Кто такие эукариоты и прокариоты: сравнительная характеристика клеток разных царств. Клеточная теория
В большинстве случаев эукариотические клетки входят в состав многоклеточных организмов. Однако в природе есть немалое количество одноклеточных эукариот, которые в структурном отношении являются клеткой, а в физиологическом - целым организмом. В свою очередь эукариотические клетки, являющиеся частью многоклеточного организма, не способны к самостоятельному существованию. Их принято делить на клетки растений, животных и грибов. Каждые из них обладают своими особенностями и имеют свои подтипы клеток, формирующие различные ткани.
Несмотря на разнообразие, все эукариоты имеют общего предка, предположительно появившегося в процессе .
В клетках одноклеточных эукариот (простейших) есть структурные образования, выполняющие на клеточном уровне функции органов. Так у инфузорий имеется клеточные рот и глотка, порошица, пищеварительные и сократительные вакуоли.
Во всех эукариотических клетках выделяют , отграниченную от внешней среды . В цитоплазме есть отграниченные от нее уже своими мембранами и различные органоиды клетки. В ядре находится ядрышко, хроматин, ядерный сок. В цитоплазме присутствуют многочисленные (более крупные, чем у прокариот), различные включения.
Для эукариотических клеток характерна высокая упорядоченность внутреннего содержимого. Такая компартментация достигается за счет разделения клетки на части мембранами. Таким образом в клетке достигается разделение биохимических процессов. Молекулярный состав мембран, набор веществ и ионов на их поверхности отличается, что обусловливает их функциональную специализацию.
В цитоплазме присутствуют белки-ферменты гликолиза, обмена сахаров, азотистых оснований, аминокислот и липидов. Из определенных белков происходит сборка микротрубочек. Цитоплазма выполняет объединяющую и каркасную функции.
Включения - это относительно непостоянные компоненты цитоплазмы, представляющие собой запасы питательных веществ, гранулы секрета (продукты для вывода из клетки), балласт (ряд пигментов).
Органеллы постоянны и выполняют жизненно важные функции. Среди них есть органеллы общего значения ( , рибосомы, полисомы, микрофибриллы и , центриоли , и другие ) и специальные у специализировавшихся клеток (микроворсинки, реснички, синаптические пузырьки и др.).
Строение животной эукариотической клетки
Эукариотические клетки способны к эндоцитозу (захвату питательных веществ цитоплазматической мембраной).
Эукариот (если она имеется) другой химической природы по-сравнению с прокариотами. У последних ее основу составляет муреин. У растений - это в основном целлюлоза, а у грибов - хитин.
Генетический материал эукариот содержится в ядре и упакован в хромосомы, которые представляют собой комплекс ДНК и белков (в основном гистонов).
Митохондрии и пластиды имеют собственную кольцевую ДНК и мелкие рибосомы, за счет них делают сами часть своих белков (полуавтономные органоиды).
Митохондрии принимают участие в (окислении органических веществ) – поставляют АТФ (энергию) для жизнедеятельности клетки, являются «энергетическими станциями клетки».
Немембранные органоиды
Рибосомы - это органоиды, которые занимаются . Состоят из двух субъединиц, по химическому составу – из рибосомной РНК и белков. Субъединицы синтезируются в ядрышке. Часть рибосом присоединены к ЭПС, эта ЭПС называется шероховатая (гранулярная).
Клеточный центр состоит из двух центриолей, которые образуют веретено деления во время деления клетки – митоза и мейоза.
Реснички, жгутики служат для движения.
Выберите один, наиболее правильный вариант. В состав цитоплазмы клетки входят
1) белковые нити
2) реснички и жгутики
3) митохондрии
4) клеточный центр и лизосомы
Ответ
Установите соответствие между функциями и органоидами клеток: 1) рибосомы, 2) хлоропласты. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) расположены на гранулярной ЭПС
Б) синтез белка
В) фотосинтез
Г) состоят из двух субъединиц
Д) состоят из гран с тилакоидами
Е) образуют полисому
Ответ
Установите соответствие между строением органоида клетки и органоидом: 1) аппарат Гольджи, 2) хлоропласт. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) двумембранный органоид
Б) есть собственная ДНК
В) имеет секреторный аппарат
Г) состоит из мембраны, пузырьков, цистерн
Д) состоит из тилакоидов гран и стромы
Е) одномембранный органоид
Ответ
Установите соответствие между характеристиками и органоидами клетки: 1) хлоропласт, 2) эндоплазматическая сеть. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) система канальцев, образованных мембраной
Б) органоид образован двумя мембранами
В) транспортирует вещества
Г) синтезирует первичное органическое вещество
Д) включает тилакоиды
Ответ
1. Выберите один, наиболее правильный вариант. Одномембранные компоненты клетки -
1) хлоропласты
2) вакуоли
3) клеточный центр
4) рибосомы
Ответ
2. Выберите три варианта. Какие органоиды клетки отделены от цитоплазмы одной мембраной?
