§ 8. Знайомство з клітиною. Клітинна мембрана

Ви вже знаєте, що всі організми складаються з клітин. Погляньте на малюнок 32. На ньому схематично зображено клітини рослини і тварини. Ви бачите, яку складну будову вони мають. Насамперед, зверніть увагу на те, що клітина складається з клітинної мембрани, ядра та цитоплазми. До складу цитоплазми входять органели. Це постійні структури клітини, які виконують відповідні функції.

Наша уявна подорож у клітину розпочалась. Аби потрапити всередину, ми маємо проникнути через клітинну мембрану. Вона оточує клітину й захищає її внутрішній вміст від несприятливих зовнішніх впливів. Клітинна мембрана є обов’язковою складовою клітин рослин і тварин.

Мал. 32 Будова рослинної (А) і тваринної (Б) клітин: 1 – клітинна оболонка; 2 – клітинна мембрана: 3 – цитоплазма; 4 – ядро; 5-8 – органели

Мал. 33. Участь клітинних мембран в утворенні зв’язків (1) між двома клітинами рослин (А – схема, Б – мікрофотографія). Завдання. Знайдіть мікроскопічні канальці в оболонці клітин

Клітинна мембрана захищає клітину від проникнення хвороботворних мікроорганізмів, вірусів.

У багатоклітинних організмів клітинні мембрани забезпечують зв’язок між окремими клітинами. Погляньте на малюнок 33. Знайдіть на ньому ділянки клітинної мембрани, які утворюють зв’язки між сусідніми рослинними клітинами.

У рослинних клітин над клітинною мембраною є ще клітинна оболонка. Вона щільна і пружна, бо до її складу входять волоконця вуглеводу целюлози (мал. 34). Клітинна оболонка підтримує форму рослинної клітини.

Клітини тварин не мають клітинної оболонки.

Важлива функція клітинної мембрани – забезпечення транспорту різних речовин крізь неї. Механізми транспорту можуть бути різними. Це насамперед звичайна дифузія (пригадайте з курсу природознавства, що таке дифузія).

За допомогою дифузії клітинна мембрана легко пропускає всередину клітини воду і гази (наприклад, кисень і вуглекислий газ) та деякі інші розчинені у воді речовини. Багато речовин клітинна мембрана не пропускає.

Ознайомимося з особливостями будови рослинної клітини на прикладі клітин листка елодеї, виконавши лабораторне дослідження.

Мал. 34. Будова клітинної оболонки рослин. Зверніть увагу, що основу клітинної стінки складають волоконця целюлози, зібрані в пучки (1)

ДОВЕДЕМО НА ПРАКТИЦІ

ЛАБОРАТОРНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ

БУДОВА КЛІТИНИ ЛИСТКА ЕЛОДЕЇ

Обладнання і матеріали: мікроскоп, предметні й накривні скельця, пінцети, препарувальні голки, фільтрувальний папір, дистильована вода, 2 %-й розчин йодиду калію, листок елодеї (мал. 35,1), таблиця «Будова клітини».

1. Перед початком роботи витримайте елодею на сонячному світлі за кімнатної температури.

2. Виготовте тимчасовий мікропрепарат живих клітин елодеї, помістивши їх у краплину води на предметне скло і накривши накривним скельцем.

3. Виготовлений мікропрепарат покладіть на предметний столик мікроскопа і розгляньте його, використовуючи об’єктив малого збільшення (x8).

4. Дивлячись в окуляр одним оком, знайдіть у полі зору мікропрепарат і за допомогою гвинтів мікроскопа налаштуйте його найчіткіше зображення.

5. Знайдіть клітину, у якій добре помітно контури клітинних оболонок, цитоплазму, сірувате ядро, велику вакуолю з клітинним соком, дрібні зелені органели (про них ви дізнаєтеся згодом) (мал. 35, 2).

6. Не зміщуючи препарат на предметному столику, застосуйте об’єктив більшого збільшення.

7. Регулюючи малим гвинтом, налаштуйте чіткість зображення так, щоб можна було розглянути окремі складові клітини.

Цікаво знати, що елодея канадська – це водна рослина, яка належить до квіткових, адже здатна утворювати квітки. Її часто помилково відносять до водоростей. Батьківщина цієї водної рослини – Північна Америка.

Мал. 35. Гілочка елодеї канадської (1); клітини під мікроскопом (2)

УЗАГАЛЬНИМО ЗНАННЯ

• Клітини рослин і тварин мають подібну будову: вони складаються з клітинної мембрани та внутрішнього вмісту, до складу якого входять ядро і цитоплазма з органелами.
• Основні функції клітинної мембрани: транспорт речовин у клітину та за її межі, захист від хвороботворних організмів і вірусів, забезпечення зв’язків із сусідніми клітинами.
• Клітини рослин над клітинною мембраною мають ще й клітинну оболонку, що складається з молекул целюлози. Клітини тварин клітинної оболонки не мають.

Поповніть свій біологічний словник: клітинна мембрана, клітинна оболонка, органели.

ПЕРЕВІРТЕ ЗДОБУТІ ЗНАННЯ

Виберіть одну правильну відповідь

• 1. Клітинна оболонка входить до складу клітин: а) тварин; б) рослин.
• 2. Змінювати форму можуть клітини: а) рослин; б) тварин.

Дайте відповідь на запитання

СТОРІНКА МАЙБУТНЬОГО БІОЛОГА

Яка будова клітинної мембрани? На малюнку 36 схематично зображено клітинну мембрану, яка оточує будь-яку клітину. Вона складається з двох шарів ліпідів, у які занурено молекули білків (знайдіть їх на малюнку). Одна з головних особливостей ліпідів полягає в тому, що вони не розчиняються у воді. Зверніть увагу, що ліпіди розташовані в два шари: зовнішній і внутрішній. Молекули білків розташовані у вигляді мозаїки: одні знаходяться на внутрішній поверхні мембрани, інші – на зовнішній, а деякі молекули білків перетинають обидва шари молекул ліпідів. Таке розташування молекул білків і ліпідів у мембрані забезпечує надходження в клітину поживних речовин та виведення з неї тих речовин, які клітині вже не потрібні.

Мал. 36. Схема будови клітинної мембрани: 1 – білки; 2 – ліпіди

Будова клітини рослини Клітинна оболонка, мембрана, цитоплазма, ядро, мітохондрія, пластиди, вакуолі, ендоплазматична сітка, рибосоми

Клітина – основна структурна і функціональна одиниця живого (всі живі організми побудовані лише з клітин та всі явища й процеси забезпечення існування живих істот відбуваються тільки в клітині). Клітина одноклітинної істоти є одночасно й самостійним організмом, адже вона виконує всі ті самі функції, що й багатоклітинний організм. У багатоклітинних істот організм функціонує завдяки взаємодії клітин між собою.

БУДОВА КЛІТИНИ РОСЛИНИ.

Рослинна клітина складається з целюлозної оболонки, клітинної мембрани, цитоплазми з клітинними включеннями, ядра, пластид, вакуолів з клітинним соком, мітохондрій, рибосом, ендоплазматичної сітки з діктіосомами.

Органели – це постійні структури клітини, які виконують відповідні функції (ядро, рибосоми, мітохондрії, пластиди, вакуолі, ендоплазматична сітка тощо).

Клітинні включення – тимчасові утвори з різноманітними речовинами, що відкладаються у вигляді кристалів солей, краплин жиру, зерен крохмалю тощо, які то виникають унаслідок процесів життєдіяльності клітини, то зникають.

КЛІТИННА ОБОЛОНКА – зовнішня оболонка рослинної клітини.

Будова клітинної оболонки:

До складу щільної і пружної оболонки входять волоконця вуглеводу целюлози, зібрані в пучки, оболонка у 20-1000 разів товща за клітинну мембрану, і тому добре помітна в світловий оптичний мікроскоп.

Значення клітинної оболонки: підтримує форму клітини.

КЛІТИННА МЕМБРАНА – постійна структура, що оточує будь-яку клітину, дуже тонка і непомітна у світловий мікроскоп.

Мембрани є і в цитоплазмі: вони оточують різні органели, зокрема вакуолі, пластиди. Усі клітинні мембрани складаються із білків та ліпідів.

Будова клітинної мембрани:

Функції клітинної мембрани:

• оточує та відмежовує клітину від зовнішнього середовища;

• захищає внутрішній вміст від несприятливих зовнішніх впливів, від проникнення хвороботворних мікроорганізмів, вірусів;

• у багатоклітинних організмах в мембранах є ділянки, що забезпечують зв’язок між клітинами, через ці ділянки проходять так звані цитоплазматичні містки.

• забезпечує транспорт різних речовин крізь неї ( розпізнає та за допомогою дифузії пропускає в клітину сировину для її роботи, забезпечуючи процес живлення клітини, та видаляє з клітини непотрібні речовини).

