозу, коли можна підрахувати число хромосом і розглянути їх форму. Хроматин та хромосоми забезпечують зберігання спадкової інформації, її подвоєння та передачу з клітини в клітину.

Число та форма хромосом ( каріотип) однакові у всіх клітинах тіла організмів одного виду. У ядрах соматичних (нестатевих) клітин міститься диплоїдний(подвійний) набір хромосом – 2n. Він утворюється в результаті злиття двох статевих клітин з гаплоїдним(Одинарним) набором хромосом - n. У диплоїдному наборі кожна пара хромосом представлена гомологічними хромосомами, що походять одна від материнського, а інша від батьківського організму. Статеві клітини містять по одній хромосомі з кожної пари гомологічних хромосом.

Число хромосом у різних організмів варіює від двох до кількох сотень. Як правило, кожен вид має характерний та постійний набір хромосом, закріплений у процесі еволюції даного виду. Зміна хромосомного набору відбувається лише внаслідок хромосомних та геномних мутацій. Спадкове кратне збільшення числа наборів хромосом отримало назву поліплоїдії, неразова зміна хромосомного набору – анеуплоїдії. Рослини – поліплоїдихарактеризуються більшими розмірами, більшою продуктивністю, стійкістю до несприятливих чинників довкілля. Вони становлять великий інтерес як вихідний матеріал для селекції та створення високопродуктивних сортів культурних рослин. Поліплоїдія також відіграє велику роль у видоутворенні рослин.

Розподіл клітини

Виникнення нових ядер відбувається за рахунок розподілу вже існуючих. При цьому ядро в нормі ніколи не ділиться простою перетяжкою навпіл, оскільки такий спосіб не може забезпечити абсолютно однакового розподілу спадкового матеріалу між двома дочірніми клітинами. Це досягається за допомогою складного процесу розподілу ядра, званого мітозом.

Мітоз-Це універсальна форма поділу ядра, подібна у рослин і тварин. У ньому розрізняють чотири фази: профазу, метафазу, анафазуі телофазу(Мал. 2.7). Період між двома мітотичним поділом називається інтерфаза.

У профазіу ядрі починають виявлятися хромосоми. Спочатку вони мають вигляд клубка з переплутаних ниток. Потім хромосоми коротшають, потовщуються і розташовуються впорядковано. Наприкінці профази зникає ядерце, а ядерна оболонка фрагментується на окремі короткі цистерни, які не відрізняються від елементів ендоплазматичної мережі, каріоплазма поєднується з гіалоплазмою. На двох полюсах ядра з'являються скупчення мікротрубочок, з яких згодом утворюються нитки мітотичного веретена.

У метафазіхромосоми остаточно відокремлюються та збираються в одній площині посередині між полюсами ядра, утворюючи метафазну платівку. Хромосоми утворені двома складеними по довжині однаковими хроматидами, кожна з яких містить одну молекулу ДНК Хромосоми мають перетяжку - центроміруяка ділить їх на два рівні або нерівні плечі. У метафазі хроматиди кожної хромосоми починають відокремлюватися один від одного, зв'язок між ними зберігається лише в області центроміру. До центромірів прикріплюються нитки мітотичного веретена. Вони складаються з паралельно розташованих груп мікротрубочок. Мітотичне веретено – це апарат специфічної орієнтації хромосом у метафазній платівці та розподілу хромосом по полюсах клітини.

У анафазекожна хромосома остаточно поділяється на дві хроматиди, що стають сестринськими хромосомами. Потім за допомогою ниток веретена одна з пар сестринських хромосом починає рухатися до одного полюса ядра, друга - до іншого.

Телофазанастає, коли сестринські хромосоми досягають полюсів клітини. Веретено зникає, хромосоми, що групуються по полюсах, деконденсуються і подовжуються - вони переходять в інтерфазний хроматин. З'являються ядерця, навколо кожного з дочірніх ядер збирається оболонка. Кожна дочірня хромосома складається лише з однієї хроматиди. Добудова другої половини, що здійснюється шляхом редуплікації ДНК, відбувається в інтерфазному ядрі.

Мал. 2.7. Схема мітозу та цитокінезу клітини з числом хромосом 2 n=4 : 1 – інтерфаза; 2,3 - профаза; 4 – метафаза; 5 – анафаза; 6 – телофаза та утворення клітинної пластинки; 7 – завершення цитокінезу (перехід до інтерфази); У- Мітотичне веретено; КП- Кліткова пластинка, що формується; Ф– волокна фрагмопласту; Хм- Хромосома; Отрута- Ядра; ЯО- Ядерна оболонка.

