Таблица основные клеточные структуры и их функции: помогите пожалуйста!!!!! Таблица "строение и функции клеточных структур" Органоиды и части - Управленческое образование

Содержание

помогите пожалуйста!!!!! Таблица «строение и функции клеточных структур» Органоиды и части

Органоиды клетки
1.Мембрана
Строение:ультрамикроскопическая плёнка,состоящая из 2 слоёв липидов(бислой) между двумя слоями белков
Функции:изолирует клетку от окружающей среды, обладает выборочной проницаемостью, регулирует обмен между клеткой и средой
2.Ядро
Строение:самая крупная органелла, покрытая оболочкой из 2-х мембран,пронизанной ядерными порами.Содержит хроматин,также содержит структуру,именуемую ядрышком
Функции:хромосомы содержат ДНК — вещество наследственности.ДНК состоит из генов,регулирующих все виды клеточной активности.Раздел ядра лежит в основе размножения клеток и процесса воспроизведения.В ядрышке образуются рибосомы
3.Эндоплазматическая сеть
Строение:система плоских цистерн,канальцев и пузырьков,ограниченных мембранами,расположенная в прилежащей к ядру цитоплазме
Функции:обеспечение синтеза веществ и их транспорта в цитоплазму и между внутриклеточными структурами
4.

Цитоплазма
Строение:вязкое полужидкое вещество,в котором распологаются все органоиды влетки
Функции:Взаимосвязь всех частей клетки и транспорт веществ
5.Комплекс Гольжди
Строение:системы плоских цистерн,микропузырьков и вакуолей
Функции:формирование различных внутриклеточных включений,образование лизосом,транспорт веществ
6.Лизосома
Строение:округлые тельца с однослойной липопротеидной мембраной,внутри которых содержатся пищеварительные ферменты
Функции:участие в фагоцитозе(образование пищеварительных вакуолей),переваривание ненужных веществ,отмирающих органелл или целых клеток
7.Митохондрия
Строение:округлый органоид,основное вещество которого окружено двойной мембраной: наружной-гладкой,и внутренней-образующей впячивания,называемые кристами
Функции:обеспечение клеточного дыхания,выработка энергии,которая аккумулируется в молекулах АТФ

8.Рибосома
Строение:органоид сферического типа,состоит из 2-х субъединиц-большой и малой
Функции:осуществление биосинтеза белка
9.Клеточный центр
Строение:участок более плотной цитоплазмы(центросома),содержащий 2 центриоли.расположенные под прямым углом друг к другу
Функции:участие в процессе деления клетки
10.Цитоскелет
Состоит из 2-х элементов:микрофиламентов и микротрубочек
Микрофиламенты
Строение:нитчатые структуры,состоящие из сократительных белков актина и миозина
Функции:обеспечение движения цитоплазмы
Микротрубочки
Строение:трубчатые структуры,состоящие из белка тубулина
Функции:перемещение клеточных органелл,участие в распределении хромосом при делении клетки,поддержание формы клетки

Клеточное строение человека — состав, функции, свойства и размножение клетки (Таблица)

Клетка — элементарная живая система, основная структурная и функциональная единица организма, способная к самообновлению, саморегуляции и самовоспроизведению.

Жизненные свойства клетки человека

К основным жизненным свойствам клетки относят: обмен веществ, биосинтез, размножение, раздражимость, выделение, питание, дыхание, рост и распад органических соединений.

Химический состав клетки

Основные химические элементы клетки: Кислород (О), Сера (S), Фосфор (Р), Углерод (С), Калий (К), Хлор (Сl), Водород (Н), Железо (Fe), Натрий (Na), Азот (N), Кальций (Са), Магний (Mg)

Неорганические вещества

Органические вещества

1. Вода — растворяет и переносит питательные вещества. Вода — универсальный растворитель. Все реакции идут в растворах. Вода обеспечивает перенос необходимых веществ и выделение вредных продуктов. Вода участвует в регуляции температуры тела и состовляет 70-85% от всего химического состава клетки.

2. Минеральные соли участвуют в образовании жизненно важных соединений (например, белка крови — гемоглобина)

— Углеводы;

— Жиры;

— Белки;

— Нуклеиновые кислоты

— АТФ

Органические вещества клетки

Название веществ	Из каких элементов (веществ) состоят	Функции веществ
Углеводы	Углерод, водород, кислород.	Основные источники энергии для осуществления всех жизненных процессов.
Жиры	Углерод, водород, кислород.	Входят в состав всех клеточных мембран, служат запасным источником энергии в организме.
Белки	Углерод, водород, кислород, азот, сера, фосфор.	1. Главный строительный материал клетки; 2. ускоряют течение химических реакций в организме; 3. запасной источник энергии для организма.
Нуклеиновые кислоты	Углерод, водород, кислород, азот, фосфор.	ДНК — определяет состав белков клетки и передачу наследственных признаков и свойств следующим поколениям; РНК — образование характерных для данной клетки белков.
АТФ (аденозинтрифосфат)	Рибоза, аденин, фосфорная кислота	Обеспечивает запас энергии, участвует в построении нуклеиновых кислот

Размножение клетки (деление клетки) человека

Размножение клеток в человеческом организме происходит путем непрямого деления. В результате дочерний организм получает такой-же набор хромосом, как материнский. Хромосомы — носители наследственных свойств организма, передающихся от родителей потомству.

Этап размножения (фазы деления)	Характеристика
Подготовительная	Перед делением число хромосом удваивается. Запасается энергия и вещества, необходимые для деления.
Первая	Начало деления. Центриоли клеточного центра расходятся к полюсам клетки. Хромосомы утолщаются и укорачиваются. Ядерная оболочка растворяется. Из клеточного центра образуется веретено деления.
Вторая	Удвоенные хромосомы размещаются в плоскости экватора клетки. К каждой, хромосоме, прикрепляются плотные нити, которые тянутся от центриолей.
Третья	Нити сокращаются, и хромосомы расходятся к полюсам клетки.
Четвертая	Конец деления. Делится все содержимое клетки и цитоплазма. Хромосомы удлиняются и становятся неразличимыми. Формируется ядерная оболочка, на теле клетки возникает перетяжка, которая постепенно углубляется, разделяя клетку надвое. Образуются две дочерние клетки.

Строение клетки человека человека

У животной клетки, в отличие от растительной, имеется клеточный центр, яо отсутствуют: плотная клеточная стенка, поры в клеточной стенке, пластиды( хлоропласты, хромопласты, лейкопласты) и вакуоли с клеточным соком.

Клеточные структуры	Особенности строения	Основные функции
Плазматическая мембрана	Билипидныи (жировой) слой, окруженный бел новым 1 слоями	Обмен веществ между клетками и межклеточным веществом
Цитоплазма	Вязкое полужидкое вещество, в котором располагаютсу органоиды клетки	Внутренняя среда клетки. Взаимосвязь всех частей клетки и транспорт питательных веществ
Ядро с ядрышком	Тельце, ограниченное ядерной оболочкой, с хроматином ( тип и ДНК). Ядрышко находится внутри ядра, принимает участие в синтезе белков.	Контролирующий центр клетки. Передача информации дочерним клеткам с помощью хромосом при делении
Клеточный центр	Участок более густой цитоплазмы с центриолями (и цилиндричсекие тельца)	Участвует в делении клеток
Эндоплазматическая сеть	Сеть канальцев	Синтез и транспорт питательных веществ
Рибосомы	Плотные тельца, содержащие белок и РНК	В них синтезируется белок
Лизосомы	Округлые тельца, внутри которых находятся ферменты	Расщепляют белки, жиры, углеводы
Митохондрии	Утолщённые тельца с внутренними складками ( кристами )	В них находятся ,ферменты, при помощи которых питательные вещества расщепляются, а энергия запасается в виде особого вещества — АТФ.
Аппарат Гольджи	С топка плоских мембранных мешочков	Образование лизосом

_______________

Источник информации:

Биология в таблицах и схемах./ Издание 2е, — СПб.: 2004.

Резанова Е.А. Биология человека. В таблицах и схемах./ М.: 2008.

Урок – формирования новых знаний – мультимедийный. Урок Строение клетки. Клеточные структуры и их функции». 10 класс.

Урок – формирования новых знаний – мультимедийный.

Тема урока: Строение клетки. Клеточные структуры и их функции. 10 класс.

Из опыта работы учителя МБОУ «СОШ №14» .

г. Сергиев Посад, Сенькиной Н.Н.

Цель: изучить строение основных органоидов цитоплазмы эукариотических клеток.

Задачи:

— общеобразовательная: (формирование познавательных и логических УУД) дать представление о строении растительной и животной клетке, их органоидах; познакомить с понятиями: «мембранные и немембранные компоненты» клетки, «вакуолярная система клетки»; формировать представление о клетке, как целостной системе.

— воспитывающая: (формирование коммуникативных и личностных УУД)формировать экологическую культуру, формировать научно-материалистическое мировоззрение, воспитывать самостоятельность.

— развивающая: (формирование регулятивных УУД) продолжать развивать умение анализировать, сопоставлять информацию по биологии, выделять главное и устанавливать причинно-следственные связи; развивать память, внимание, логическое мышление, выделять главное и составлять конспект, учить обобщать и работать с рисунком.
Тип урока: изучение нового материала.

Форма урока: урок формирования новых знаний – мультимедийный.

Формы работы учащихся: индивидуальная и фронтальная работа, работа в группах.

Оборудование: таблицы: «Схема строения растительной и животной клетки» и таблица «Химический состав клетки» в электронном варианте, раздаточный материал, опорный конспект и презентация «Строение клетки».

Основные понятия: клеточная мембрана, гладкая ЭПС, шероховатая ЭПС, вакуоль, лизосома, митохондрии, пластиды, ядро, аппарат Гольджи и другие органоиды.

План урока:

1.Организационный момент: приветствие, проверка присутствующих.

2. Изложение нового материала: цель, тема «Строение растительной и животной клетки:

цитоплазма и входящие в нее органоиды: клеточная стенка, клеточная мембрана, гладкая ЭПС, шероховатая ЭПС, вакуоль и лизосома, их функции. (16 мин.)

3.Закрепление изученного материала: заполнение таблицы «Строение и функции клетки», формулировка выводов (15 мин.)

4. Сообщение домашнего задания (2 мин.)

5. Подведение итогов: вспомнить поставленную в начале урока цель, оценить работу учащихся (5 мин.).

Ход урока.

Учитель. Темой сегодняшнего урока является рассмотрение структуры и функционирования эукариотической клетки. На экран выводится таблица, которая заполняется по мере изучения строения клетки.

Начало биологической эволюции связано с появлением на Земле клеточных форм жизни – одноклеточных и многоклеточных организмов. Клетка этих форм жизни является структурной и функциональной единицей живого.

Мультимедийная схема «Форма клеток», (нервная, эпителиальная, яйцеклетка, мышечная — клетки). Как мы видим, клетки разнообразных организмов – от простейших до высших растительных и животных – отличаются сложностью и разнообразием. А теперь, рассмотрим подробнее строение

Диалог- лекция.

В ходе лекции идет заполнение таблицы «Строение и функции клетки», которая раздается учащимся класса до начала урока. (Приложение 1.)

Мембранные компоненты клетки

Одномембранные. Двумембранные.

ЭПС митохондрии

Аппарат Гольджи пластиды

Лизосомы ядро

Вакуоли

Одномембранные компоненты

Эндоплазматическая сеть (ЭПС) (эндоплазматический ретикулум) – это система каналов и полостей, образованных мембраной.

Виды ЭПС: гладкая (агранулярная)

шероховатая (гранулярная)

Открыта в 1945 г. К. Портером

Функции: — синтез белков (шероховатая)

— синтез и расщепление липидов и углеводов

— транспорт веществ

Аппарат Гольджи (комплекс Гольджи) (диктиосома) – это стопка плоских мембранных цистерн, трубочек и пузырьков.

Открыта в 1889 г. Гольджи

Функции: — синтез липидов и углеводов

— накопление веществ

— упаковка в пузырьки

— выведение веществ в цитоплазму или из клетки

— образование лизосом

— образование клеточной стенки

Лизосомы – одномембранные пузырьки с гидролитическими ферментами внутри (50 видов пищеварительных ферментов в неактивном виде).