ВІДМІННОСТІ МІЖ КЛІТИННОЮ ОБОЛОНКОЮ ТА КЛІТИННОЮ МЕМБРАНОЮ:

ЦИТОПЛАЗМА (від грец. цитос, або цито – клітина і плазма – оформлене) – внутрішнє середовище у клітині, яке перебуває в постійному русі.

За хімічним складом цитоплазма – це розчин неорганічних (вода, гази, мінеральні солі) та простих органічних речовин (білки, вуглеводи, жири).

Будова цитоплазми.

Функції цитоплазми.

• як внутрішнє середовище клітини об’єднує в одне ціле всі клітинні структури і забезпечує їхню взаємодію;

• відбувається транспорт різних речовин, обмін, при якому розпадаються одні речовини і створюються інші.

ВКЛЮЧЕННЯ В ЦИТОПЛАЗМІ.

• Відкладені про запас білки, вуглеводи і ліпіди, які відкладаються у великій кількості і використовуються клітиною не відразу, наприклад, білкові зерна в клітинах насіння пшениці, зерна крохмалю в клітинах бульб картоплі, краплини ліпідів у клітинах насіння соняшнику;

• Утворюють непостійні структури клітини (то з’являються, то зникають у процесі життєдіяльності клітини)

• Накопичуються в розчиненому або твердому стані (можуть мати вигляд зерен, краплин).

ЯДРО — це органела , яка відмежована від цитоплазми ядерною оболонкою з двома мембранами і містить молекули ДНК, його можна роздивитись у світловий мікроскоп.

Будова ядра.

ядерця утворюють складові рибосом, які згодом через ядерну оболонку виходять у цитоплазму і залишають ядро;

ДНК містять спадкову інформацію

Функції ядра:

• центр керування процесами життєдіяльності клітини, зокрема, регулює процеси утворення білків;

• зберігає спадкову інформацію щодо будови та функцій як самої клітини, так і всього організму завдяки молекулам ДНК.

Молекула ДНК — це довга молекула, що є носієм інформації про виробництво всіх необхідних клітині білків. При кожному поділі дочірні клітини у спадок отримують копію ДНК материнської клітини,

Ген – ділянка ДНК, яка містить інформацію про один білок, має назву ген.

КЛІТИННИЙ ЦЕНТР – дві центріолі з центросферою.

Містить білки, ліпіди, вуглеводи, ДНК і РНК.

Значення: бере участь у поділі клітини.

МІТОХОНДРІЯ (від грец. мітос – нитка і хондріон – зернятко) – це органели, які забезпечують клітину енергією, що витрачається на ріст клітини, утворення складних речовин з більш простих, транспорт речовин по клітині тощо (їх ще називають енергетичними станціями клітини).

Кількість мітохондрій у клітині може бути від 1 до 100 000 і більше, помітні лише під електронним мікроскопом.

Значення мітохондрій: виробляють енергію для забезпечення клітинних процесів.

Процес дихання в мітохондрії: глюкоза взаємодіє з киснем з утворенням води та вуглекислого газу (цей процес називають внутрішнім диханням), частина енергії, що виділяється при цьому, акумулюється в особливих молекулах АТФ, залишок хімічної енергії розсіюється у вигляді тепла.

Пластиди – органели рослинних клітин: лейкопласти, хлоропласти, хромопласти.

Лейкопласти (від грец. левкос – білий і пластос – виліплений) – безбарвні пластиди, що запасають вуглеводи, білки, олії.

Хромопласти (від грец. хрома – фарба і пластос – виліплений) забарвлені в різні кольори, крім зеленого: жовтий, червоний, фіолетовий тощо, ці пластиди надають різного забарвлення пелюсткам квіток, плодам, осінньому листю тощо.

Хлоропласти (від грец. хлорос – зелений і пластос – виліплений) — великі органели рослинних клітин, які містять хлорофіл, що забарвлює рослини у зелений колір, у яких відбуваються процеси фотосинтезу, добре помітні в світловий мікроскоп.

Процес фотосинтезу у хлоропластах: на світлі з води та вуглекислого газу утворюються молекули вуглеводів та кисень.

При фотосинтезі в хлоропласт надходять вуглекислий газ і вода, хлорофіл уловлює сонячне світло та перетворює його в хімічну енергію, завдяки якій з вуглекислого газу та води утворюється глюкоза.

При цьому вивільняється кисень, який виводиться в атмосферу.

Глюкоза може бути використана для утворення складних вуглеводів (наприклад, запасна речовина крохмаль); перетворення на інші прості органічні речовини, з яких згодом утворюються білки, жири, ДНК тощо; виробництва необхідної клітині енергії у мітохондріях.

