Важнейшие положения клеточной теории

 

1. Клетка—элементарная единица живого. Клетка—это элементарная живая система, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию, основа строения и жизнедеятельности всех живых организмов.

2. При всем разнообразии клетки обладают гомологичностью, им свойственно общее происхождение, сходство химического состава, единый генетический код.

3. Клетка от клетки. Клетки образуются в процессе деления материнских клеток.

4. Интеграция клеток в многоклеточном организме. В процессе индивидуального (онтогенез) и исторического развития (филогенез) многоклеточных организмов происходит образование комплексов клеток, в пределах которых клетки специализируются на выполнение определенных функций, приобретая при этом новые эмерджентные свойства.

 

 

3. Сходство и разнообразие клеток

 

Сходство клеток заключается в том, что в общих чертах каждая живая клетка состоит из одних и тех же компонентов:


· От внешней среды клетка отграничена плазматической мембраной (плазмалеммой), которую обычно называют клеточной мембраной, а внутреннее пространство клетки заполнено протопластом, состоящим из ряда органоидов, помещенных в более или менее однородное по составу и консистенции вещество.

· Каждая живая клетка содержит ДНК, в которой закодирована генетическая информация, чем обеспечивается одно из важнейших свойств живого- способность к размножению и воспроизведению себе подобных.

· Поразительно, что генетический код универсален для всех организмов.

В то же время, в мире живых организмов известно множество различных типов клеток, отличающихся деталями строения и выполняемыми функциями. Сохраняя единый план строения, разные группы организмов отличаются специфическими особенностями строения своих клеток. Примеры строения клеток животных, растений, бактерий и грибов с кратким обозначением специфических особенностей .

 

Общий план строения растительной клетки (схема)

· Наличие более или менее жесткой клеточной оболочки, которая вырабатывается протопластом в процессе жизнедеятельности клетки, откладывается на поверхности клеточной мембраны, отличается различной толщиной и деталями строения у различных типов клеток. Основным веществом клеточной оболочки является клетчатка (целлюлоза). Придает растительной клетке определенную форму и упругость, участвует в процессах поглощения и передвижения воды.


· Наличие вакуолей — пузырьков, заполненных водным раствором солей, сахаров и других растворимых в воде веществ. Вакуоль отграничена от цитоплазмы специальной вакуолярной мембраной, называемой тонопласт.



· Наличие пластид, органоидов, связанных с процессом фотосинтеза. Они свойственны только клеткам растений.

 

Клеточная оболочка

 

состоит из целлюлозы, которая определяет ее архитектуру, составляя каркас клеточной оболочки. Тонкие и длинные молекулы целлюлозы образуют волоконца – микрофибриллы, которые в свою очередь свиваются в более толстые канатики – макрофибриллы, прочность которых приравнивается к прочности стальной проволоки такой же толщины (d=0,5 мкм). Между волоконцами целлюлозного каркаса располагается матрикс оболочки, состоящий из пектиновых веществ, гемицеллюлозы и гликопротеинов. На поверхности клеточной мембраны оболочка не откладывается сплошным слоем, в ней имеются участки, состоящие только из мембраны, эти углубления в оболочке называются порами. Подобное строение имеет первичная оболочка, она присуща эмбриональным клеткам, а также живым специализированным клеткам, обладающим метаболической активностью. У клеток, специализирующихся к выполнению опорных, защитных, водопроводящих функций, внутрь клетки откладывается вторичная оболочка с преобладанием в ее составе целлюлозы и других веществ, придающих оболочке прочность. Вторичная оболочка не откладывается на месте пор, что приводит к образованию более или менее глубокого в зависимости от толщины стенки порового канала (показать на примере волокон). Содержимое клеток, имеющих толстые, одревесневшие вторичные оболочки постепенно отмирает, но мертвые клетки остаются в теле растения и выполняют целый ряд важнейших функций.


 

Вакуоль

Вакуоль – 1-мембранный клеточный органоид. Мембрана ограничивающая вакуоль от цитоплазмы называется ТОНОПЛАСТ, он имеет строение аналогичное строению цитоплазматической мембраны. Вакуоли имеются в животных и растительных клетках, но у животных вакуоли мелкие и содержат обычно запасные питательные вещества (белки, жиры) или ненужные в цитоплазме продукты метаболизма. В специализированных (дифференцированных) живых растительных клетках вакуоль (вакуоли) обычно занимают большую часть объема клетки. Заполнены такие Вакуоли клеточным соком – водным раствором минеральных и органических солей кислот и др. Иногда в вакуолях в содержатся кристаллы разных солей (наиболее часто кристаллы Оксалата кальция = кальциевая соль щавелевой кислоты). Клеточный сок в вакуолях многих клеток, особенно в плодах содержит моносахариды. Помимо запасающей функции вакуоль выполняет еще одну: благодаря тому что

1. концентрация растворимых веществ в вакуоли обычно больше чем во внешней среде

2. Тонопласт и цитоплазматическая мембрана обладают свойством полупроницаемости – через них свободно проходят недиссоциированные молекулы воды, но не проходят Ионы (ОСМОС)

iv>

В вакуоли создается осмотическое давление, благодаря которому создается напряжение клеточной стенки, позволяющее живым частям растения сохранять определенную форму.

 

 

Пластиды.

Пластиды – 2-мембранные органоиды, присутствующие только в растительных клетках.

Делятся на:

Лейкопласты – бесцветные

Хлоропласты – зеленые благодаря пигменту Хлорофиллу

Хромопласты – красные, оранжевые, желтые – благодаря пигментам каротиноидам. (Морковка)

В упрощенном виде можно считать что лейкопласты превращаются в хлоропласты, а хлоропласты могут превращаться в хромопласты в конце своей жизни.

 

Пластиды размножаются простым делением (как бактерии), имеют свою собственную ДНК. При делении клеток растений пластиды примерно поровну расходятся в каждую из дочерних клеток.

Функции пластид:

Лейкопласты – являются предшественниками хлоропластов, часто в них запасаются питательные вещества (обычно крахмал)

Хлоропласты – осуществляют фотосинтез, участвуют в химической регуляции жизнедеятельности клетки.

Хромопласты – образуются в основном в плодах и в листьях во время листопада, т.е. в тех частях растения, которые будут потеряны им. Возможно что каротиноиды и другие вещества хромопластов являются нежелательными продуктами метаболизма, от которых растения избавляются. Кроме того ярка окраска плодов способствует распространению семя животными.

Источник: studopedia.su

Характеристика растений и их клеток


Как и грибы, растительные клетки сохранили защитную клеточную стенку от своих предков. Типичная клетка растений имеет сходное строение с типичной эукариотной клеткой, но не имеет центриолей, лизосом, промежуточных волокон, ресничек или жгутиков, как животная клетка. Однако клетки растений обладают рядом других специализированных структур, включая жесткую клеточную стенку, центральную вакуоль, плазмодесмату и хлоропласты. Хотя растения (и их типичные клетки) не подвижны, некоторые виды производят гаметы (половые клетки), которые обладают жгутиками и, следовательно, способны двигаться.

Все растения можно разделить на два основных типа: сосудистые и несосудистые. Сосудистые растения считаются более развитыми, чем несосудистые, потому что имеют специализированные ткани: ксилему, которая участвует в структурной поддержке и водопроводности, а также флоэму, которая является транспортной системой для продуктов фотосинтеза. Следовательно, они также обладают корнями, стеблями и листьями, представляющими более высокую форму организации, отсутствующую в растениях без сосудистых тканей.

Несосудистые растения, входящие в группу мохообразные, обычно не более 3-5 см в высоту, так как не имеют структурной поддержки, характерной сосудистым растениям. Они также в большей степени зависят от окружающей среды, чтобы поддерживать соответствующее количество влаги и, как правило, встречаются во влажных затемненных местах.

>

По оценкам, сегодня в мире насчитывается не менее 260 000 видов растений. Они варьируются по размеру и сложности от небольших мхов до гигантских секвой, самых больших живых организмов на планете, растущих до 100 м. Лишь малый процент от этих видов, непосредственно используется людьми для питания, жилья и медицины.