1) комплекс Гольджи
2) митохондрия
3) лизосома
4) эндоплазматическая сеть
5) хлоропласт
6) рибосома
Ответ
Все приведенные ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания особенностей строения и функционирования рибосом. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) состоят из триплетов микротрубочек
2) участвуют в процессе биосинтеза белка
3) формируют веретено деления
4) образованы белком и РНК
5) состоят из двух субъединиц
Ответ
Выберите два верных ответа из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. Выберите двумембранные органеллы:
1) лизосома
2) рибосома
3) митохондрия
4) аппарат Гольджи
5) хлоропласт
Ответ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Двухмембранными органоидами растительной клетки являются.
1) хромопласты
2) центриоли
3) лейкопласты
4) рибосомы
5) митохондрии
6) вакуоли
Ответ
ЯДРО1-МИТОХОНДРИЯ1-РИБОСОМА1
Проанализируйте таблицу. Для каждой ячейки, обозначенной буквами, выберите соответствующий термин из предложенного списка:
1) ядро
2) рибосома
3) биосинтез белка
4) цитоплазма
5) окислительное фосфорилирование
6) транскрипция
7) лизосома
Ответ
МИТОХОНДРИЯ2-ХРОМОСОМА1-РИБОСОМА2
Проанализируйте таблицу «Структуры эукариотической клетки». Для каждой ячейки, обозначенной буквой, выберите соответствующий термин из предложенного списка.
1) гликолиз
2) хлоропласты
3) трансляция
4) митохондрии
5) транскрипция
6) ядро
7) цитоплазма
8) клеточный центр
Ответ
ЛИЗОСОМА1-РИБОСОМА3-ХЛОРОПЛАСТ1
1) комплекс Гольджи
2) синтез углеводов
3) одномембранный
4) гидролиз крахмала
5) лизосома
6) немембранный
Ответ
ЛИЗОСОМА2-ХЛОРОПЛАСТ2-РИБОСОМА4
Проанализируйте таблицу. Для каждой ячейки, обозначенной буквами, выберите соответствующий термин из предложенного списка.
1) двумембранный
2) эндоплазматическая сеть
3) биосинтез белка
4) клеточный центр
5) немембранный
6) биосинтез углеводов
7) одномембранный
8) лизосома
Ответ
ЛИЗОСОМА3-АГ1-ХЛОРОПЛАСТ3
Проанализируйте таблицу «Структуры клетки». Для каждой ячейки, обозначенной буквой, выберите соответствующий термин из предложенного списка.
1) гликолиз
2) лизосома
3) биосинтез белка
4) митохондрия
5) фотосинтез
6) ядро
7) цитоплазма
8) клеточный центр
Ответ
ХЛОРОПЛАСТ4-АГ2-РИБОСОМА5
Проанализируйте таблицу «Структуры клетки». Для каждой ячейки, обозначенной буквой, выберите соответствующий термин из предложенного списка.
1) окисление глюкозы
2) рибосома
3) расщепление полимеров
4) хлоропласт
5) синтез белка
6) ядро
7) цитоплазма
8) образование веретена деления
Ответ
АГ3-МИТОХОНДРИЯ3-ЛИЗОСОМА4
Проанализируйте таблицу «Органоиды клетки». Для каждой ячейки, обозначенной буквой, выберите соответствующий термин из предложенного списка.
1) хлоропласт
2) эндоплазматическая сеть
3) цитоплазма
4) кариоплазма
5) аппарат Гольджи
6) биологическое окисление
7) транспорт веществ в клетке
8) синтез глюкозы
Ответ
1. Выберите два верных ответа из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. Цитоплазма выполняет в клетке ряд функций:
1) осуществляет связь между ядром и органоидами
2) выполняет роль матрицы для синтеза углеводов
3) служит местом расположения ядра и органоидов
4) осуществляет передачу наследственной информации
5) служит местом расположения хромосом в клетках эукариот
Ответ
2. Определите два верных утверждения из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны. В цитоплазме происходит
1) синтез белков рибосом
2) биосинтез глюкозы
3) синтез инсулина
4) окисление органических веществ до неорганических
5) синтез молекул АТФ
Ответ
Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Выберите немембранные органеллы:
1) митохондрия
2) рибосома
3) ядро
4) микротрубочка
5) аппарат Гольджи
Ответ
Перечисленные ниже признаки, кроме двух, используются для описания функций изображенного органоида клетки. Определите два признака, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) служит энергетической станцией
2) расщепляет биополимеры на мономеры
3) обеспечивает упаковку веществ из клетки
4) синтезирует и накапливает молекулы АТФ
5) участвует в биологическом окислении
Ответ
Установите соответствие между строением органоида и его видом: 1) клеточный центр, 2) рибосома
А) состоит из двух перпендикулярно расположенных цилиндров
Б) состоит из двух субъединиц
В) образован микротрубочками
Г) содержит белки, обеспечивающие движение хромосом
Д) содержит белки и нуклеиновую кислоту
Ответ
Установите последовательность расположения структур в эукариотной клетке растения (начиная снаружи)
1) плазматическая мембрана
2) клеточная стенка
3) ядро
4) цитоплазма
5) хромосомы
Ответ
Выберите три варианта. Чем митохондрии отличаются от лизосом?
1) имеют наружную и внутреннюю мембраны
2) имеют многочисленные выросты - кристы
3) участвуют в процессах освобождения энергии
4) в них пировиноградная кислота окисляется до углекислого газа и воды
5) в них биополимеры расщепляются до мономеров
6) участвуют в обмене веществ
Ответ
1. Установите соответствие между характеристикой органоида клетки и его видом: 1) митохондрия, 2) лизосома. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) одномембранный органоид
Б) внутреннее содержимое – матрикс
Г) наличие крист
Д) полуавтономный органоид
Ответ
2. Установите соответствие между характеристиками и органоидами клетки: 1) митохондрия, 2) лизосома. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) гидролитическое расщепление биополимеров
Б) окислительное фосфорилирование
В) одномембранный органоид
Г) наличие крист
Д) формирование пищеварительной вакуоли у животных
Ответ
3. Установите соответствие между признаком и органоидом клетки, для которого он характерен: 1) лизосома, 2) митохондрия. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) наличие двух мембран
Б) аккумулирование энергии в АТФ
В) наличие гидролитических ферментов
Г) переваривание органоидов клетки
Д) образование пищеварительных вакуолей у простейших
Е) расщепление органических веществ до углекислого газа и воды
Ответ
Установите соответствие между органоидом клетки: 1) клеточный центр, 2) сократительная вакуоль, 3) митохондрия. Запишите цифры 1-3 в правильном порядке.
A) участвует в делении клеток
Б) синтез АТФ
B) выделение излишек жидкости
Г) «клеточное дыхание»
Д) поддержание постоянства объема клеток
Е) участвует в развитии жгутиков и ресничек
Ответ
1. Установите соответствие между названием органоидов и наличием или отсутствием у них клеточной мембраны: 1) мембранные, 2) немембранные. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) вакуоли
Б) лизосомы
В) клеточный центр
Г) рибосомы
Д) пластиды
Е) аппарат Гольджи
Ответ
2. Установите соответствие между органоидами клетки и их группами: 1) мембранные, 2) немембранные. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) митохондрии
Б) рибосомы
В) центриоли
Г) аппарат Гольджи
Д) эндоплaзматическая сеть
Е) микротрубочки
Ответ
3. Какие три из перечисленных органоидов являются мембранными?
1) лизосомы
2) центриоли
3) рибосомы
4) микротрубочки
5) вакуоли
6) лейкопласты
Ответ
1. Все перечисленные ниже структуры клетки, кроме двух, не содержат ДНК. Определите две структуры клетки, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) рибосомы
2) комплекс Гольджи
3) клеточный центр
4) митохондрии
5) пластиды
Ответ
2. Выберите три органоида клетки, содержащих наследственную информацию.
1) ядро
2) лизосомы
3) аппарат Гольджи
4) рибосомы
5) митохондрии
6) хлоропласты
Ответ
3. Выберите два верных ответа из пяти. В каких структурах клетки эукариот локализованы молекулы ДНК?
1) цитоплазме
2) ядре
3) митохондриях
4) рибосомах
5) лизосомах
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Где в клетке имеются рибосомы, кроме ЭПС
1) в центриолях клеточного центра
2) в аппарате Гольджи
3) в митохондриях
4) в лизосомах
Ответ
Каковы особенности строения и функций рибосом? Выберите три правильных варианта.
1) имеют одну мембрану
2) состоят из молекул ДНК
3) расщепляют органические вещества
4) состоят из большой и малой частиц
5) участвуют в процессе биосинтеза белка
6) состоят из РНК и белка
Ответ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. В структуру ядра эукариотической клетки входят
1) хроматин
2) клеточный центр
3) аппарат Гольджи
4) ядрышко
5) цитоплазма
6) кариоплазма
Ответ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие процессы происходят в ядре клетки?
1) образование веретена деления
2) формирование лизосом
3) удвоение молекул ДНК
4) синтез молекул иРНК
5) образование митохондрий
6) формирование субъединиц рибосом
Ответ
Установите соответствие между органоидом клетки и типом строения, к которому его относят: 1) одномембранный, 2) двумембранный. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) лизосома
Б) хлоропласт
В) митохондрия
Г) ЭПС
Д) аппарат Гольджи
Ответ
Установите соответствие между характеристиками и органоидами: 1) хлоропласт, 2) митохондрия. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) наличие стопок гран
Б) синтез углеводов
В) реакции диссимиляции
Г) транспорт электронов, возбуждённых фотонами
Д) синтез органических веществ из неорганических
Е) наличие многочисленных крист
Ответ
Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания изображённого на рисунке органоида клетки. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) одномембранный органоид
2) содержит фрагменты рибосом
3) оболочка пронизана порами
4) содержит молекулы ДНК
5) содержит митохондрии
Ответ
Перечисленные ниже термины, кроме двух, используются для характеристики органоида клетки, обозначенного на рисунке вопросительным знаком. Определите два термина, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) мембранный органоид
2) репликация
3) расхождение хромосом
4) центриоли
5) веретено деления
Ответ
Установите соответствие между характеристиками органоида клетки и его видом: 1) клеточный центр, 2) эндоплазматическая сеть. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) транспортирует органические вещества
Б) образует веретено деления
В) состоит из двух центриолей
Г) одномембранный органоид
Д) содержит рибосомы
Е) немембранный органоид
Ответ
1. Установите соответствие между характеристиками и органоидами клетки: 1) ядро, 2) митохондрия. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем цифрам.
А) замкнутая молекула ДНК
Б) окислительные ферменты на кристах
В) внутреннее содержимое – кариоплазма
Г) линейные хромосомы
Д) наличие хроматина в интерфазе
Е) складчатая внутренняя мембрана
Ответ
2. Установите соответствие между характеристиками и органоидами клеток: 1) ядро, 2) митохондрия. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) является местом синтеза АТФ
Б) отвечает за хранение генетической информации клетки
В) содержит кольцевую ДНК
Г) имеет кристы
Д) имеет одно или несколько ядрышек
Ответ
Установите соответствие между признаками и органоидами клетки: 1) лизосома, 2) рибосома. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) состоит из двух субъединиц
Б) является одномембранной структурой
В) участвует в синтезе полипептидной цепи
Г) содержит гидролитические ферменты
Д) размещается на мембране эндоплазматической сети
Е) превращает полимеры в мономеры
Ответ
Установите соответствие между характеристиками и клеточными органоидами: 1) митохондрия, 2) рибосома. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) немембранный органоид
Б) наличие собственной ДНК
В) функция - биосинтез белка
Г) состоит из большой и малой субъединиц
Д) наличие крист
Е) полуавтономный органоид
Ответ
Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, используются для описания изображенной на рисунке структуры клетки. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) состоит из РНК и белков
2) состоит из трех субъединиц
3) синтезируется в гиалоплазме
4) осуществляет синтез белка
5) может прикрепляться к мембране ЭПС
Ответ
© Д.В.Поздняков, 2009-2019
Бактерии относятся к доядерным одноклеточным микроорганизмам прокариотам, то есть у них отсутствует ядерная белковая оболочка – упаковка для ДНК. Также их структура более упрощена по сравнению с клетками животных и растений. Основной тип питания – это фотосинтез (при помощи энергии света) или хемосинтез (окисление веществ). К прокариотам относятся также археи, сине-зеленые водоросли.
Эукариоты – это надцарство живых организмов, клетки которых имеют ядро, и его оболочка четко оформлена. С греческого языка термин переводится как «хорошее ядро», вот почему выбрано именно это название.
К этому надцарству принадлежат растения, животные, грибы, простейшие, грибоподобные организмы слизевики, водоросли.
Существует теория, что древняя цианобактерия около 2,5 млрд. лет назад была захвачена клеткой – предшественником эукариота, что обусловило появление абсолютно новых микроорганизмов. Некоторые отдельные органеллы эукариотов (к примеру, митохондрии и пластиды) очень похожи на бактерий по строению и особенностям жизнедеятельности. Они также размножаются делением, имеют собственный генетический аппарат.
От бактерий (прокариотов) и архей основным отличием эукариотов является расположение генетического аппарата в окружении двойной мембраны, защищенного крепкой оболочкой ядра. Встречаются многоядерные организмы. У них линейная ДНК, связанная с гистонами – белками, в которые упакованы нити. У бактерий же ДНК кольцевидная, не связанная гистонами.
Клетка насчитывает десятки постоянных структур – ее органоидов, обеспечивающих жизнедеятельность, каждый из которых отделен мембраной одной или несколькими. Это достаточно редко встречается у прокариотов.
Наличие пластид, которые могут состоять из 4 мембран, также существенно отличает прокариотов от эукариотов. Пластиды окружены внешней и внутренней мембраной и выполняют:
- функции фотосинтеза,
- синтез аминокислот, пуринов, абсцизовой кислоты и других важных соединений.
Пластиды обеспечивают запасы липидов, крахмала, железа.
Размеры эукариотов в тысячи раз больше прокариотов. Вот почему для сохранения жизни им необходимо поглощать большое количество белка в качестве питания. Это обусловило появление хищных организмов.
Особенности строения
Стандартная клетка состоит из следующих структур:
- ядро,
- рибосома,
- везикула,
- шероховатый эндоплазматический ретикулум,
- аппарат Гольджи,
- гладкий эндоплазматический ретикулум,
- митохондрия,
- вакуоль,
- гиалоплазма,
- лизосома,
- центросома,
- меланосома,
- реснички, жгутики,
- клеточная стенка.
Ядро содержит ядрышко, которое не имеет мембранной оболочки. Оно хорошо различимо под электронным микроскопом. В ядрышке происходит синтез РНК. Ядро обеспечивает хранения ДНК – наследственной информации, ее передачу, реализацию, воспроизводство.
Рибосома , являясь органоидом, имеет форму сферы, осуществляет трансляцию (синтез белка из аминокислот). Рибосомы бывают большие и маленькие.
Строение клетки эукариот
Везикула – небольшой органоид, отделенный мембраной, образующий внутриклеточную сумку для транспортировки или преобразования питательных веществ, хранения ферментов.
Шероховатый (гранулярный) эндоплазматический ретикулум состоит из разветвлений, характеризуется наличием пузырьков, трубочек и полостей. Он окружен мембранной оболочкой. На его поверхности содержатся рибосомы, осуществляющие синтез белков.
Аппарат Гольджи - структура, состоящая из мембран и «цистерн», помогающая выведению из гранулярного эндоплазматического ретикулума веществ. По внешнему виду напоминает трубки, собранные в стопки. В цистернах происходит созревание белков, в каждом отделе содержится свой набор ферментов. Везикулы, отделяясь от ретикулума, непрерывно присоединяются к аппарату Гольджи. Когда белок готов переместиться, пузырьки отсоединяются и доставляются к необходимой органелле. Аппарат Гольджи сортирует вещества, оправляя некоторые из них к плазматической мембране, другие к лизосомам.
Гладкий (агранулярный) эндоплазматический ретикулум не имеет рибосом. Отвечает за процессы метаболизма. Осуществляет синтез липидов, жирных кислот, стероидов. Ткани печени и надпочечников состоят из гладкого эндоплазматического ретикулума.
Митохондрии – органоиды, окисляющие органические соединения, используя энергию для обеспечения жизни всего организма. Могут различаться по формам, количество, содержащееся в одной клетке, может варьировать от одной митохондрии до сотен тысяч. В ней содержится кольцевая спиральная молекула ДНК.
Вакуоли развиваются из пузырьков мембран. Их имеют не все эукариоты. Выполняют функцию накопления воды, выводят продукты распада. Бывают пищеварительными, пульсирующими.
Гиалоплазма – это внутриклеточная жидкость.
Лизосома – органоид, вид везикул, окруженный мембраной, содержащий в себе ферменты. Выполняет функцию переваривания молекул, посредством секреции. Прокариоты не имеют лизосом.
Центросома регулирует процессы клеточного деления, образования трубочек, являясь немембранным органоидом. Участвует в формировании жгутиков, ресничек.
Меланосома присутствует у животных, содержит светопоглощающие пигменты, в частности, меланин.
Реснички – это тоненькие волоски на поверхности клеточной стенки, покрытые мембраной, являющиеся рецепторами. Они есть у инфузорий, губок, реснитчатых червей. Их имеют клетки эпителия кишечника, дыхательные пути – бронхи, мозговые желудочки, евстахиева труба.
Жгутики могут быть также у прокариотов. У бактерий они намного тоньше, короче, не могут изгибаться. Жгутики эукариотов длиннее ресничек, хотя схожи с ними по структуре. У архебактерий жгутики несколько тоньше, отличаются строением.
Клеточная стенка , в первую очередь, обеспечивает защиту всех внутренних структур от внешних факторов, а также выполняет транспортировку веществ. Состоит из муреина, структура которого влияет на степень окрашивания ее по методу Грама. Некоторые бактерии, водоросли, грибы, археи тоже имеют клеточную стенку. Также бактерии могут образовывать капсулу – слизистую структуру из полисахаридов, большого количества воды вокруг стенки.
Жизнь и питание эукариотов
Цикл жизни эукариотов разделен на две последующие фазы:
- гаплофаза,
- диплофаза.
Происходит слияние двух галоплоидных (с одним набором хромосом) клеток и их ядер в одну общую, имеющую два (диплоидных) набора хромосом. Через некоторое время клетки вновь становятся галоплоидными, разделяясь. Такой способ совершенно нехарактерен для прокариотов.
Отличием бактерий, архей и эукариотов является способность последних к эндоцитозу – захвату других клеток и помещению их в специальные сумки (везикулы), в которых путем ферментации происходит «переваривание» пищи до консистенции, способной проникнуть сквозь клеточную мембрану.
Некоторые способны к фагоцитозу (с греческого «пожирание»). Они могут захватывать твердые частицы (вирусы, бактерии), переваривать их, осуществляя таким образом питание.
Также эукариоты умеют впитывать жидкость. Пиноцитоз – способность всех эукариотических клеток поглощать молекулы воды, других жидких веществ, утоляя свою потребность в питье.
Особенности строения, различие в течение процессов, отвечающих за жизнедеятельность клеток, а также размеры, наличие органов, выполняющих определенные функции – все это существенно отличает эукариотов от бактерий. Вот почему они не являются бактериями, а представляют собой отдельный вид микроорганизмов.
Работаю врачом ветеринарной медицины. Увлекаюсь бальными танцами, спортом и йогой. В приоритет ставлю личностное развитие и освоение духовных практик. Любимые темы: ветеринария, биология, строительство, ремонт, путешествия. Табу: юриспруденция, политика, IT-технологии и компьютерные игры.
Клетки, образующие ткани животных и растений, значительно различаются по форме, размерам и внутреннему строению. Однако все они обнаруживают сходство в главных чертах процессов жизнедеятельности, обмена веществ, в раздражимости, росте, развитии, способности к изменчивости.
Клетки всех типов содержат два основных компонента, тесно связанных между собой, - цитоплазму и ядро. Ядро отделено от цитоплазмы пористой мембраной и содержит ядерный сок, хроматин и ядрышко. Полужидкая цитоплазма заполняет всю клетку и пронизана многочисленными канальцами. Снаружи она покрыта цитоплазматической мембраной. В ней имеются специализированные структуры-органоиды, присутствующие в клетке постоянно, и временные образования - включения. Мембранные органоиды : наружная цитоплазматическая мембрана (HЦM), эндоплазматическая сеть (ЭПС), аппарат Гольджи, лизосомы, митохондрии и пластиды. В основе строения всех мембранных органоидов лежит биологическая мембрана. Все мембраны имеют принципиально единый план строения и состоят из двойного слоя фосфолипидов, в который с различных сторон ива разную глубину погружены белковые молекулы. Мембраны органоидов отличаются друг от друга лишь наборами входящих в них белков.
Схема строения эукариотической клетки. А - клетка животного происхождения; Б - растительная клетка:1 - ядро с хроматином и ядрышком, 2 - цитоплазматическая мембрана, 3- клеточная стенка, 4 - поры в клеточной стенке, через которые сообщается цитоплазма соседних клеток, 5 - шероховатая эндоплазматическая сеть, б - гладкая эндоплазматическая сеть, 7 - пиноцитозная вакуоль, 8 - аппарат (комплекс) Гольджи, 9 - лизосома, 10 - жировые включения в каналах гладкой эндоплазматической сети, 11 - клеточный центр, 12 - митохондрия, 13 -свободные рибосомы и полирибосомы, 14 - вакуоль, 15 - хлоропласт
Цитоплазматическая мембрана. У всех клеток растений, многоклеточных животных, у простейших и бактерий клеточная мембрана трехслойна: наружный и внутренний слои состоят из молекул белков, средний - из молекул липидов. Она ограничивает цитоплазму от внешней среды, окружает все органоиды клетки и представляет собой универсальную биологическую структуру. В некоторых клетках наружная оболочка образована несколькими мембранами, плотно прилегающими друг к другу. В таких случаях клеточная оболочка становится плотной и упругой и позволяет сохранить форму клетки, как, например, у эвглены и инфузории туфельки. У большинства растительных клеток, помимо мембраны, снаружи имеется еще толстая целлюлозная оболочка - клеточная стенка . Она хорошо различима в обычном световом микроскопе и выполняет опорную функцию за счет жесткого наружного слоя, придающего клеткам четкую форму.
На поверхности клеток мембрана образует удлиненные выросты - микроворсинки, складки, впячивания и выпячивания, что во много раз увеличивает всасывающую или выделительную поверхность. С помощью мембранных выростов клетки соединяются друг с другом в тканях и органах многоклеточных организмов, на складках мембран располагаются разнообразные ферменты, участвующие в обмене веществ. Отграничивая клетку от окружающей среды, мембрана регулирует направление диффузии веществ и одновременно осуществляет активный перенос их внутрь клетки (накопление) или наружу (выделение). За счет этих свойств мембраны концентрация ионов калия, кальция, магния, фосфора в цитоплазме выше, а концентрация натрия и хлора ниже, чем в окружающей среде. Через поры наружной мембраны из внешней среды внутрь клетки проникают ионы, вода и мелкие молекулы других веществ. Проникновение в клетку относительно крупных твердых частиц осуществляется путем фагоцитоза (от греч. "фаго" - пожираю, "питое" - клетка). При этом наружная мембрана в месте контакта с частицей прогибается внутрь клетки, увлекая частицу в глубь цитоплазмы, где она подвергается ферментативному расщеплению. Аналогичным путем в клетку попадают и капли жидких веществ; их поглощение называетсяпиноцитозом (от греч. "пино" - пью, "цитос" - клетка). Наружная клеточная мембрана выполняет и другие важные биологические функции.
Цитоплазма на 85 % состоит из воды, на 10 % - из белков, остальной объем приходится на долю липидов, углеводов, нуклеиновых кислот и минеральных соединений; все эти вещества образуют коллоидный раствор, близкий по консистенции глицерину. Коллоидное вещество клетки в зависимости от ее физиологического состояния и характера воздействия внешней среды имеет свойства и жидкости, и упругого, более плотного тела. Цитоплазма пронизана каналами различной формы и величины, которые получили название эндоплазматической сети. Их стенки представляют собой мембраны, тесно контактирующие со всеми органоидами клетки и составляющие вместе с ними единую функционально-структурную систему для осуществления обмена веществ и энергии и перемещения веществ внутри клетки.
В стенках канальцев располагаются мельчайшие зернышки-гранулы, называемые рибосомами. Такая сеть канальцев называется гранулярной. Рибосомы могут располагаться на поверхности канальцев разрозненно или образуют комплексы из пяти-семи и более рибосом, называемые полисомами. Другие канальцы гранул не содержат, они составляют гладкую эндоплазматическую сеть. На стенках располагаются ферменты, участвующие в синтезе жиров и углеводов.
Внутренняя полость канальцев заполнена продуктами жизнедеятельности клетки. Внутриклеточные канальцы, образуя сложную ветвящуюся систему, регулируют перемещение и концентрацию веществ, разделяют различные молекулы органических веществ и этапы их, синтеза. На внутренней и внешней поверхности мембран, богатых ферментами, осуществляется синтез белков, жиров и углеводов, которые либо используются в обмене веществ, либо накапливаются в цитоплазме в качестве включений, либо выводятся наружу.
Рибосомы встречаются во всех типах клеток - от бактерий до клеток многоклеточных организмов. Это округлые тельца, состоящие из рибонуклеиновой кислоты (РНК) и белков почти в равном соотношении. В их состав непременно входит магний, присутствие которого поддерживает структуру рибосом. Рибосомы могут быть связаны с мембранами эндоплазматической сети, с наружной клеточной мембраной или свободно лежать в цитоплазме. В них осуществляется синтез белков. Рибосомы кроме цитоплазмы встречаются в ядре клетки. Они образуются в ядрышке и затем поступают в цитоплазму.
Комплекс Гольджи в растительных клетках имеет вид отдельных телец, окруженных мембранами. В животных клетках этот органоид представлен цистернами, канальцами и пузырьками. В мембранные трубки комплекса Гольджи из канальцев эндоплазматической сети поступают продукты секреции клетки, где они химически перестраиваются, уплотняются, а затем переходят в цитоплазму и либо используются самой клеткой, либо выводятся из нее. В цистернах комплекса Гольджи происходит синтез полисахаридов и их объединение с белками, в результате чего образуются гликопротеиды.
Митохондрии - небольшие тельца палочковидной формы, ограниченные двумя мембранами. От внутренней мембраны митохондрии отходят многочисленные складки - кристы, на их стенках располагаются разнообразные ферменты, с помощью которых осуществляется синтез высокоэнергетического вещества - аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). В зависимости от активности клетки и внешних воздействий митохондрии могут перемещаться, изменять свои размеры, форму. В митохондриях найдены рибосомы, фосфолипиды, РНК и ДНК. С присутствием ДНК в митохондриях связывают способность этих органоидов к размножению путем образования перетяжки или почкованием в период деления клетки, а также синтез части митохондриальных белков.
Лизосомы - мелкие овальные образования, ограниченные мембраной и рассеянные по всей цитоплазме. Встречаются во всех клетках животных и растений. Они возникают в расширениях эндоплазматической сети и в комплексе Гольджи, здесь заполняются гидролитическими ферментами, а затем обособляются и поступают в цитоплазму. В обычных" условиях лизосомы переваривают частицы, попадающие в клетку путем фагоцитоза, и органоиды отмирающих клеток. Продукты лизиса выводятся через мембрану лизосомы в цитоплазму, где они включаются в состав новых молекул. При разрыве лизоеомной мембраны ферменты поступают в цитоплазму и переваривают ее содержимое, вызывая гибель клетки.
Пластиды есть только в растительных клетках и встречаются, у большинства зеленых растений. В пластидах синтезируются и накапливаются органические вещества. Различают пластиды трех видов: хлоропласты, хромопласты и лейкопласты.
Хлоропласты - зеленые пластиды, содержащие зеленый пигмент хлорофилл. Они находятся в листьях, молодых стеблях, незрелых плодах. Хлоропласты окружены двойной мембраной. У высших растений внутренняя часть хлоропластов заполнена полужидким веществом, в котором параллельно друг другу уложены пластинки. Парные мембраны пластинок, сливаясь, образуют стопки, содержащие хлорофилл (рис. 6). В каждой стопке хлоропластов высших растений чередуются слои молекул белка и молекул липидов, а между ними располагаются молекулы хлорофилла. Такая слоистая структура обеспечивает максимум свободных поверхностей и облегчает захват и перенос энергии в процессе фотосинтеза.
Хромопласты - пластиды, в которых содержатся растительные пигменты (красный или бурый, желтый, оранжевый). Они сосредоточены в цитоплазме клеток цветков, стеблей, плодов, листьев растений и придают им соответствующую окраску. Хромопласты образуются из лейкопластов или хлоропластов в результате накопления пигментов каротиноидов.
Лейкопласты-бесцветные пластиды, располагающиеся в неокрашенных частях растений: в стеблях, корнях, луковицах и др. В лейкопластах одних клеток накапливаются зерна крахмала, в лейкопластах других клеток - масла, белки.
Все пластиды возникают из своих предшественников - пропластид. В них выявлена ДНК, которая контролирует размножение этих органоидов.
Клеточный центр, или центросома, играет важную роль при делении, клетки и состоит из двух центриолей. Он встречается у всех клеток животных и растений, кроме цветковых, низших грибов и некоторых, простейших. Центриоли в делящихся клетках принимают участие в формировании веретена деления и располагаются на его полюсах. В делящейся клетке первым делится клеточный центр, одновременно образуется ахроматиновое веретено, ориентирующее хромосомы при расхождении их к полюсам. В дочерние клетки отходит по одной центриоле.
У многих растительных и животных клеток имеются органоиды специального назначения : реснички, выполняющие функцию движения (инфузории, клетки дыхательных путей), жгутики (простейшие одноклеточные, мужские половые клетки у животных и растений и др.). Включения - временные элемеаты, возникающие в клетке на определенной стадии ее жизнедеятельности в результате синтетической функции. Они либо используются, либо выводятся из клетки. Включениями являются также запасные питательные вещества: в растительных клетках-крахмал, капельки жира, блки, эфирные масла, многие органические кислоты, соли органических и неорганических кислот; в животных клетках - гликоген (в клетках печени и мышцах), капли жира (в подкожной клетчатке); Некоторые включения накапливаются в клетках как отбросы - в виде кристаллов, пигментов и др.
Вакуоли - это полости, ограниченные мембраной; хорошо выражены в клетках растений и имеются у простейших. Возникают в разных участках расширений эндоплазматической сети. И постепенно отделяются от нее. Вакуоли поддерживают тургорное давление, в них сосредоточен клеточный или вакуолярный сок, молекулы которого определяют его осмотическую концентрацию. Считается, что первоначальные продукты синтеза - растворимые углеводы, белки, пектины и др. - накапливаются в цистернах эндоплазматической сети. Эти скопления и представляют собой зачатки будущих вакуолей.
Цитоскелет . Одной из отличительных особенностей эукариотической клетки является развитие в ее цитоплазме скелетных образований в виде микротрубочек и пучков белковых волокон. Элементы цитоскелета тесно связаны с наружной цитоплазматической мембраной и ядерной оболочкой, образуют сложные переплетения в цитоплазме. Опорные элемеиты цитоплазмы определяют форму клетки, обеспечивают движение внутриклеточных структур и перемещение всей клетки.
Ядро клетки играет основную роль в ее жизнедеятельности, с его удалением клетка прекращает свои функции и гибнет. В большинстве животных клеток одно ядро, но встречаются и многоядерные клетки (печень и мышцы человека, грибы, инфузории, зеленые водоросли). Эритроциты млекопитающих развиваются из клеток-предшественников, содержащих ядро, но зрелые эритроциты утрачивают его и живут недолго.
Ядро окружено двойной мембраной, пронизанной порами, посредством которых оно тесно связано с каналами эндоплазматической сети и цитоплазмой. Внутри ядра находится хроматин - спирализованные участки хромосом. В период деления клетки они превращаются в палочковидные структуры, хорошо различимые в световой микроскоп. Хромосомы - это сложный комплекс белков с ДНК, называемый нуклеопротеидом.
Функции ядра состоят в регуляции всех жизненных отправлений клетки, которую оно осуществляет при помощи ДНК и РНК-материальных носителей наследственной информации. В ходе подготовки к делению клетки ДНК удваивается, в процессе митоза хромосомы расходятся и передаются дочерним клеткам, обеспечивая преемственность наследственной информации у каждого вида организмов.
Кариоплазма - жидкая фаза ядра, в которой в растворенном виде находятся продукты жизнедеятельности ядерных структур
Ядрышко - обособленная, наиболее плотная часть ядра. В состав ядрышка входят сложные белки и РНК, свободные или связанные фосфаты калия, магния, кальция, железа, цинка, а также рибосомы. Ядрышко исчезает перед началом деления клетки и вновь формируется в последней фазе деления.
Таким образом, клетка обладает тонкой и весьма сложной организацией. Обширная сеть цитоплазматических мембран и мембранный принцип строения органоидов позволяют разграничить множество одновременно протекающих в клетке химических реакций. Каждое из внутриклеточных образований имеет свою структуру и специфическую функцию, но только при их взаимодействии возможна гармоничная жизнедеятельность клетки.На основе такого взаимодействия вещества из окружающей среды поступают в клетку, а отработанные продукты выводятся из нее во внешнюю среду - так совершается обмен веществ. Совершенство структурной организации клетки могло возникнуть только в результате длительной биологической эволюции, в процессе которой выполняемые ею функции постепенно усложнялись.
Простейшие одноклеточные формы представляют собой и клетку, и организм со всеми его жизненными проявлениями. В многоклеточных организмах клетки образуют однородные группы - ткани. В свою очередь ткани формируют органы, системы, и их функции определяются общей жизнедеятельностью целостного организма.