Будова хлоропластів.

ПЕРЕТВОРЕННЯ ПЛАСТИД.

Хромопласти на пластиди інших типів не перетворюються.

Лейкопласти за певних умов здатні перетворюватися на хлоропласти (це спостерігається у бульбах картоплі, які тривалий час перебували на світлі) або хромопласти.

Під час старіння листків, стебел, дозрівання плодів у хлоропластах може руйнуватися хлорофіл, і вони перетворюються на хромопласти.

ПОРІВНЯННЯ МІТОХОНДРІЙ ТА ХЛОРОПЛАСТІВ.

Органели клітини. Беруть участь у процесах клітини.

ВАКУОЛЯ (від лат. вакуум – порожнина) — одна з найбільших органел рослинної клітини, добре помітна в оптичний мікроскоп. У рослинній клітині сік міститься у вакуолі.

Будова вакуолі: відмежована від рідини цитоплазми мембраною, наповнена прозорим або забарвленим клітинним соком – водним розчином органічних і неорганічних речовин. Утворюються із пухирців, які відокремлюються від ендоплазматичної сітки, дрібні пухирці можуть зливатися в більші.

Значення вакуолей:

• забезпечують збереження форми клітини (від тиску клітинна мембрана не розривається, бо над нею є міцна клітинна оболонка);

• надає пружності рослинній клітині (коли при посухах запас води втрачається, відбувається в’янення рослин);

• запасаються прості цукри та органічні кислоти — лимонна, яблучна, щавельна (фрукти та овочі мають кисло-солодкий смак);

• у клітинному соку можуть міститися речовини, забарвлені в різні кольори – червоні, сині, жовті (вони зумовлюють забарвлення квіток, плодів);

• частково виконує функції клітинного смітника (накопичує непотрібні клітині речовини).

ЕНДОПЛАЗМАТИЧНА СІТКА – розгалужена сукупність з’єднаних між собою тонких каналів та трубочок руху різних органічних речовин, які помітні під електронним мікроскопом.

Значення ендоплазматичної сітки:

• зв’язує між собою основні органели клітини;

• шорсткі (грануляні) зовнішні стінки (мембрани) каналів ендоплазматичної сітки є місцем прикріплення рибосом, які синтезують білки;

• на мембранах гладенької ендоплазматичної сітки відбувається синтез ліпідів та вуглеводів;

• місце розміщення диктіосом – органел, які отримують речовини від ендоплазматичної сітки, сортують, готують до відправлення та «пакують» у маленькі мембранні пухирці, які відправляються до інших частин клітини, або до клітинної мембрани, звідки виводяться назовні (помітні під оптичним мікроскопом, але їх будову можна вивчити лише з допомогою електронного мікроскопа);

• забезпечує транспорт речовин у клітині.

РИБОСОМИ — дрібні кулясті органели на канальцях ендоплазматичної сітки, у яких відбувається синтез білків, помітні лише під електронним мікроскопом.

Значення рибосом: забезпечують синтез білків.

Синтез — це процес з’єднання простих розрізнених частин у складне ціле.

Синтез білків — це процес, при якому прості речовини (амінокислоти), з’єднуючись одна з одною у певній послідовності, утворюють складну сполуку — білок.

ДИКТІОСОМИ – органели, які отримують речовини від ендоплазматичної сітки, сортують, готують до відправлення та «пакують» у маленькі мембранні пухирці, які відправляються до інших частин клітини, або доклітинної мембрани, звідки виводяться назовні.

Помітні під оптичним мікроскопом, але їх будову можна вивчити лише з допомогою електронного мікроскопа.

Будова та функціонування клітин

Клітина є найменшою одиницею будови і функцій організмів?

Як називається оболонка, яка захищає клітину від зовнішніх впливів.

Позначте правильну послідовність рівнів організації організмів.

клітина → тканина → орган → система органів → організм;

організм → тканина → клітина → система органів → орган.

організм → тканина → клітина → система органів → орган.

Яка клітина зображена на малюнку ?

Яка органела клітини зображена на малюнку ? Відомо, що в клітині вони як “електростанції” , які пакують вироблену енергію в своєрідні акумулятори, з назвою АТФ.

Встановіть відповідність між назвою органели та її функціями

б) цитоплазма 2) керує життєвими процесами

в) мітохондрії 3) створює внутрішнє середовище

г) вакуоля 4) захищає клітину ззовні

д) мембрана 5) наповнена клітинним соком