Биология. Введение в общую биологию. 9 класс - Глеб Швецов

§ 17. Митохондрии. Пластиды. Клеточный центр. Органоиды движения. Клеточные включения

1. Каково строение и функции АТФ?

2. Какие виды пластид вам известны?

3. Какие способы движения клеток вам известны?

4. В каком виде клетка хранит питательные вещества?

Митохондрии. В цитоплазме расположены также митохондрии – энергетические органоиды клеток (рис. 30). Форма митохондрий различна – они могут быть овальными, округлыми, палочковидными. Диаметр их около 1 мкм, а длина – до 7–10 мкм. Митохондрии покрыты двумя мембранами: наружная мембрана гладкая, а внутренняя имеет многочисленные складки и выступы – кристы. В мембрану крист встроены ферменты, синтезирующие за счёт энергии питательных веществ, поглощённых клеткой, молекулы аденозинтрифосфата (АТФ). АТФ – это универсальный источник энергии для всех процессов, происходящих в клетке.

Рис. 30. Схема строения митохондрии

Митохондрии содержат собственную ДНК и могут самостоятельно размножаться. Так, например, перед делением клетки число митохондрий в ней возрастает таким образом, чтобы их хватило на две клетки.

Митохондрии содержатся во всех эукариотических клетках, а вот в прокариотических клетках их нет.

Пластиды – это органоиды растительных клеток. В зависимости от окраски пластиды делят на лейкопласты, хлоропласты и хромопласты. Так же как митохондрии, они имеют двухмембранное строение (рис. 31).

Лейкопласты бесцветны и находятся обычно в неосвещаемых частях растений, например в клубнях картофеля. В них происходит накопление крахмала. На свету в лейкопластах образуется зелёный пигмент хлорофилл, поэтому клубни картофеля зеленеют.

Основная функция зелёных пластид – хлоропластов – фотосинтез, т. е. превращение энергии солнечного света в энергию макроэргических связей АТФ и синтез за счёт этой энергии углеводов из углекислого газа воздуха. Больше всего хлоропластов в клетках листьев. Размер хлоропластов 5–10 мкм. По форме они могут напоминать линзу или мяч для игры в регби. Под наружной гладкой мембраной находится складчатая внутренняя мембрана. Между складками мембран располагаются стопки связанных с ней пузырьков. Каждая отдельная стопка таких пузырьков называется граной. В одном хлоропласте может быть до 50 гран, которые расположены в шахматном порядке, чтобы до каждой из них мог доходить свет солнца. В мембранах пузырьков, образующих граны, находится хлорофилл, необходимый для превращения энергии света в химическую энергию АТФ. Во внутреннем пространстве хлоропластов между гранами происходит синтез углеводов, на который и расходуется энергия АТФ. Обычно в одной клетке листа растения находится от 20 до 100 хлоропластов.

Рис. 31. Схема строения хлоропласта

В хромопластах содержатся пигменты красного, оранжевого, фиолетового, жёлтого цветов. Этих пластид особенно много в клетках лепестков цветков и оболочек плодов.

Как и митохондрии, пластиды содержат собственные молекулы ДНК. Поэтому они также способны самостоятельно размножаться, независимо от деления клетки.

Клеточный центр. В цитоплазме всех клеток вблизи от ядра расположен клеточный центр. Он играет важнейшую роль в формировании внутреннего скелета клетки – цитоскелета. Из области клеточного центра расходятся многочисленные микротрубочки, поддерживающие форму клетки и играющие роль своеобразных рельсов для движения органоидов по цитоплазме. У животных и низших растений клеточный центр образован двумя центриолями (рис. 32). Велика роль клеточного центра при делении клеток, когда центриоли расходятся к полюсам делящейся клетки и образуют веретено деления. У высших растений клеточный центр устроен по-другому и центриолей не имеет.

Рис. 32. Схема строения центриоли: вид сбоку (А), вид сверху (Б)

Органоиды движения. Многие клетки способны к движению (рис. 33), например инфузория туфелька, эвглена зелёная, амёбы. Некоторые из этих организмов двигаются при помощи особых органоидов движения – ресничек и жгутиков.

Рис. 33. Одноклеточные организмы, способные к движению

Жгутики имеют относительно большую длину, например у сперматозоидов млекопитающих она достигает 100 мкм. Реснички гораздо короче – около 10–15 мкм. На работу жгутиков и ресничек расходуется энергия АТФ.

Органоиды движения часто встречаются и у клеток многоклеточных организмов. Например, эпителий бронхов человека покрыт множеством (около 109 на 1 см2) ресничек.

Клеточные включения. Помимо обязательно имеющихся органоидов, в клетке есть образования то появляющиеся, то исчезающие в зависимости от её состояния. Эти образования получили название клеточных включений. Чаще всего клеточные включения находятся в цитоплазме и представляют собой питательные вещества или гранулы веществ, синтезируемых этой клеткой. Это могут быть мелкие капли жира, гранулы крахмала или гликогена, реже – гранулы белка, кристаллы солей.

Митохондрии. Кристы. Пластиды: лейкопласты, хлоропласты, хромопласты. Граны. Клеточный центр. Цитоскелет. Микротрубочки. Центриоли. Веретено деления. Реснички. Жгутики. Клеточные включения

Вопросы

1. Какова функция митохондрий?

2. Какие виды пластид вы знаете?

3. Чем отличается каждый вид пластид от другого?

4. Почему граны в хлоропласте расположены в шахматном порядке?

5. В чём сходство митохондрий и пластид?

6. Каковы функции клеточного центра?

7. Приведите примеры клеточных включений.

Задания

Сравнив строение и функции митохондрий и пластид. В чём их сходство и различия?

§ 18. Особенности строения клеток эукариот и прокариот

1. Какие безъядерные организмы вам известны?

2. Что такое споры? Какова их роль?

Особенности строения клеток прокариот. Как вы уже знаете, организмы, клетки которых не имеют ядра, называются прокариотами. Всего к прокариотам относят около 3000 видов организмов. Каковы же отличительные признаки прокариотической клетки?

Прокариотические клетки обычно очень малы: их размеры не превышают 10 мкм. У них нет ядерной оболочки, единственная хромосома часто имеет кольцевидную форму и находится непосредственно в цитоплазме клетки (рис. 34). Клетка окружена мембраной, поверх которой у большинства прокариот выделяется защитная клеточная стенка, фиксирующая форму клетки и придающая ей прочность. Внутри прокариотической клетки отсутствуют органоиды, окружённые мембранами, т. е. в ней нет эндоплазматической сети (её роль выполняют многочисленные выступы клеточной мембраны), нет митохондрий, нет пластид. Рибосомы у прокариот мелкие. Прокариоты часто имеют органоиды движения – жгутики и реснички.

Многие прокариоты – анаэробы, т. е., в отличие от подавляющего большинства эукариот, им не нужен кислород воздуха. С другой стороны, многие прокариоты способны захватывать и использовать для своих нужд азот воздуха, чего не могут эукариотические организмы.

Рис. 34. Схема строения прокариотической клетки

Рис. 35. Спорообразование у бактерий

Прокариоты чаще размножаются бесполым путём, а именно делением клетки надвое. Половой процесс, т. е. процесс обмена генетическим материалом, у них встречается значительно реже. Многие прокариоты, например бактерии, в неблагоприятных условиях способны образовывать споры. При этом содержимое бактериальной клетки сжимается, и вокруг него выделяется плотная оболочка. После этого прежняя бактериальная клетка разрушается, и спора выходит наружу (рис. 35). Спора может десятилетиями быть в неактивном состоянии, переноситься водой и ветром. Она не боится высыхания, холода, жары. Убийственным фактором для спор являются прямые солнечные лучи или искусственное облучение ультрафиолетовыми лучами. При попадании в благоприятную среду из споры быстро образуется бактерия.

Особенности строения клеток эукариот. К эукариотам относят грибы, растения и животных. Эукариотические клетки имеют оформленное ядро, разветвлённую сеть внутриклеточных мембран, разнообразные органоиды, отделённые от цитоплазмы собственными мембранами. Рибосома у эукариот крупнее, чем у прокариот.

Одновременно с общими признаками эукариоты разных царств имеют характерные отличия, проявляющиеся уже на клеточном уровне.

Растительная клетка (рис. 36) окружена клеточной стенкой (оболочкой), состоящей из целлюлозы. Оболочка защищает содержимое клетки и обеспечивает ей постоянную форму. У животной клетки (см. рис. 36) оболочка отсутствует. Растительные клетки, как правило, имеют большие вакуоли – полости в цитоплазме, заполненные клеточным соком и ограниченные мембраной.