Тем не менее, растения являются основой экосистемы и пищевой цепи на Земле, и без них сложные формы жизни, такие как животные (включая людей), никогда бы не развились. Действительно, все живые организмы напрямую или косвенно зависят от энергии, создаваемой фотосинтезом, а побочный продукт этого процесса — кислород жизненно необходим для животных. Растения также уменьшают количество углекислого газа, присутствующего в атмосфере, препятствуют эрозии почв, влияют на уровень и качество воды.

Растениям свойственны жизненные циклы, которые включают чередование поколений диплоидных форм, содержащих парные наборы хромосом в ядрах клеток и гаплоидные формы, которые обладают только одним набором. Как правило, эти две формы растения очень разные по внешнему виду. В высших растениях диплоидная фаза, известная как спорофит (из-за способности вырабатывать споры), обычно доминирует и более узнаваема, чем генерация гаплоидных гаметофитов. Однако у мохообразных, поколение гаметофит является доминирующим и физиологически необходимым для фазы спорофит.


Животные должны потреблять белок для получения азота, но растения могут использовать неорганические формы этого элемента и, следовательно, не нуждаются во внешнем источнике белка. Однако растениям обычно требуется значительное количество воды, которое необходимо для процесса фотосинтеза, для поддержания структуры клеток, облегчения роста и в качестве средства доставки питательных веществ к растительным клеткам.

Количество и типы питательных веществ, необходимых для разных видов растений, значительно различается, однако некоторые элементы необходимы растениям в больших количествах. Эти питательные вещества включают кальций, углерод, водород, магний, азот, кислород, фосфор, калий и серу. Также, есть несколько микроэлементов, которые требуются растениями в меньших количествах: бор, хлор, медь, железо, марганец, молибден и цинк.

Строение растительных клеток

Далее приведен список и краткая характеристика основных органелл клеток растений. Для более детальной информации переходите по ссылкам ниже:

  • Клеточная стенка. Как и их прокариотические предки, растительные клетки имеют жесткую оболочку, окружающую плазматическую мембрану. Однако это гораздо более сложная структура, которая выполняет множеству функций — от защиты клетки до регулирования жизненного цикла растительного организма.
  • Хлоропласты. Самой важной характеристикой растений является их способность фотосинтезировать, по сути, производить свою собственную пищу, превращая световую энергию в химическую энергию. Этот процесс осуществляется в специализированных органеллах, называемых хлоропластами.

  • Эндоплазматический ретикулу — сеть мешочков, которая производит, обрабатывает и переносит химические соединения для использования внутри и вне клетки. Он связан с двухслойной ядерной оболочкой, обеспечивающей трубопровод между ядром и цитоплазмой. В растениях эндоплазматический ретикулум также соединяется между клетками через плазмодесмату.
  • Аппарат Гольджи — это отдел распределения и доставки химических веществ клетки. Он модифицирует белки и жиры, встроенные в эндоплазматический ретикулум, и готовит их для экспорта.
  • Микрофиламенты — твердые стержни из глобулярных белков, называемые актином. Они выполняют структурную поддержку и являются основным компонентом цитоскелета.
  • Микротрубочки — прямые, полые цилиндры, обнаруженные в цитоплазме всех эукариотических клеток (у прокариот они отсутствуют) и выполняют различные функции, от транспортировки до поддержки структуры.
  • Митохондрии — вытянутые органеллы, которые также присутствуют в цитоплазме всех эукариотических клеток. В растительных клетках они перерабатывают молекулы углеводов и сахара, чтобы обеспечить клетку энергией, особенно когда свет не доступен для хлоропластов.
  • Ядро — важная органелла, которая служит в качестве информационно-административного центра клетки и выполняет две основные функции: 1) хранит наследственный материал клетки или ДНК и координирует деятельность клетки (рост, посредственный метаболизм, синтез белка и деление клеток).

  • Пероксисомы — окруженные одной мембраной округлые органеллы, встречающиеся в цитоплазме клеток.
  • Плазмодесмы — небольшие трубки, соединяющие растительные клетки друг с другом, обеспечивая живые мостики между ними.
  • Плазматическая мембрана. Все живые клетки имеют мембрану, которая окружает их содержимое. В прокариотах и ​​растениях мембрана представляет собой внутренний слой защиты, окруженный жесткой клеточной стенкой. Эти мембраны также регулируют прохождение молекул внутрь или из клеток.
  • Рибосомы. Все клетки живых организмов имеют рибосомы, состоящие из приблизительно 60% РНК и 40% белка. У эукариот рибосомы включают четыре нити РНК, а у прокариот — три нити РНК.
  • Вакуоль. Каждая растительная клетка имеет большую одиночную вакуоль, которая хранит соединения, помогает в росте и играет важную структурную роль для растений.

Понравилась статья? Поделись с друзьями:

Источник: NatWorld.info

Сравнение животной и растительной клетки


Растительная Животная
Способ питания Автотрофный Гетеротрофный
Клеточная стенка Находится снаружи и представлена целлюлозной оболочкой. Не меняет своей формы Называется гликокаликсом – тонкий слой клеток белковой и углеводной природы. Структура может менять свою форму.
Клеточный центр Нет. Может быть только у низших растений Есть
Деление Образуется перегородка между дочерними структурами Образуется перетяжка между дочерними структурами
Запасной углевод Крахмал Гликоген
Пластиды Хлоропласты, хромопласты, лейкопласты; отличаются друг от друга в зависимости от окраски Нет
Вакуоли Крупные полости, которые заполнены клеточным соком. Содержат большое количество питательных веществ. Обеспечивают тургорное давление. В клетке их относительно немного. Многочисленные мелкие пищеварительные, у некоторых – сократительные. Строение различно с вакуолями растений.

Особенность строения растительной клетки:

  • Растительная клетка особенности строенияЕсть пластиды;
  • Присутствует прочная целлюлозная оболочка;
  • Автотрофный тип питания;
  • Синтез макроэргических соединений, который происходит в хлоропластах и митохондриях;
  • Наличие крупных вакуолей;
  • Ядерный центр присутствует только у низших растений;
  • Минеральные соли находятся в виде кристаллов (включений).

Особенность строения животной клетки:

  • Животная клетка особенности строенияПластиды отсутствуют;
  • Непрочная клеточная оболочка, которая называется гликокаликсом;
  • Гетеротрофы;
  • Синтез макроэргических соединений (АТФ) осуществляется исключительно в митохондриях;
  • Вакуоли только мелкие, крупные отсутствуют;
  • Ядерный центр есть у всех эукариот;
  • Минеральные соли растворены в цитоплазме.

Это интересно: атф это что за вещество – состав, функции и роль в организме.

Краткое сравнение растительной и животной клетки

  • Растительная и животная клеткиЕсли сравнивать эти две структуры, важным отличием является способ питания: все растения относятся к автотрофам. Для животных органические вещества являются главным источником углерода, которые попадают в организм вместе с пищей, таким образом они относятся к гетеротрофам.
  • У растений есть пластиды для фотосинтеза, которые обуславливают их цвет (хромопласты – красные, хлоропласты – зеленые и лейкопласты – бесцветные), во втором типе клеток хлоропласты отсутствуют.
  • Снаружи растения покрыты плотной оболочкой, которая называется плазматическая мембрана и состоит из целлюлозы, тогда как у животных наружная мембрана представлена гликокаликсом.

Это интересно: сколько у человека хромосом?

Общие признаки строения

  1. Растительная и животная клетки общие признаки строенияВсе ядерные структуры покрыты очень тонкой мембранной оболочкой, которая ограждает их от взаимодействия с внешней средой. С помощью специальных наростов, называемых складкам, они очень близко прилегают друг к другу. Обмен веществ осуществляется через специальные отверстия – поры, которые пронизывают мембрану.
  2. Главным органоидом всех типов клеток растений и животных является ядро. Чаще всего оно находится в центре и может содержать одно или несколько ядрышек, которые, в свою очередь, синтезируют белок и структуры РНК.
  3. В обеих структурах содержится бесцветная полужидкая цитоплазма, которая заполняет пространство между ядром и мембраной. В ней находятся органоиды и запасные питательные вещества.
  4. Важным является генетический код, который наследуется одинаково.
  5. Обмен веществ и энергии происходит по одинаковому принципу.
  6. Одинаковый процесс деления, т.к. и животная, и растительная могут делиться путем митоза.
  7. Имеют одинаковую химическую составляющую.
  8. Сходный состав органоидов (ЭПС, Аппарат Гольджи, рибосомы, лизосомы, митохондрии).

Это интересно: формы естественного отбора это что, значение термина в биологии.

Что из этого следует

  1. Принципиальное сходство в особенностях строения и молекулярного состава клеток растений и животных указывает на родство и единство их происхождения, вероятнее всего, от одноклеточных водных организмов.
  2. В составе обоих видов содержится множество элементов Периодической таблицы, которые в основном существуют в виде комплексных соединений неорганической и органической природы.
  3. Однако различным является то, что в процессе эволюции эти два типа клеток далеко отошли друг от друга, т.к. от различных неблагоприятных воздействий внешней среды они имеют абсолютно разные способы защиты и также имеют различные друг от друга способы питания.
  4. Растительная клетка главным образом отличается от животной крепкой оболочкой, состоящей из целлюлозы; специальными органоидами – хлоропластами с молекулами хлорофилла в своем составе, с помощью которых осуществим фотосинтез; и хорошо развитыми вакуолями с запасом питательных веществ.

Источник: obrazovanie.guru

В растительной клетке есть ядро и все органоиды, свойственные  животной клетке: эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии, аппарат Гольджи. Вместе с тем она отличается от животной клетки следующими особенностями строения:

1) прочной клеточной стенкой значительной толщины;

2) особыми органоидами – пластидами, в которых происходит первичный синтез органических веществ из минеральных за счет энергии света – фотосинтез;

3) paзвитой системой вакуолей, в значительной мере обусловливающих осмотические свойства клеток.

Растительная клетка, как и животная, окружена цитоплазматической мембраной, но, кроме нее, ограничена толстой состоящей из целлюлозы клеточной стенкой. Наличие клеточной стенки – специфическая Особенность растений. Она определила малую подвижность растений. Вследствие этого питание и дыхание организма стали зависеть от поверхности тела, контактирующей с окружающей средой, что привело в процессе эволюции к большей расчлененности тела, гораздо более выраженной, чем у животных. Клеточная стенка имеет поры, через которые каналы эндоплаэматической сети соседних клеток сообщаются друг с другом.

Преобладание синтетических процессов над процессами освобождения энергии – одна из наиболее характерных особенностей обмена веществ растительных организмов. Первичный синтез углеводов из неорганических веществ осуществляется в пластидах.

Различают три вида пластид:

1) лейкопласты – бесцветные пластиды, в которых из моносахаридов и дисахаридов синтезируется крахмал (есть лейкопласты, запасающие белки или жиры);

2) хлоропласты – зеленые пластиды, содержащие пигмент хлорофилл, где осуществляется фотосинтез – процесс образования органических молекул из неорганических за счет энергии света,

3) хромопласты, включающие различные пигменты из группы каротиноидов, обусловливающих яркую окраску цветков и плодов. Пластиды могут превращаться друг в друга. Они содержат ДНК и РНК, и увеличение их количества осуществляется делением надвое.

Вакуоли окружены мембраной и рецэвиваются из эндоплазматичеокой сети. Вакуоли содержат в растворенном виде белки, углеводы, низкомолекулярные продукты синтеза, витамины, различные соли. Осмотическое давление, создаваемое растворенными в вакуолярном соке веществами, приводит к тому, что в клетку поступает вода, которая обусловливает тургор – напряженное состояние клеточной стенки. Толстые упругие стенки обеспечивают прочность растений к статическим и динамическим нагрузкам.

Источник: www.examen.ru