Как устроена живая клетка?

В начале учебного года вспоминаем одну из краеугольных тем в биологии — как в общих чертах устроены эукариотические и прокариотические клетки. Материал будет полезен школьникам, которые только начинают знакомство с биологией, а также при подготовке к ЕГЭ.

Автор: Дарья РумакРедактор: Дмитрий Виноградов

Клетка — это элементарная единица строения и жизнедеятельности всех организмов. Клетки делятся на прокариотические (доядерные) и эукариотические (соответственно, имеющие ядро). Давайте рассмотрим строение кирпичика любого живого организма поподробнее.

Плазматическая мембрана

Плазматическая мембрана, или плазмолемма, это основа любой клетки. Она ограничивает живое содержимое клетки от внешней среды. Возможно, вы слышали словосочетание «липидный бислой» — так называют основу мембраны, которая действительно представляет собой плёнку из липидов толщиной в две молекулы. Но не стоит забывать, что помимо липидов (в основном фосфолипидов) мембрана также содержит разнообразные белки и углеводы, образующие гликокаликс. Подробнее о мембране можно почитать в нашей отдельной школьной статье.

Клеточная стенка

Клетки растений, грибов и бактерий помимо плазматической мембраны снаружи имеют ещё оболочку — клеточную стенку. Материал для построения клеточной стенки выделяет сама клетка. Это неживая клеточная структура, выполняющая функции опоры и защиты, она придаёт прочность клетке, ограничивает её подвижность. У растений оболочка клеток состоит из волокон целлюлозы и является своеобразным внутренним каркасом организма. У грибов клеточная стенка содержит полисахарид хитин, у бактерий — муреин.

Прокариотическая клетка

Прокариоты (Procaryota, от древнегреческого ??? «перед» и ?????? «ядро») — живые организмы, не обладающие оформленным ядром и другими мембранными органоидами. Это просто устроенные, чаще всего одноклеточные организмы, к ним относятся бактерии (в том числе цианобактерии) и археи (они же архебактерии).

Прокариотическая клетка окружена оболочкой, состоящей из трёх частей: капсулы (это защитная структура из белков и полисахаридов), клеточной стенки (жёсткой, содержащей муреин оболочки) и собственно плазмалеммы (мембраны, покрывающей цитоплазму). Капсула может отсутствовать и появляется вокруг прокариотической клетки при неблагоприятных условиях.

содержимое клеток прокариот внутри оболочки называют цитоплазмой. Цитоплазма прокариот содержит белки, полисахариды, метаболиты и неорганические вещества, в ней же располагаются немногочисленные структуры прокариотической клетки.

1. Нуклеоид — это область цитоплазмы, где расположена кольцевая ДНК в виде хромосомы, несущая генетическую информацию. Нуклеоид, в отличие от ядра, не имеет собственной оболочки.
2. Рибосомы осуществляют биосинтез белка.
3. Мезосомы — это впячивания плазмалеммы. В школьных пособиях и на ЕГЭ считается, что они осуществляют репликацию ДНК и клеточное дыхание. На самом же деле это утверждение бытовало в науке несколько десятилетий назад, а сейчас мезосомы считаются несуществующими структурами.
4. Органеллы движения: жгутики и пили. Жгутик прокариот представляет собой белковую нить, которая закреплена в клеточной оболочке и способна вращаться.
5. Включения: гликоген, крахмал, волютин, жировые капли. Это не обязательные элементы прокариотической клетки.
6. Плазмиды — небольшие молекулы ДНК, физически обособленные от хромосом в нуклеоиде и способные к копированию. Могут отсутствовать. Бактерии способны передавать друг другу плазмиды, таким образом распространяя от клетке и клетке полезные свойства.

Подробнее о бактериях, их строении, жизнедеятельности и значении можно узнать из другой нашей статьи.

Эукариотическая клетка

Эукариоты (Eukaryota, от древнегреческого ??- «хорошо», «полностью» и ?????? «ядро») — это живые организмы, клетки которых содержат ядро. Таковыми являются клетки растений, грибов и животных (а также протистов, если выносить их в отдельную группу).

Так из чего же состоит клетка? Условно клетку эукариот можно разделить на плазматическую мембрану, ядро («центр» клетки, хранитель генетического материала) и цитоплазму (жидкое содержимое клетки). Цитоплазма в свою очередь делится на гиалоплазму (прозрачное вещество цитоплазмы) и органоиды.

Органоиды эукариот

Эукариотическая клетка содержит различные органеллы, или органоиды. Некоторые из них встречаются у всех эукариот, некоторые отличают клетки растений, животных и грибов друг от друга. По строению органеллы можно разделить на одномембранные, двумембранные и немембранные: основу первых составляет один липидный бислой, вторые содержат сразу два мембранных слоя один в другом, а третьи совсем не содержат мембран.

Одномембранные органоиды

1. Эндоплазматическая сеть (ЭПС), или эндоплазматический ретикулум (ЭПР), пронизывает всю цитоплазму и представляет собой систему замкнутых мембранных канальцев и цистерн. Выделяют гладкую ЭПС, которая занимается транспортом веществ, синтезом липидов и углеводов, и гранулярную (шероховатую) ЭПС, отвечающую за синтез белков и их транспорт.
2. Комплекс Гольджи расположен в цитоплазме компактно и состоит из стопок уплощённых мембранных мешочков, цистерн и пузырьков. Отвечает за модификацию веществ, их концентрацию и упаковку, образование лизосом и пероксисом.
3. Лизосомы — это небольшие тельца различной формы в виде мембранных пузырьков, заполненных гидролитическими ферментами. Главная функция лизосом и их содержимого — расщепление веществ, в том числе переваривание.
4. Пероксисомы — шарообразные тельца, содержащие фермент каталазу. В пероксисомах проходят реакции, связанные с пероксидом (перекисью) водорода.
5. Вакуоли — это разнообразные мембранные мешки, содержимое и форма которых сильно разнится.

• Вакуоли растений крупные, занимают большую часть объёма клеток и заполнены клеточным соком. Отвечают за тургор (внутреннее давление клетки) и накопление питательных веществ.
• В животных клетках можно встретить другие типы вакуолей, например пищеварительные вакуоли — пузырьки, в которых содержатся и перевариваются частицы, съеденные клеткой.

Двумембранные органоиды

1. Ядро можно отнести к двумембранным органоидам. Это важнейшая часть клетки, где хранится и отчасти обрабатывается генетическая информация в виде ДНК.
2. Митохондрии — полуавтономные органоиды, имеющие собственные ДНК, РНК и ферменты. Это «энергетические станции клетки», они окисляют органические вещества и синтезируют АТФ — универсальную энергетическую «валюту» клеток. Считается, что митохондрии происходят от бактерий, которые некогда стали жить в симбиозе с эукариотами, а потом потеряли самостоятельность и превратились в органеллы.
3. Пластиды — уникальные органеллы растительных клеток. Как и митохондрии, они происходят от бактерий, но от других, и подразделяются на несколько видов.

• Зелёные хлоропласты отвечают за фотосинтез, то есть синтезируют сахара из углекислого газа и воды с помощью энергии света.
• Лейкопласты — бесцветные пластиды, чья главная функция — запасание питательных веществ.
• Хромопласты окрашены в различные цвета и придают многим цветкам, плодам и листьям красную, жёлтую или оранжевую окраску.

Немембранные органоиды

1. Рибосомы представляют собой тельца из РНК и белков, состоят из двух частей (большой и малой субъединиц) и отвечают за синтез белков. Рибосомы могут свободно плавать в цитоплазме или прикрепляться к шероховатой ЭПС. рибосомы про- и эукариот устроены принципиально однотипно, но отличаются деталями строения и размерами (эукариотические крупнее).
2. Цитоскелет — это система тяжей и нитей, которые придают клеткам форму, позволяют им двигаться, перемещаться и делиться. Кроме того, именно цитоскелет отвечает за мышечное сокращение и движение жгутиков. У эукариот выделяют три типа цитоскелета: актиновые микрофиламенты, промежуточные филаменты и микротрубочки.
3. Клеточный центр, или центросома, состоит из двух центриолей и материала вокруг них. Центросома служит главным центром организации микротрубочек, но она есть не у всех эукариот. Если клеточный центр отсутствует, центром организации микротрубочек становятся другие структуры.

Структуры движения

Реснички и жгутики — образования эукариотических клеток, отвечающие за движение. Они часто встречаются у одноклеточных эукариотических организмов (инфузорий, водорослей и жгутиконосцев), но могут присутствовать и у некоторых клеток многоклеточных (например, у клеток в составе реснитчатого эпителия). Реснички и жгутики эукариот представляют собой выросты цитоплазмы, окружённые снаружи плазматической мембраной. Внутри этих выростов находится сложная система на основе микротрубочек.

Важно сказать, что жгутики про- и эукариот — это принципиально разные структуры. У прокариот основа жгутика — заякоренная в клетке белковая нить, у эукариот же жгутик гораздо крупнее, сложнее и содержит в своей основе цитоскелет.

Сравнение разных типов клеток

Предлагаем ознакомиться с краткой сравнительной таблицей клеток бактерий, растений, грибов и животных.

Примеры заданий

Теперь, вооружившись базовыми знаниями о клетке, давайте попробуем решить некоторые варианты 4 задания ЕГЭ. Например, такие.

Выберите структуры, характерные только для растительной клетки.

1) митохондрии

2) хлоропласты

3) целлюлозная клеточная стенка

4) рибосомы

5) крупные вакуоли с клеточным соком

6) аппарат Гольджи

Ответ: 235

Клетки прокариот отличаются от клеток эукариот:

1) наличием нуклеоида в цитоплазме

2) наличием рибосом в цитоплазме

3) синтезом АТФ в митохондриях

4) присутствием эндоплазматической сети

5) отсутствием морфологически обособленного ядра

6) наличием впячиваний плазматической мембраны, выполняющих функцию мембранных органоидов

Ответ: 156

Надеемся, обзор помог вам немного разобраться в отличиях эукариотических и прокариотических клеток. Удачи в постижении науки!

Источники

1. Биология. Биологические системы и процессы. 10 класс: учеб. для общеобразоват. организаций (углублённый уровень)/ А.В. Теремов, Р.А. Петросова — 8-е изд.,испр. - М.: Мнемозина, 2017. — 399с.: ил.
2. Тейлор Д., Грин Н., Стаут У./Биология: в 3-х т. Пер. с англ./Под ред. Р. Сопера — 3-е изд., — М.: Мир, 2004. — 454 с., ил.

Источник: vk.com

Комментарии: