Типи клітин та їхня порівняльна характеристика: прокаріотична та еукаріотична клітина, рослинна та тваринна клітина. Лабораторна робота №1 Вивчення структурно-функціональної різно

1

Ввів поняття «клітина»

1

Антоні ван Левенгук

2

Сформульовано перші положення клітинної теорії

2

1833 рік

3

Відкриття Р.Броуном  ядра у рослинних клітинах

3

Рудольф Вірхов

4

Натураліст, що відкрив одноклітинні організми, створив понад двісті мікроскопів власної конструкції

4

Карл Бер

5

Автор положення, що клітина не тільки одиниця будови, а й одиниця розвитку живих організмів

5

1590

6

Вперше встановлено, що клітини здатні розмножуватись

6

1885 рік

7

Автор положення «Кожна клітина походить від клітини»

7

1839 рік

8

Винайдення оптичного мікроскопу

8

1665 рік

9

Зроблено перший опис клітини

9

Роберт Гук

10

Відкриття Яном Пуркінє  ядра у клітинах тварин

10

1825 рік

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

КЛІТИНИ

РОЗМІРИ

КЛІТИНИ

РОЗМІРИ

Мікоплазми

0,2-0,25 мкм

Клітини м’якуша цитрусових

4 см

Більшість бактерій, тромбоцити людини

І-5 мкм

Волоски насіння бавовнику

5 см

Дріжджі, еритроцити людини

8-10 мкм

Одноклітинна водорість ацетабулярія

7 см

Лейкоцити людини

7-20 мкм

Яйцеклітини страуса

До 10 см

Сперматозоони людини

50-70 мкм

Клітини посмугованої м’язової тканини людини

До 12 см

Клітини кавуна, яйцеклітини людини

100-220 мкм

М’язові волокна кравецького м’яза людини

До 35 см

Клітини гладенької м’язової тканини

50-500 мкм

Клітини стебел рамі

До 50 см

Трахеїди хвойних

1 мм

Нервові клітини людини

До 1,2 м

Одноклітинні грегарини

До 16 мм

Нервові клітини жирафа

До 2 м

ФОРМА КЛІТИН

ПРИКЛАДИ

ФОРМА КЛІТИН

ПРИКЛАДИ

Плоскі клітини

Епітеліальні клітини

Зірчасті клітини

Нервові клітини

Кубічні клітини

Епітеліальні клітини

Амебоподібні клітини

Лейкоцити, амеби

Циліндричні клітини

Епітеліальні клітини

Дископодібні клітини

Еритроцити

Бокалоподібні клітини

Епітеліальні клітини

Батігоподібні клітини

Сперматозоони

Кулясті клітини

Бактерії, яйцеклітини

Багатогранні клітини

Більшість рослинних клітин

Овальні клітини

Дріжджі

Паличкоподібні клітини

Бактерії

Клітини, схожі на кому

Вібріон холери

Спіральні клітини

Бліда спірохета

Розгалужені клітини

Актиноміцет

Веретеноподібні клітини

Клітини деревини, м’язові клітини

      Термін «прокаріоти, або доядерні» об'єднує групу одноклітинних живих організмів, які не мають чітко оформленого ядра та інших внутрішньоклітинних мембранних органел. Тільки у ціанобактерій, здатних здійснювати фотосинтез, є спеціальні сплощені цистерни всередині клітини (хлоропласти). Надцарство Прокаріоти об'єднує царство Бактерій і царство Ціанобактерій. У деяких систематиках бактерії та ціанобактерії віднесені до царства Дроб’янки, в яке включені також археї, мікоплазми, рикетсії, тощо.    У багатоклітинних рослин з'явилися в процесі еволюції пластиди та мітохондрії, які, на думку багатьох вчених, є видозміненими прокаріотичними клітинами. Вважається, що в ході еволюції рослин ціанобактерії (синьо-зелені водорості) стали першими автотрофними рослинами на Землі.

В даний час по типу живлення розрізняють прокаріоти-автотрофи, хемоавтотрофи, органотрофи та паразити. Перетворюючи різні сполуки, прокаріоти отримують необхідну для них енергію з поживними речовинами. Більшість з них здійснює це, окислюючи готові органічні речовини (органотрофи). Деякі прокаріоти, наприклад, безбарвні сіркобактерії, залізобактерії, нітрифікуючі бактерії, отримують енергію внаслідок окислення неорганічних речовин. Це хемоавтотрофи. Інші прокаріоти-автотрофи, подібно до рослин, синтезують органічні сполуки з неорганічних, використовуючи енергію світла так, як зелені сіркобактерії та ціанобактерії.

Розміри клітин прокаріотів становлять кілька мікрометрів, тому побачити їх можна тільки за допомогою мікроскопа. Клітини прокаріотів мають характерну будову. Цитоплазма прокаріотів відмежована від зовнішнього середовища мембраною. Але клітини позбавлені ядерної оболонки, а носієм спадкової інформації є одна молекула ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота), упакована без участі нуклеопротеїнів. Тому робота генів регулюється через метаболічні сполуки. Особливістю прокаріот є те, що ці організми здатні обмінюватися генами безпосередньо між собою або з допомогою вірусів-бактеріофагів. Одна велика кільцева молекула ДНК, що містить геном прокаріотів, розташована приблизно в центральній частині клітини. Прокаріоти не мають мітохондрій, але у них присутні в структурі джгутики для пересування, плазміди, газові вакуолі. Тільки у ціанобактерій в цитоплазмі є особливі структури - хлоропласти, в яких відбувається фотосинтез. Форма клітин прокаріотів різноманітна. Вони можуть мати вигляд прямих або вигнутих паличок, кульок. У більшості випадків у природних умовах клітини прокаріотів зібрані в групи і утворюють колонії, схожі на грона, нитки, тощо. Бактерії можуть бути нерухомі або рухатися за допомогою джгутиків.

При розмноженні прокаріотів відбувається розподіл клітини навпіл, іноді брунькування. Прокаріоти розмножуються з величезною швидкістю. Так, при сприятливих умовах їх клітини діляться кожні 20-30 хвилин. Тому вони здатні швидко збільшувати свою чисельність за короткий проміжок часу. При несприятливих умовах на поверхні бактеріальної клітини утворюється щільна багатошарова оболонка. Усі життєві процеси припиняються в клітці, вона не ділиться. Так формується спора. У вигляді спори прокаріотична клітина може жити тривалий час, вона витримує дію високих чи низьких температур, посуху. При сприятливих умовах оболонка спори руйнується, і процеси життєдіяльності в клітині поновлюються.

Бактерії-прокаріоти поширені всюди. Вони розселяються на поверхні або усередині інших організмів (людей, тварин, рослин), у великій кількості зустрічаються в грунті, прісних і солоних водоймах. Наприклад, всього лише один грам грунту містить мільйон клітин бактерій. Величезна кількість їх міститься в одиниці об'єму води або атмосферного повітря.

Додаток 7

Довідковий матеріал «Будова рослинної клітини»

Усі компоненти живої клітини об’єднані в системі, яку називають протопластом. До складу протопласта входить цитоплазма, у якої розташовані інші органи:

• пластиди,
• мітохондрії
• ендоплазматична сітка,
• комплекс Гольджі,
• сферосоми,
• рибосоми,
• ядро.

Цитоплазма. Це основний компонент усіх живих клітин. Від клітинної оболонки цитоплазма відокремлюється щільним шаром – мембраною, що називається плазмалемою, а від вакуолі відділяється другою мембраною – тонопластом. Ці шари цитоплазми багаті на ліпіди. Вони відіграють важливу роль у процесах обміну. Шар цитоплазми між тонопластом і плазмонемою називається плазмою. У метаплазмі знаходяться всі органоїди клітини, які відмежовані від цитоплазми мембранами, що складаються із білків ліпідів.

Ендоплазматична сітка (ЕПС) – складна система мембран, що пронизують цитоплазму.

На мембранах знаходяться рибосоми ЕПС з рибосомами називаються гранулярною, без рибосом – агранулярною. Функцією ЕПС з рибосомами є синтез і транспортування білків, по синтезувань по її поверхні. Ці білки потрапляють в ЕПС і просуваючись по ній можуть змінюватись. Головною функцією агранулярної сітки є синтез ліпідів.

Рибосоми – невеликі гранули, що не мають мембран і складаються з двох нерівних частин: меншої і більшої. Вони містять РНК і білок. Розміщуються поодинці або групами на ЕПС або вільно в цитоплазмі. Основна їх функція – синтез білків.

Комплекс Гольджі був відкритий у 1898 р, італійським вченим К. Гольджі. Він є у всіх еукаріотних клітинах. У рослинних клітинах являє собою купку сплющених мембранних мішечків, що називаються діктіосомами. Від країв діктіолом відчленовуються невеликі пухирці, які транспортують у цитоплазму полісахариди, синтезовані діктіосомами. Апарат Гольджі бере участь у формуванні вакуолей, утв. слизу і ферментів у залозах листків комахоїдних рослин, сприяє виведенню синтезованих клітиною речовин, уторує слизу в клітинах кореневого чохлика.

Мітохондрії – органели всіх еукаріотних клітин. Вони вириті подвійною мембраною, не з’єднаною з ЕПС. Основна функція забезпечення енергетичних потреб клітини. У мітохондріях проходять синтез АТФ і АДФ. Мітохондрії утворюються внаслідок поділу.

Мікротрубочки – органели всіх еукаріотних клітин. У вищих рослин входять до складу веретена поділу і регулюють розходження хромосом, а також беруть участь у різних внутріклітинних процесах, переміщенні та впорядкування руху ін.

Пластиди. Являють собою відносно великі утворення клітин – їх довжина досягає 1 мкм. Вони вкриті подвійною мембраною, що відділяє їх матрицю від цитоплазми. Внутрішня мембрана має вирости в порожнину пластид, які утворюються сплющені мішечки – тилакоїди. Групи дископодібних тилакоїдів об’єднуються утворюють грани. Грани характерні лише для хлоропластів. У мембранах тилакоїдів концентруються пігменти.

Залежно від забарвлення розрізняють такі види пластид:

• лейкопласти (безбарвні),
• хлоропласти (зелені),
• хромопласти (жовті, оранжеві, червоні).

У клітині звичайно зустрічаються пластиди одного типу. Особливість пластид полягає в тому, що одні їх види можуть переходити в ін. У водоростей пластиди звичайно більші, в них концентруються всі пігменти, що знаходяться в клітині, вони називаються хроматоформи.

Лейкопласти мають різноманітні форми: звичайні для клітин і органів, що не освітлюються сонцем (корені, кореневища, бульби), але знаходяться і в епідермі. Там вони мають кулясту форму і концентруються біля ядра. За допомогою лейкопластів у рослинах відбуваються синтез і накопичення запасних харчових речовини, у першу чергу крохмалю (амінопласти), рідше білків (протеїнопласти), ще рідше жирних олій, ліпідопласти).

Хлоропласти – пластиди зелених органів рослин. Здебільшого вони мають форму зерен, тому їх називають хлорофіловими зернами. Головними пігментами хлоропластів є хлорофіли, що мають кілька модифікацій (хлорофіли а, в, с, d, е) у вищих рослин головними хлорофілами є а і в. Значення хлорофілу полягає у поглинанні енергії світла і участі у фотохімічних реакціях. У хлоропластах знаходяться також каротиноїди. Вони відіграють роль світлофільтрів, що захищають хлорофіли від яскравого освітлення і від окислення киснем, що виділяється при фотосинтезі.

Хлоропласти мають різноманітні форми і різне забарвлення. Останнє залежить від пігментів каротиноїдів, які бувають жовті, оранжеві або червоні. Вони синтезуються рослинами, бактеріями і грибами. Найбільш поширеними каротиноїдами є каротини і ксантофіли. Каротиноїди частково відіграють роль додаткових фотосинтезуючих пігментів, а також виконують біологічну роль: яскраве забарвлення пелюсток квіток приваблює комах-запильників, а дозрілих плодів – тварин і птахів, які поїдають плоди, розповсюджують їх насіння.

Хромопласти – кінцевий етап у розвитку пластид. У них можуть перетворюватись лейкопласти і хлоропласти.

Хроматофори – пластиди водоростей. Вони мають різну форму: стрічки, закрученої стрічки, пластинки, кухля і ін. У хроматофорах можуть бути Дерлянти, Фнобіліни, які беруть участь у фотосинтезі. Вони поглинають енергію світла і переносять її до хлорофілу.

Види пластид:

а) лейкопласти;

б) хлоропласти;

в) хломопласти;

г) хроматофори.

Ядро. Нарівні з цитоплазмою ядро становить основну складову протопласта всіх еукаріотних клітин. При видаленні ядра в клітині порушуються життєві процеси і вона гине. Звичайно клітина містить одне ядро кулястої, яйцеподібної, рідше ін. форми. Зверху воно вирито подвійною оболонкою, що складається з двох лямбран з порами, через які проходить обмін речовин між ядром і цитоплазмою. Під оболонкою знаходиться нуклеоплазма (ядерний сік), в якій розміщені хроматин, одне або кілька ядерець і різні хімічні речовини.

Ядерце має кулясту форму. У ньому міститься 5% РНК і іде синтез рибосомної РНК, яка через пори в ядерній оболонці надходить у цитоплазму.

Ядро регулює всі життєві процеси клітини, несе в собі генетичну інформацію, що знаходиться в ДНК.

Вакуолі – порожнини в протопласті, заповнені розчином різних речовин, що відокремлені від цитоплазми одинарною мембраною – тонопластом. Вони притаманні еукаріотичним клітинам. Вакуолі утворюють ЕПС. У молодих клітин вакуолі невеликі, але їх багато.

По мірі старіння клітини вони збільшуються, зливаються і зрештою утворюють одну велику вакуолю, що займає 70-90% об’єму і центральне положення в клітині. Цитоплазма, ядро і ін. органоїди клітини відтискуються вакуолею до стінок клітинної оболонки і займають постійне положення. У вакуолях міститься клітинний сік, що являє собою водяний розчин різних органічних і неорганічних речовин з рН –2-5. Лише у невеликої кількості рослин рН лужна (огірки).

Додаток 8

Довідковий матеріал «Будова тваринної клітини»

Клітини тварин мають подібну будову і відрізняються від клітин рослин. Розміри більшості тваринних клітин приблизно 10-100 мкм (один мікрометр дорівнює одній мільйонній метра).

На відміну від будови, форма тваринних клітин може бути дуже різноманітною. Розмір і форма тваринних клітин залежить від функцій, які вони виконують. Так м’язові клітини дуже витягнуті і мають веретеноподібну форму. Нервові клітини — зірчасті, з довгими і короткими відростками. Клітини шкіри — пласкі й витягнуті або високі й келихоподібні. Є клітини, що мають джгутики, війки або несправжні ніжки.

Зовні клітина вкрита клітинною мембраною, яка здатна пропускати всередину клітини одні речовини та виводити інші. Як вам уже відомо, рослинна клітина, окрім мембрани, має щільну оболонку з целюлози, натомість мембрана тваринної клітини — еластична й не захищена зовні клітинною оболонкою.

Основний вміст клітини — в’язка зерниста цитоплазма. Вона постійно рухається, що сприяє транспорту речовин по клітині.

У центрі клітини міститься щільне округле ядро. В ньому є хромосоми, основою яких є довгі молекули ДНК, що управляють багатьма клітинними процесами. Перед поділом клітини молекули ДНК подвоюються і рівномірно розподіляються між дочірніми клітинами, що забезпечує передачу їм спадкової інформації.

Окрім ядра, в рідині цитоплазми знаходяться органели, що виконують різноманітні функції, забезпечуючи життєдіяльність клітини.

Так ендоплазматична сітка складається з внутрішньоклітинних мембран, що утворюють чисельні канали. Ці канали зв’язують органели і забезпечують переміщення органічних речовин між ними. На зовнішній поверхні каналів можуть міститись маленькі округлі тільця — рибосоми.

Рибосоми забезпечують синтез білків, які виконують різноманітні важливі функції в клітині.

Енергетичні станції клітини — мітохондрії — це овальні мембранні тільця з чисельними внутрішніми складками. У мітохондріях відбувається дихання — за наявності кисню поживні речовини розкладаються з виділенням енергії, яка накопичується в молекулах АТФ, уже відомих вам з б класу. Це універсальний акумулятор і переносник енергії. Також у процесі дихання утворюється вуглекислий газ і вода.

Тварини живляться готовими органічними речовинами, тому в їх клітинах відсутні хлоропласти, що забезпечують фотосинтез у клітинах рослин.

Комплекс Гольджі складається з диктіосом. Диктіосоми отримують органічні речовини з ендоплазматичної сітки, накопичують і сортують їх, «пакують» у мембранні міхурці. Далі ці міхурці відправляються або на потреби клітини, або за її межі. Диктіосоми властиві клітинам тварин, рослин і грибів.

Лізосоми — це невеличкі округлі тільця, в яких здійснюється внутрішньоклітинне травлення. Лізосоми беруть участь у перетравленні захоплених клітиною речовин та ушкоджених органел.

Клітини розмножуються в результаті поділу. При цьому передусім подвоюються молекули ДНК. Далі відбувається розподіл хромосом на дві однакові групи, так утворюється два нових ядра. Лише після цього ділиться цитоплазма, при цьому органели клітини відносно рівномірно розподіляються між дочірніми клітинами.

Крім основних органел, у цитоплазмі тваринної клітини знаходяться різноманітні включення з білків, жирів та вуглеводів, що мають вигляд краплин і зерен різного розміру і форми. Це переважно накопичують поживні речовини, що використовуються клітиною в процесі її життєдіяльності.

Додаток 9

Довідковий матеріал «Будова клітини грибів»

           Кожна клітина має в своєму складі протопласт, вакуолі та покрита міцною оболонкою, яка виконує захисну функцію. Протопласт включає ядро ​​і цитоплазму, яка, в свою чергу, містить органоїди, занурені у гіалоплазму.

         Клітинна оболонка характеризується тим, що її склад може змінюватися, коли за однією фазою зростання настане інша, або в залежності від типу росту (наприклад, гіфальний, дріжджоподібний, тощо). Властивості оболонки визначаються сукупністю функцій клітини гриба, особливостями контакту її з навколишнім середовищем. Склад клітинної оболонки у різних видів відрізняється. Вона буває хітиново-глюкановою, целюлозно-хітиновою. Її основний структурний елемент - це хітин (азотовмісна речовина). Причому в деяких грибів хітин може становити близько 60% сухої маси оболонки. У деяких грибів, наприклад, у мукоральних, в оболонку входить хітозан. Найчастіше клітинна оболонка представлена ​​декількома шарами, що забезпечує її міцність. На її поверхні виявляються деякі ферменти. Клітинна оболонка визначає форму органів розмноження гриба і вегетативних клітин гіф.

        Протопласт є сферичним утворенням клітини, в якому здійснюються метаболічні процеси. Також його характеризує здатність до регенерації. Протопласт і клітинна оболонка розділені плазмалемой. Це мембрана, побудована з білків і ліпідів. Її основна функція - налагодження режиму надходження розчинів з клітки в навколишній світ і навпаки. Даний кругообіг речовин може бути як активним, так і пасивним. У протопласті добре помітні ядро ​​і цитоплазма.

         Цитоплазма містить різні органели. Це рибосоми, ендоплазматична мережа, мітохондрії, тощо. Особливі надмолекулярні агрегати в цитоплазмі (мікротрубочки, мікрофіламенти) утворюють цитоскелет клітини. На відміну від клітин рослин, у грибів ендоплазматична мережа погано розвинена, а в мітохондріях крісти більш сплощені. Також тільця Гольджі, які відіграють велику роль в утворенні клітинної стінки у рослин, виявляються лише у рідкісних видів грибів. Особливість протопласта клітини грибів - наявність ломасом. Це прозорі тільця губкоподібної форми, функція яких досі невідома.

     Ядро у переважної більшості грибів відносно маленьких розмірів, округле, з подвійною мембраною. Розташоване в центральній частині або у клітинної оболонки. У клітинах гіф може бути одне або декілька ядер. Головна функція ядра - копіювання РНК і транспортування генетичного коду в цитоплазму за допомогою РНК. Характерною особливістю ядер клітин грибів є їх властивість переміщатися з однієї клітини в іншу. Цікавий такий факт: у грибів після поділу ядра перегородка між розділеними клітинами може сформуватися пізніше, що призводить до утворення багатоядерних клітин.

        Вакуолі - невід'ємна частина клітини. Вони відокремлені від протопласта мембраною. У юних клітинах вакуолі невеликих розмірів, в старих зливаються з формуванням однієї великої вакуолі. У даній органелі зберігаються запасні поживні речовини. Також ці речовини можуть вільно розміщуватися в цитоплазмі. Так, глікоген може перебувати у вигляді гранул, масло у вигляді крапель.

Для рідкісних груп грибів характерна наявність джгутиків, завдяки яким здійснюється переміщення гамет і зооспор. Їх будова схожа з будовою джгутиків найпростіших, є істотні відмінності від джгутиків бактерій.

Клітинна стінка

Ядро

Мітохондрії

Пластиди

Травні вакуолі

Скоротливі вакуолі

Лізосоми

Апарат Гольджі

Ендоплазматична сітка

Центріолі

Рибосоми

Ознаки для порівняння

Прокаріоти

Еукаріоти

Тварини

Рослини

Гриби

Цитоплазматична мембрана

Клітинна стінка

Ядерна оболонка

Мітохондрії

Апарат Гольджі

Ендоплазматична сітка

Лізосоми

Рибосоми

Хромосоми

Пластиди