Підручник Біологія 9 клас - О. А. Андерсон - Школяр 2017

Тема 2 СТРУКТУРА КЛІТИНИ

§ 12. Типи клітин. Рослинна, тваринна та грибна клітини

Згадаємо!

Яка основна відмінність між прокаріотичною та еукаріотичною клітинами?

У прокаріотичній клітині немає ядра, проте це не єдина ознака, що відрізняє її від еукаріотичної клітини.

Прокаріотична клітина. Організми, клітини яких не містять ядра, - це бактерії та археї (§ 42). Вони мають мінімальний набір складових, що забезпечують існування клітини як цілісної системи. Це плазматична мембрана, цитоплазма, рибосоми та молекула ДНК - носій спадкової інформації. У них немає ядра та всіх мембранних органел. Зовні клітини більшості прокаріотів оточені клітинною стінкою. У бактерій вона сформована складними сполуками вуглеводів та коротких амінокислотних ланцюжків - пептидогліканами, а також може містити додаткові компоненти. Клітинні стінки більшості архей мають білкову природу. Зовні клітинної стінки може бути додатковий захисний шар - капсула. Переміщення клітин архей у просторі забезпечується джгутиками (їхня кількість варіюється від 1 до 1000). Деякі бактерії формують волоскоподібні вирости - пілі, що виконують функції комунікації між клітинами та прикріплення до поверхонь. Місце зберігання молекули ДНК в клітинах прокаріотів дещо відрізняється від решти цитоплазми й називається нуклеоїдом (рис. 54). Більша частина нуклеоїду містить одну молекулу ДНК, а також РНК та білки. У прокаріотів молекула ДНК замкнена в кільце (а не лінійна, як у ядрах) і не зв’язана із білками. Синтез білків у прокаріотів також забезпечується рибосомами,

Рис. 54. Бактеріальна клітина: а - схема будови; б - електронна мікрофотографія клітини кишкової палички

? Знайдіть на мікрофотографії нуклеоїд, цитоплазму та клітинну стінку.

які складаються з двох субодиниць. Прокаріотичні рибосоми дещо менші за розміром та мають простішу будову, ніж еукаріотичні.

Різноманітність еукаріотичних клітин. До еукаріотів належать гриби, рослини й тварини. Окрім обов’язкових складових (плазматична мембрана, цитоплазма, рибосоми, ДНК) клітини таких організмів містять ядра та мембранні органели (рис. 55). Вивчаючи рослинні, грибні та тваринні організми, ви ознайомлювалися з особливостями будови їхніх клітин. Так, рослинам і грибам властива наявність клітинних стінок, основою яких є полісахариди целюлоза (рослини) та хітин (гриби). Рослинні клітини відрізняються від інших наявністю пластид. Хлоропласти, наприклад, забезпечують фотосинтез, що зумовлює унікальну роль рослин у біосфері (§ 48). Також у цих організмів можуть бути наповнені клітинним соком вакуолі великого розміру - до 30 % від об’єму цитоплазми. У грибів також можуть бути вакуолі, але меншого розміру. Тваринні клітини не мають клітинних стінок, їхня поверхня утворена вуглеводними залишками, з’єднаними з молекулами плазматичних мембран. Завдяки цьому деякі з них, на відміну від організмів з клітинними стінками, можуть змінювати свою форму, захоплювати тверді часточки їжі (фагоцитоз), формувати несправжньоніжки (псевдоподії). Ще одна принципова відмінність еукаріотичних клітин від прокаріотичних - здатність формувати багатоклітинні організми. Ідеться не про утворення сукупності багатьох клітин, а про формування організмів, між клітинами яких існують численні регуляторні зв’язки. Це надає їм нових властивостей, які забезпечують перехід від клітинного рівня до організмового. Прокаріоти здатні формувати багатоклітинні структури, колонії. Проте взаємодія між клітинами не настільки досконала, щоб ці утворення називати багатоклітинним організмом. Еукаріотичні клітини можуть існувати самостійно (одноклітинні організми), формувати колонії або ж входити до складу багатоклітинних організмів. Складніші організми формують тканини та органи (пригадайте органи покритонасінних рослин, системи органів тварин).

Рис. 55. Будова рослинної (а), тваринної (б) та грибної (б) клітин

1 - клітинна стінка; 2 - плазматична мембрана; 3 - цитоплазма; 4 - ядро; 5 - мітохондрії; 6 - хлоропласт; 7 - вакуоля

?! Проаналізуйте твердження щодо будови зображених клітин. Чи є поміж них правильні?

1. До складу поверхневого апарату всіх клітин входить клітинна стінка.

2. Транспортування речовин за допомогою фагоцитозу властиве тваринній клітині.

3. Ядро забезпечує збереження спадкової інформації.

4. Синтез АТФ відбувається в мітохондріях - обов’язкових органелах усіх зображених клітин.

За розмірами клітини прокаріотів значно менші за еукаріотичні клітини. Діаметр бактерії становить близько 1 мкм; в одній типовій клітині еукаріотів може вміститися понад 10 000 бактерій.

Походження еукаріотичної клітини. За палеонтологічними даними, прокаріоти на нашій планеті виникли близько 3,2 млрд років тому, тоді як еукаріоти є набагато молодшими - їх вік становить лише близько 1,6 млрд років. Нині описано майже 40 тис. видів прокаріотичних організмів, а еукаріотичних - близько 1,7 млн.

У будові прокаріотів майже не відбувалось еволюційних змін: усі їхні викопні форми не відрізняються від сучасних. Це пояснюють передусім тим, що серед них немає багатоклітинних організмів, тобто прокаріоти нездатні до диференціації клітин та ускладнення організації.

Є кілька гіпотез походження еукаріотів, з яких у наш час найпопулярніша - симбіотична. Її послідовники вважають, що двомембранні органели, які мають власну спадкову інформацію й здатні до розмноження поділом (пластиди та міто- хондрії), - це нащадки симбіотичних прокаріотів, що втратили здатність до існування поза клітиною хазяїна. Спільне існування кількох видів прокаріотів привело врешті-решт до появи еукаріотичних клітин.

Для еукаріотів характерне ускладнення організації в процесі історичного розвитку. Навіть в одноклітинних організмів (водоростей, інфузорій) будова клітини набуває певної складності. Поява багатоклітинних організмів - ще один прояв здатності еукаріотів до ускладнення будови. Учені вважають, що багатоклітинні організми походять від колоніальних унаслідок диференціації клітин останніх.

Для закріплення знань про будову клітин виконайте лабораторну роботу.

Лабораторна робота

Тема: Вивчення структурно-функціональної різноманітності клітин.

Мета: закріпити знання будови клітин різних систематичних груп; повторити прийоми виготовлення мікропрепаратів, розгляду їх за допомогою мікроскопа та виконання рисунків біологічних об’єктів.

Хід роботи

1. Приготуйте мікропрепарат листка елодеї, витриманого на світлі (8 - 10 год).

2. Розгляньте його за допомогою мікроскопа.

3. Зарисуйте клітини в зошиті. Підпишіть складові.

4. Розгляньте за допомогою мікроскопа готові мікропрепарати мукора та війчастого епітелію.

5. Зарисуйте клітини в зошиті. Підпишіть складові.

6. Розгляньте фотографії із зображеннями клітин листка елодеї, клітин мукора та клітин війчастого епітелію. Якими цифрами їх позначено?

7. Виявіть ознаки подібності та відмінності в будові клітин.

8. Чим зумовлені відмінності будови клітин різних систематичних груп?

Цікавинки

Термін клітина ввів Роберт Гук, який спостерігав за допомогою мікроскопа власної конструкції комірки рослинного корка. Насправді те, що він бачив, було лише клітинними стінками мертвих клітин.

Сучасні методи мікроскопії дають змогу побачити розподіл у живій клітині молекул певного типу. На фото зеленим кольором позначено білки, що забезпечують зв’язок двох мембран, синім - специфічні ядерні білки, а червоним - цитоскелет.

Ми знаємо, що основною функцією ДНК ядра є збереження спадкової інформації. Проте деякі клітини використовують ці молекули в дещо незвичний спосіб. Так, імунні клітини (нейтрофіли) виштовхують ядерну ДНК за межі клітини, формуючи з її довгих молекул ловильну сітку (зелені нитки), у якій заплутуються хвороботворні мікроорганізми (позначено фіолетовим кольором).

Середня тривалість життя молекули АТФ у клітинах з активним метаболізмом становить близько 1 хв. У людини загальна маса АТФ у кожен момент часу - близько 100 г, але протягом доби її сумарно використовується 50 - 75 кг. Це означає, що кожна молекула ресинтезується більш ніж 500 разів (50 кг / 0,1 кг = 500).

Основним ферментом темнової фази фотосинтезу є рибулозобісфосфаткарбоксилаза, або РуБісКО. Саме він відповідає за входження молекул вуглекислого газу до складу органічних сполук. РуБісКО вважається найпоширенішим ферментом на Землі.

Самоконтроль рівня навчальних досягнень з теми «Структура клітини»

ВАРІАНТ І

Тестові завдання з однією правильною відповіддю (0,5 бала)

1. Клітинну будову організмів відкрив

А Роберт Гук

Б Антоні ван Левенгук

В Теодор Шванн

Г Роберт Броун

2. Місце та перебіг біохімічних процесів з’ясовують за допомогою методу

А світлової мікроскопії

Б електронної мікроскопії

В центрифугування

Г мічених атомів

3. Укажіть прокаріотичний організм.

А амеба протей

Б евглена зелена

В кишкова паличка

Г гідра прісноводна

4. Складова клітини, яка забезпечує збереження спадкової інформації, - це

А плазматична мембрана

Б цитоплазма

В рибосома

Г ядро

5. Яку складову плазматичної мембрани

позначено на рисунку літерою Х?

А зовнішній шар ліпідів

Б внутрішній шар ліпідів

В глікопротеїн

Г внутрішній білок

6. Укажіть полісахарид, що його містить клітинна стінка рослинної клітини.

А хітин

Б глікоген

В крохмаль

Г целюлоза

Тестові завдання з однією правильною відповіддю (1 бал)

7. Механізм транспортування речовин крізь мембрану, яке відбувається проти градієнта концентрації з використанням енергії АТФ, називається

А дифузією

Б фагоцитозом

В полегшеною дифузією

Г активним транспортом

8. Рослинна клітина відрізняється від тваринної наявністю

А рибосом

Б мітохондрій

В хлоропластів

Г комплексу Гольджі

9. Прочитайте опис: «Резервною речовиною рослинної клітини є (1), а клітинна стінка містить (2)». Замість цифр необхідно вставити слова. Виберіть правильний варіант.

А 1 - глікоген

2 - муреїн

Б 1 - крохмаль

2 - целюлозу

В 1 - крохмаль

2 - хітин

Г 1 - глікоген

2 - целюлозу

Тестове завдання з коротким описом (3 бали)

10. Схарактеризуйте за наведеними ознаками складову клітини, позначену на рисунку літерою X.

Міститься в клітині

1 лише прокаріотів

2 лише еукаріотів

3 прокаріотів й еукаріотів

Функція

1 збереження спадкової інформації

2 синтез білків

3 синтез АТФ

Складовими є

1 білкові мікротрубочки

2 мембранні канальці

3 центріолі

Дайте відповідь на вибране вами завдання (3 бали)

1. Поясніть можливості різних типів мікроскопії для вивчення будови клітини.

2. Обґрунтуйте положення про єдність органічного світу на основі знань про клітину.

ВАРІАНТ ІІ

Тестові завдання з однією правильною відповіддю (0,5 бала)

1. За допомогою мікроскопів власної конструкції відкрив бактерії та одноклітинні організми

А Роберт Гук

Б Антоні ван Левенгук

В Теодор Шванн

Г Роберт Броун

2. Клітинні структури найдрібніших розмірів та внутрішню будову органел вивчають за допомогою

А світлової мікроскопії

Б електронної мікроскопії

В центрифугування

Г мічених атомів

3. Укажіть прокаріотичний організм.

А інфузорія-туфелька

Б чумна паличка

В евглена зелена

Г амеба протей

4. Складова клітини, яка забезпечує збереження спадкової інформації, - це

А плазматична мембрана

Б цитоплазма

В рибосома

Г ядро

5. Укажіть складову плазматичної мембрани, яку позначено на рисунку літерою X.

А подвійний шар ліпідів

Б ліпопротеїн

В глікопротеїн

Г внутрішній білок

6. Клітинна стінка грибної клітини містить полісахарид

А хітин

Б глікоген

В крохмаль

Г целюлозу

7. Механізм транспортування речовин крізь мембрану, яке відбувається завдяки градієнту концентрації без використання білків-переносників, називається

А дифузією

Б фагоцитозом

В полегшеною дифузією

Г активним транспортом

8. Рослинна клітина відрізняється від тваринної наявністю

А мітохондрій

Б комплексу Гольджі

В ендоплазматичної сітки

Г вакуолі з клітинним соком

9. На уроці біології для обговорення особливостей будови прокаріотичної клітини клас поділили на дві групи. Перша група зазначила, що в прокаріотичній клітині немає ядра. Друга група вважала, що клітина не містить молекули ДНК. Яка група висловила правильне судження?

А лише перша

Б лише друга

В обидві групи

Г жодна із груп

Тестове завдання з коротким описом (3 бали)

10. Схарактеризуйте за наведеними ознаками складову клітини, позначену на рисунку літерою Х.

Міститься в клітині

1 лише прокаріотів

2 лише еукаріотів

3 прокаріотів й еукаріотів

Функція

1 синтез вуглеводів і ліпідів

2 збереження спадкової інформації

3 накопичення й перетворення речовин

Складовими є

1 хромосоми

2 центріолі

3 білкові мікротрубочки

Дайте відповідь на вибране вами завдання (3 бали)

1. Обґрунтуйте взаємозв’язок будови та функцій клітинних мембран.

2. Доведіть твердження: «Клітина є структурною одиницею живих систем».





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити