Підручник Біологія 9 клас - Л.І. Остапченко - Генеза 2017

ТЕМА 2. СТРУКТУРА КЛІТИНИ

§11. СТРУКТУРА ЕУКАРІОТИЧНОЇ КЛІТИНИ: ЦИТОПЛАЗМА, РИБОСОМИ, ОРГАНЕЛИ РУХУ, КЛІТИННИЙ ЦЕНТР

Пригадайте з курсу хімії, який розчин називають колоїдним. Що таке золь і гель? Які бувають типи РНК? Які органели руху трапляються в одноклітинних еукаріотів? Як відбувається процес фагоцитозу?

Що таке цитоплазма? Внутрішній уміст клітини, за винятком ядра, називають цитоплазмою (від грец. китос - клітина та плазма - виліплене, сформоване). Це неоднорідний колоїдний розчин органічних і неорганічних речовин у воді - цитозоль. Уміст води може коливатись у значних межах, сягаючи в молодих клітинах до 90 %. З органічних сполук у цитоплазмі є різноманітні білки, амінокислоти, моно-, оліго- та полісахариди, ліпіди, різні типи РНК тощо. З неорганічних - катіони металів (зокрема, Ca2+, K+), аніони карбонатної та ортофосфатної кислот, аніони Cl- та ін.

Коротко про головне

Усі клітини обмежені плазматичною мембраною, яка забезпечує обмін речовин із навколишнім середовищем, а в багатоклітинних організмів - взаємодію клітин між собою. Усі різноманітні мембранні структури клітин складаються насамперед з ліпідів і білків. Сучасна модель будови біологічних мембран дістала назву рідинно-мозаїчної.

Клітинна мембрана виконує різноманітні функції: захисну, забезпечення процесів обміну речовин з навколишнім середовищем, сигнальну, транспорту речовин, контактів із сусідніми клітинами тощо. Різні сполуки, необхідні для життєдіяльності клітин, а також продукти обміну речовин перетинають плазматичну мембрану за допомогою механізмів пасивного чи активного транспорту.

Над плазматичною мембраною у рослин і грибів розташована клітинна оболонка, у клітин тварин - глікокалікс. До підмембранних комплексів клітин належить цитоскелет, утворений з білкових структур.

Мал. 52. Схема будови цитоскелета

Цікаво знати

У клітинах багатьох одноклітинних твариноподібних організмів (інфузорії, евглени тощо) до підмембранних комплексів належить пелікула. Це ущільнений зовнішній шар цитоплазми, у якому можуть перебувати різні опорні структури (сплощені мішечки, оточені мембраною в інфузорій, білкові смужки в евглен тощо). Пелікула надає міцності оболонці клітини, забезпечуючи відносну сталість її форми.

Цитозоль може перебувати в рідкому (золь) або драглистому (гель) стані. При цьому різні його ділянки можуть одночасно бути у різних станах. Перехід цитозолю з одного стану в інший забезпечує амебоїдний рух клітин за допомогою несправжніх ніжок, а також процеси фагота піноцитозу. Фізичний стан цитозолю впливає на швидкість перебігу біохімічних процесів: що він густіший, то повільніше відбуваються біохімічні реакції.

Цитозоль об’єднує в єдину функціональну біологічну систему всі клітинні структури і забезпечує їхню взаємодію. У цитозолі відбуваються транспорт різних сполук, процеси обміну речовин. Цитозоль перебуває в постійному русі. Ви можете самостійно спостерігати за ним, увівши до живої клітини забарвлені сполуки.

Цитоплазма як внутрішнє середовище клітини характеризується відносною сталістю будови та властивостей. Внутрішній простір еукаріотичної клітини строго впорядкований.

Цитоскелет, або внутрішньоклітинний скелет, - це система білкових утворів - мікротрубочок і мікрониток (мал. 52). Він виконує опорну функцію, а також сполучає всі компоненти клітини: її поверхневий апарат, структури цитоплазми, ядро. Елементи цитоскелета сприяють закріпленню органел у певному положенні та їхньому переміщенню в клітині.

Мікронитки - це тонкі ниткоподібні структури, які складаються зі скоротливих білків, переважно актину (пригадайте: актин - складова м’язових клітин) (мал. 52). Вони пронизують цитоплазму й можуть утворювати плетиво під плазматичною мембраною. Пучки мікрониток прикріплені одним кінцем до певної структури (наприклад, плазматичної мембрани), а іншим - до органели тощо.

Мікротрубочки - порожнисті циліндричні білкові структури (мал. 52). Вони беруть участь у формуванні веретена поділу еукаріотичних клітин, входять до складу війок, джгутиків тощо. Мікротрубочки забезпечують переміщення органел і макромолекул по клітині. При цьому пучки мікротрубочок одним кінцем прикріплюються до однієї структури чи молекули, а другим - до іншої.

Внутрішньоклітинні мембрани. Усі клітини сформовані системою біологічних мембран (біомембран), які відіграють важливу роль у забезпеченні їхнього нормального функціонування. Внутрішнєсередовище клітини поділене внутрішньоклітинними мембранами на окремі функціональні ділянки (мал. 53).

Така система мембран необхідна для розміщення певних речовин (ферментів, пігментів та ін.), а також розділення просторово несумісних процесів обміну речовин і перетворення енергії, захисту певних ділянок клітини від дії травних ферментів тощо. У біологічних мембранах відбуваються процеси, пов’язані зі сприйняттям інформації, яка надходить із навколишнього середовища, формуванням і передачею збудження, перетворенням енергії, захистом від проникнення хвороботворних мікроорганізмів та іншими проявами життєдіяльності клітин, органів і організму в цілому. Внутрішньоклітинні мембрани (одна, дві чи більша їхня кількість) оточують різноманітні органели.

Мал. 53. Система внутрішньоклітинних мембран еукаріотичної клітини: схема будови (1); фото, зроблене за допомогою електронного мікроскопа (2)

Цікаво знати

У деяких одноклітинних тварин є особливі внутрішньоклітинні структури, які виконують опорну функцію. Як і включення, це конструкції певної форми, розташовані в цитозолі й не обмежені від неї мембранами. Наприклад, морські одноклітинні тварини радіолярії мають химерний внутрішньоклітинний скелет (у вигляді дірчастих куль, вкладених одна в одну, корон тощо), який складається із SiO2 або SrSO4 (мал. 54).

Органели (від грец. органон - орган, інструмент) - постійні клітинні структури клітини. Кожна з органел забезпечує відповідні процеси життєдіяльності клітини (живлення, рух, синтез певних сполук, зберігання й передачу спадкової інформації тощо).

На відміну від органел, клітинні включення - непостійні структури. Вони можуть зникати і знову з’являтись у процесі життєдіяльності клітини. Включення - це запасні сполуки чи кінцеві продукти обміну речовин.

Яка будова та функції рибосом? Обов’язковими органелами будь-яких клітин є рибосоми (від рибонуклеїнова кислота та грец. сома - тільце). Це немембранні органели, які беруть участь у біосинтезі білків у клітині. Рибосоми мають вигляд сферичних тілець, що складаються з двох різних за розмірами частин - субодиниць: великої та малої (мал. 55). Кожна із субодиниць містить рРНК і молекули білків, які взаємодіють між собою. Субодиниці рибосом можуть роз’єднуватися після завершення синтезу білкової молекули і знову сполучатися між собою перед початком цього процесу.

Структурні компоненти рибосом утворюються в ядрі за участі ядерець: на молекулі ДНК синтезується рРНК, яка сполучається з рибосомними білками, що надходять сюди із цитоплазми. Після цього утворені субодиниці рибосом виходять за межі ядра в цитоплазму. Рибосоми є і в таких органелах, як мітохондрії та пластиди. Але їхні розміри дрібніші, ніж у тих, які містяться у цитоплазмі клітини.

Мал. 54. Внутрішньоклітинні мінеральні скелети радіолярій

Цікаво знати

Кількість рибосом у КЛІТИНІ залежить від інтенсивності процесів біосинтезу білків. Наприклад, у хребетних тварин найбільше рибосом виявлено в клітинах печінки, червоного кісткового мозку, де ці процеси відбуваються досить активно.

Які органели руху трапляються в клітинах еукаріотів? У клітин багатьох одноклітинних і багатоклітинних організмів наявні органели руху. Це псевдоподії, джгутики і війки.

Мал. 55. Будова рибосоми.

І. Роз’єднані велика (1) та мала (2) субодиниці. ІІ. Велика (1) та мала (2) субодиниці у складі рибосоми

Мал. 56. Схема утворення псевдоподії (стрілками зазначено напрямок руху цитоплазми). Зверніть увагу: під час утворення псевдоподії збільшується число мікротрубочок

Псевдоподії (від грец. псевдос - несправжній і подос - нога) - непостійні вирости цитоплазми. Вони виникають завдяки руху цитоплазми: там, де вона рухається назовні, утворюється виріст клітини, оточений плазматичною мембраною (мал. 56). Як ви пам’ятаєте, псевдоподії не лише забезпечують пересування клітини, а й захоплення твердих частинок - процеси фагоцитозу (наприклад, макрофаги за допомогою псевдоподій знешкоджують хвороботворні мікроорганізми).

Джгутики та війки трапляються у деяких одноклітинних організмів (хламідомонада, евглени, інфузорії), а також деяких типів клітин багатоклітинних (епітелій дихальних шляхів ссавців, сперматозоїди тварин, вищих спорових рослин тощо). Джгутики і війки мають вигляд тоненьких виростів цитоплазми (діаметром приблизно 0,25 мкм), укритих плазматичною мембраною. Всередині цих органел розташована складна система з мікротрубочок (мал. 57).

Рух джгутиків і війок здійснюється за рахунок вивільнення енергії АТФ, при цьому сусідні пари мікротрубочок неначе ковзають одна відносно одної. Робота війок загалом нагадує веслування і, зазвичай, скоординована (наприклад, в інфузорій). Для джгутиків характерний гвинтоподібний або хвилеподібний рух. Робота джгутиків і війок не лише забезпечує пересування клітин, а й надходження частинок їжі до поверхні клітини разом з потоками води, які вони створюють (наприклад, рух джгутиків травних клітин гідри). Джгутики і війки можуть також виконувати чутливу (наприклад, у війчастих червів) і захисну (війки епітелію носової порожнини) функції.

Клітинний центр (центросома) - органела, яка складається з двох центріолей, розташованих у світлій ущільненій ділянці цитоплазми (мал. 58). Центріолі мають вигляд циліндра, який складається з дев’яти комплексів мікротрубочок, по три в кожному. У період між двома поділами клітини центріолі пов’язані із зовнішньою поверхнею ядерної оболонки. Вони є в клітинах багатьох багатоклітинних тварин, але відсутні в клітинах вищих рослин, деяких грибів, водоростей та одноклітинних тварин. Їхня функція полягає в тому, що ці структури беруть участь у поділі клітини.

Мал. 57. Зріз через вільну частину джгутика: 1 - групи з двох мікротрубочок, розташовані по периферії джгутика; 2 - пара центральних мікротрубочок; 3 - мембрана, що оточує вільну частину джгутика; 4 - плазматична мембрана, що оточує клітину; 5 - базальне тільце

Мал. 58. Будова клітинного центру: І. Фото, зроблене за допомогою електронного мікроскопа.

ІІ. Схема будови центріолей: 1 - групи мікротрубочок по три у кожній

Клітинний центр бере участь у формуванні мікротрубочок цитоплазми, джгутиків і війок.

Ключові терміни та поняття:

цитозоль, рибосоми, псевдоподії, джгутики, війки, центріолі.

Перевірте здобуті знання

1. Що таке цитоплазма? 2. Який склад і функції цитозолю? 3. Яка будова рибосом? Які їхні функції? 4. Де і як утворюються рибосоми? 5. Що таке псевдоподії? Які їхні функції? 6. Що спільного і відмінного в будові та роботі джгутиків і війок? Які їхні функції? 7. Що таке клітинний центр? Які його функції?

Коротко про головне

Внутрішній уміст клітини, за винятком ядра, називають цитоплазмою. її основу складає прозорий неоднорідний колоїдний розчин органічних і неорганічних речовин - цитозоль. Як внутрішнє середовище клітини він об'єднує в єдину функціональну біологічну систему всі клітинні структури і забезпечує їхню взаємодію.

Елементи цитоскелета сприяють закріпленню у певному положенні органел і їхньому переміщенню в клітині.

Внутрішнє середовище клітини поділене внутрішньоклітинними мембранами на окремі функціональні ділянки.

Немембранні органели клітин - рибосоми - беруть участь у біосинтезі білків у клітині. Вони складаються з великої та малої субодиниць. Кожна субодиниця містить рРНК і молекули білків, які взаємодіють між собою.

До органел руху клітини належать псевдоподії (несправжні ніжки), джгутики і війки.

Клітинний центр - органела, яка складається з двох центріолей, розташованих зазвичай поблизу ядра.

Центріолі беруть участь у формуванні веретена поділу клітин.

Поміркуйте

Які клітини організму людини мають псевдоподії, джгутики або війки? Які їхні функції?



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