Тривалість мітозу коливається від 1 до 24 годин. В результаті мітозу і подальшої інтерфази клітини отримують однакову спадкову інформацію і містять ідентичні за кількістю, розміром та формою з материнськими клітинами хромосоми.

У телофазі починається поділ клітини - цитокінез. Спочатку між двома дочірніми ядрами з'являються численні волокна, сукупність цих волокон має форму циліндра і називається фрагмопласт(Мал. 2.7). Як і нитки веретена, волокна фрагмопласту утворені групами мікротрубочок. У центрі фрагмопласту, в екваторіальній площині між дочірніми ядрами, накопичуються бульбашки Гольджі, що містять пектинові речовини. Вони зливаються один з одним і дають початок клітинної платівці, а мембрана, що обмежує їх, стає частиною плазмалеми.

Клітинна пластинка має форму диска і росте відцентрово у напрямку стінок материнської клітини. Волокна фрагмопласту контролюють напрямок руху бульбашок Гольджі та зростання клітинної пластинки. Коли клітинна платівка досягає стінок материнської клітини, утворення перегородки та відокремлення двох дочірніх клітин закінчуються, фрагмопласт зникає. Після завершення цитокінезу обидві клітини приступають до зростання, досягають розміру материнської клітини і можуть знову ділитися або переходять до диференціації.

Мейоз(Редукційний поділ ядра) - особливий спосіб поділу, при якому на відміну від мітозу відбувається редукція (зменшення) числа хромосом і перехід клітин з диплоїдного стану в гаплоїдний. У тварин мейоз – основна ланка гаметогенезу(процесу утворення гамет), а у рослин – спорогенезу(Процесу освіти спор). Якби не було мейозу, число хромосом при злитті клітин під час статевого процесу мало б подвоюватися до нескінченності.

Мейоз складається з двох послідовних поділів, у кожному з яких можна виділити ті ж чотири стадії, що й у звичайному мітозі ( рис.2.8).

У профазі першого поділу, як і профазі мітозу, хроматин ядра перетворюється на конденсований стан – утворюються типові для цього виду рослини хромосоми, ядерна оболонка і ядерце зникають. Однак при мейозі гомологічні хромосоми розташовуються не безладно, а попарно, контактуючи один з одним по всій їх довжині. При цьому спарені хромосоми можуть обмінюватися окремими ділянками хроматид. У метафазі першого поділу гомологічні хромосоми утворюють не одношарову, а двошарову метафазну пластинку. В анафазі першого поділу гомологічні хромосоми кожної пари розходяться по полюсах веретена поділу без поздовжнього роз'єднання їх на ізольовані хроматиди. В результаті в телофазі у кожного з полюсів розподілу виявляється зменшене вдвічі, гаплоїдна кількість хромосом, що складаються не з однієї, а з двох хроматид. Розподіл гомологічних хромосом по дочірнім ядрам має випадковий характер.

Відразу після телофази першого поділу починається другий етап мейозу - звичайний мітоз з поділом хромосом на хроматиди. В результаті цих двох поділів і наступного за ними цитокінезу утворюються чотири гаплоїдні дочірні клітини. зошит. При цьому між першим і другим ядерними поділами інтерфазу, а отже, і редуплікація ДНК, відсутні. При заплідненні набір диплоїдний хромосом відновлюється.

Мал. 2.8. Схема мейозу при числі хромосом 2 n=4 : 1 – метафаза I (гомологічні хромосоми зібрані попарно у метафазній платівці); 2 - анафаза I (гомологічні хромосоми віддаляються один від одного до полюсів веретена без розщеплення на хроматиди); 3 - метафаза II (хромосоми розташовуються в метафазної платівці в один ряд, їх число зменшено вдвічі); 4 – анафаза II (після розщеплення дочірні хромосоми віддаляються один від одного); 5 – телофаза II (утворюється зошит клітин); У- Мітотичне веретено; Хм 1 - Хромосома з однієї хроматиди; Хм 2 - Хромосома з двох хроматид.

Значення мейозу полягає у забезпеченні сталості числа хромосом в організмів із покоління до покоління. Завдяки випадковому розподілу гомологічних хромосом і обміну їх окремими ділянками, статеві клітини, що утворюються в мейозі, містять різноманітні поєднання хромосом. Це забезпечує різноманітність хромосомних наборів, підвищує мінливість ознак у наступних поколінь і таким чином дає матеріал для еволюції організмів.