Открыт: в 1955 г. С помощью электронного микроскопа.

Функции: переваривание веществ, старых органоидов

Лизосома + фагоцитарный пузырёк = пищеварительная вакуоль

Вакуоль – одномембранный пузырёк с клеточным соком внутри.

Функции: запас питательных веществ, продуктов обмена, тургорное давление

Вакуолярная система- это связанные между собой, с ядром и с плазмолеммой органоиды. Вещества из ядра попадают в ЭПС, из ЭПС для выведения из клетки вещества поступают в аппарат Гольджи, упаковываются в мембрану, к ним прикрепляется «ярлык» — полисахарид и удаляются из клетки.

Двумембранные компоненты

Митохондрии – «энергетические станции», палочковидные двумембранные органоиды с кристами внутри.

Открыты в 1894 г. Р. Альтманом

Полуавтономные органоиды, так как имеют свою ДНК, рибосомы и размножаются делением.

Функции: — дыхание – окисление органических веществ кислородом с выделением энергии, синтез АТФ

Пластиды – двумембранные органоиды.

— лейкопласты – бесцветные пластиды. Функция: запас питательных веществ.

— хлоропласты – зелёные пластиды. Функция: фотосинтез.

— Хромопласты – жёлтые, оранжевые, красные пластиды. Функция: окрашивание цветов, плодов и листьев. Привлекают насекомых – опылителей и распространителей семян.

Открыты в 1676 г. Левенгуком

Хлоропласты – линзообразные двумембранные органоиды с гранами внутри.

Полуавтономные органоиды, так как содержат свою ДНК, рибосомы, размножаются делением.

Лейкопласты на свету превращаются в хлоропласты, которые после разрушения хлорофилла превращаются в хромопласты.

Ядро – важнейшая структура клеток эукариот в период интерфазы.

Форма напоминает форму клеток

Число: от1-2 до нескольких сотен.

Открыты в 1831 г. Броуном в растительных клетках, в 1838 г. Шванном в животных клетках.

Строение ядра:

— ядерная оболочка: состоит из двух мембран, внутренняя гладкая, а наружная переходит в каналы ЭПС. Множество пор.

— кариоплазма: полужидкое вещество, коллоидный раствор.

— хроматин: это нити ДНК, связанные с белками. Перед делением клетки они скручиваются и превращаются в хромосомы – удлинённые палочковидные тельца, состоящие из двух плеч, разделённых центромерой.

— ядрышко: сформированное петлями ДНК, ответственными за синтез рибосомной РНК.

Функции: центр управления клетки,

Синтез рибосом

Хранение наследственной информации

Синтез веществ

4.Закрепление.

-Узнайте органоид

-Назовите его части

-назовите его функции

ИТОГ УРОКА:

Слово учителя: Итак, подведём итог урока? Все ли мы цели и задачи выполнили? Выставляются оценки.

Опорная таблица по теме «Строение клетки» (раздел «Цитология»)

Органеллы	Строение	Функции
Наружная клеточная мембрана	Микроскопическая пленка, состоящая из двух слоев белка и расположенного между ними слоя липидов.	Изолирует клетку от окружающей среды, обладает избирательной проницаемостью, регулирует процесс поступления веществ в клетку, обеспечивает обмен веществ и энергии с внешней средой, способствует соединению клеток в ткани, участвует в пиноцитозе и фагоцитозе, регулирует водный баланс клетки и выводит из нее конечные продукты жизнедеятельности
Эндоплазматическая сеть ЭС)	Микроскопическая система мембран, образующих трубочки, канальцы, цистерны и пузырьки. Гранулярная ЭС несет рибосомы, гладкая — лишена их	Обеспечивает транспорт веществ как внутри клетки, так и между соседними клетками. Гранулярная ЭС участвует в синтезе белка. В каналах ЭС образуются сложные молекулы белка, синтезируются жиры.
Лизосомы	Микроскопические одномембранные органеллы округлой формы. Их число зависит от жизнедеятельности клетки и ее физиологического состояния. В лизосомах находятся лизирующие ферменты, синтезированные на рибосоме	Переваривание пищи, попавшей в животную клетку при фагоцитозе и пиноцитозе. Защитная функция. В клетках любых организмов осуществляют автолиз (саморастворение органелл), особенно в условиях пищевого или кислородного голодания
Аппарат Гольджи	Микроскопические одномембранные органеллы, состоящие из стопочки плоских цистерн, по краям которых ответвляются трубочки, отделяющие мелкие пузырьки	В общей системе мембран любых клеток — наиболее подвижная и изменяющаяся органелла. В цистернах накапливаются продукты синтеза, распада и вещества, поступившие в клетку, а также вещества, которые выводятся из клетки. Упакованные в пузырьки, они поступают в цитоплазму: одни используются, другие выводятся наружу. В растительной клетке участвует в построении клеточной стенки
Рибосомы	Микроскопические органеллы округлой формы. Они не имеют мембранного строения и состоят из белка и рРНК.	Универсальные органеллы всех клеток животных и растений. Находятся в цитоплазме в свободном состоянии или на мембранах ЭС. В рибосомах синтезируются белки по принципу матричного синтеза.
Митохондрии	Микроскопические органеллы, имеющие двухмембранное строение. Внешняя мембрана гладкая, внутренняя — образует различной формы выросты — кристы. В матриксе митохондрии (полужидком веществе) находятся ферменты, рибосомы, ДНК, РНК	Универсальная органелла, являющаяся дыхательным и энергетическим центром. В процессе кислородного (окислительного) этапа в матриксе с помощью ферментов происходит расщепление органических веществ с освобождением энергии, которая идет на синтез АТФ (на кристах)
Лейкопласты	Микроскопические органеллы, имеющие двухмембранное строение. Внутренняя мембрана образует 2-3 выроста. Форма округлая. Бесцветны	Характерны для растительных клеток. Служат местом отложения запасных питательных веществ, главным образом крахмальных зерен. На свету их строение усложняется и они преобразуются в хлоропласты.
Хлоропласты	Микроскопические органеллы, имеющие двухмембранное строение. Наружная мембрана гладкая. Внутренняя мембрана образует систему двухслойных пластин – тиллакоидов, в которых сосредоточен пигмент – хлорофилл. Окраска зеленая	Характерны для растительных клеток. Органеллы фотосинтеза, способные создавать из неорганических веществ (СО₂ и Н₂О) при наличии световой энергии и пигмента хлорофилла органические вещества — углеводы и свободный кислород. Могут образоваться из лейкопластов, а осенью перейти в хромопласты (красные и оранжевые плоды, красные и желтые листья)
Хромопласты	Микроскопические органеллы, имеющие двухмембранное строение. Окраска красная, оранжевая или желтая	Характерны для растительных клеток. Придают лепесткам цветков окраску, привлекательную для насекомых-опылителей. В осенних листьях и зрелых плодах, отделяющихся от растения, содержатся кристаллические каротиноиды — конечные продукты обмена
Клеточный центр	Микроскопическая органелла немембранного строения. Состоит из двух центриолей. Каждая имеет цилиндрическую форму	Принимает участие в делении клеток животных и низших растений. В начале деления (в профазе) центриоли расходятся к разным полюсам клетки. От центриолей к центромерам хромосом отходят нити веретена деления. В анафазе эти нити притягивают хроматиды к полюсам. После окончания деления центриоли остаются в дочерних клетках, удваиваются и образуют клеточный центр
Органоиды движения	Реснички — многочисленные цитоплазматические выросты на поверхности мембраны	Удаление частичек пыли (реснитчатый эпителий верхних дыхательных путей), передвижение (одноклеточные организмы)
	Жгутики — единичные цитоплазматические выросты на поверхности клетки	Передвижение (сперматозоиды, зооспоры, одноклеточные организмы)
	Ложные ножки (псевдоподии) — амебовидные выступы цитоплазмы	Образуются у животных в разных местах цитоплазмы для захвата пищи, для передвижения

Приложение 1.

Опорная таблица по теме «Строение клетки» (раздел «Цитология»)
Название органоида клетки	Строение	Функции
Плазмолемма
Цитоплазма
,ЭПС
Аппарат Гольдж
Лизосомы
Митохондрии
Хлоропласты
Рибосомы
Цитоскелет микротрубочка
Клеточный центр
Жгутики
Ядро

Проверочный тест по лекции «Строение клетки»

1. Организмы, в клетках которых нет ядер:

А – прокариоты Б – эукариоты

В – вирусы

Г – паразиты

2. Бактерии проникают внутрь клетки:

А – через поры мембран

Б – с помощью диффузии

В – в процессе фагоцитоза

Г – в процессе пиноцитоза

3. Цитоплазма это:

А – гиалоплазма и органоиды, исключая ядро

Б – гиалоплазма

В – гиалоплазма и органоиды, включая ядро

Г – органоиды клетки без ядра

4. Поглощение жидкостей клеткой

А – экзоцитоз

Б – фагоцитоз

В – диффузия

Г – пиноцитоз

5. Гликокаликс есть у:

А – бактерий

Б – животных

В – растений

Г – грибов

6. Углеводные остатки, входящие в структуру плазмолеммы, выполняют функцию

А – транспортную

Б – пиноцитоза

В – фагоцитоза

Г – сигнальную

7. Примером фагоцитоза является:

А – поступление воды в клетку

Б – ускорение биохимических реакций

В – нагноение раны

Г – выброс наружу пищевых остатков у инфузорий

8. Примером активного транспорта является:

А – работа калий – натриевого насоса

Б – диффузия воды через поры клеточной стенки

В – диффузия кислорода при дыхании

Г – фильтрация крови в почечной капсуле

9. Клеточная стенка растительной клетки состоит из:

А – целлюлозы

Б – хитина

В – муреина

Г – пектина

10. Не является функцией плазмолеммы:

А – ограничивает клетку от внешней среды

Б – обеспечивает тургорное давление

В – транспорт веществ

Г – связывает клетки между собой

Cell-cell Fusion of Genome Edited Cell Lines for Perturbation of Cellular Structure and Function

Мы демонстрируем поверхностный и экономичный протокол для сплавливки клеток и визуализации последующей архитектуры клеточных гибридов с помощью микроскопии, что занимает около двух дней от начала до конца. Критическими частями этого протокола являются обогащение срослых ячеек сортировкой клеток (протокольная секция 3) и тщательная проверка срослых клеток с помощью микроскопии (протокольная секция 4). Эти разделы гарантируют, что сброшенные клетки легко получаются и являются добросовестными гетерокарионами. Следует соблюдать концентрации и время инкубации. Например, при использовании в более высоких концентрациях или с более длительным временем инкубации, клеточные красители могут быть слишком яркими и насыщать детекторы во время цитометрии потока или флуоресценции микроскопии, или вызвать перекрестное излучение в зависимости от условий изображения. При отсутствии цитометра потока, другие технологии способны обогащать сброшенные клетки, в том числе двойной отбор антибиотиков²⁷ и микрофлюидные устройства захвата^28. Эти технологии либо медленнее, либо требуют более заказной экспериментальной установки, однако.

Другие методы клеточного синтеза имеют преимущества и недостатки по сравнению с описанным здесь протоколом. Электро-фьюжн или вирусной основе методов синтеза могут в некоторых случаях быть изображены с микроскопией во время слияния⁸^,²⁹, что делает их хорошими альтернативами, если предпочтительнее наблюдать сам процесс синтеза. Однако эти различные методы могут потребовать специализированного оборудования (например, электрофузионного оборудования или вирусных трансгенов). Все методы синтеза клеток имеют потенциал, чтобы посягать на здоровье клеток. Вирусные методы синтеза, как правило, опираются на продолжающееся выражение вирусных трансгенов, в отличие от преходящего возмущения, предоставляемого ПЭГ или электрофузией. Сотовый фусогенный потенциал и токсичность после воздействия ПЭГ является переменной в различных типах клеток²⁷, и, следовательно, титрование времени инкубации ПЭГ может потребоваться (протокол шаг 2.4), признавая, что увеличение воздействия ПЭГ увеличивает гибель клеток³⁰. Максимальное здоровье клеток имеет решающее значение, сохраняя время вне культурных условий к минимуму. Здоровье клеток можно проверить во время протокола путем измерения переднего рассеяния по сравнению с боком рассеяния на цитометре и путем наблюдения морфологии во время микроскопии.

Тщательное рассмотрение экспериментального дизайна, чтобы дифференциальная маркировка с флуоресцентными метками имеет важное значение. Самый простой дизайн использует две отдельные флуоресцентные этикетки. Тем не менее, эндогенно выраженные флуоресцентные белки синтеза часто имеют низкий уровень экспрессии и, следовательно, трудно однозначно обнаружить с помощью цитометрии потока или визуализации на уровне одной клетки. Мы представляем дизайн, который преодолевает это ограничение, включая четыре флуоресцентных метки с CRISPR Cas9-опосредованного редактирования генома и красителя на основе методов окрашивания. Флуоресцентные зонды должны иметь различные спектры выбросов, различимые друг от друга, и быть достаточно яркими, чтобы отличить от немаркированных клеток на одном уровне клеток. Зонды должны оставаться привязаны к клетке, а не рассеиваться извне. Необратимая привязка внутренне на субклеточном уровне не является существенной, но может быть желательно. Как только клетки сливаются, устойчивый обмен состояния клеточных компонентов может свободно происходить. Так как корни диффузионно стабильны, они позволяют отслеживать клеточной истории, определяя клетку происхождения данной центросомы. Возможная модификация метода заключается в том, чтобы пометить другие клеточные структуры, представляющие интерес, но устойчивые сборки имеют потенциал для смешивания после синтеза, в зависимости от скорости внутриклеточной динамики(рисунок 2C).

Слияние клеток вызывает уникальное изменение в клеточной архитектуре^17,^{^19,^{²⁴, последствия которых до сих пор не до конца поняты. Это и ограничение протокола, и захватывающая область для дальнейшего исследования. Хотя ясно, что плазменные мембраны сливается в единую структуру в гетерокарионах³¹, как другие клеточные структуры реагируют плохо понимается. Слияние клеток может быть использовано для дальнейшего понимания того, как слияние и расщепление органелл регулируется путем визуализации дифферезационно обозначенных органелл²⁴^,³². Будущая работа с слиянием клеток может решить, как euploidy, органеллы номер и клеточные размеры посягает на функции клеток. Так как аномальное слияние клеток наблюдается в процессах заболевания, в опухолях³³ и после вирусной инфекции¹⁰^,¹⁷, этот протокол также используется для решения целого ряда вопросов в фундаментальной и прикладной биологии.}}

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Строение и основные функции клеток

Клетки, подобно кирпичикам дома, являются строительным материалом практически всех живых организмов. Из каких частей они состоят? Какую функцию в клетке выполняют различные специализированные структуры? На эти и многие другие вопросы вы найдете ответы в нашей статье.

Что такое клетка

Клеткой называют наименьшую структурную и функциональную единицу живых организмов. Несмотря на относительно небольшие размеры, она образует свой уровень развития. Примерами одноклеточных организмов являются зеленые водоросли хламидомонада и хлорелла, простейшие животные эвглена, амеба и инфузория. Их размеры действительно микроскопические. Однако функция клетки организма данной систематической единицы достаточно сложна. Это питание, дыхание, обмен веществ, передвижение в пространстве и размножение.

Общий план строения клеток

Клеточное строение имеют не все живые организмы. К примеру, вирусы образованы нуклеиновыми кислотами и белковой оболочкой. Из клеток состоят растения, животные, грибы и бактерии. Все они отличаются особенностями строения. Однако общая их структура одинакова. Она представлена поверхностным аппаратом, внутренним содержимым — цитоплазмой, органеллами и включениями. Функции клеток обусловлены особенностями строения этих составляющих. К примеру, у растений фотосинтез осуществляется на внутренней поверхности особых органелл, которые называются хлоропластами. У животных данные структуры отсутствуют. Строение клетки (таблица «Строение и функции органелл» подробно рассматривает все особенности) определяет ее роль в природе. Но для всех многоклеточных организмов общей является обеспечение обмена веществ и взаимосвязи между всеми органами.

Строение клетки: таблица «Строение и функции органелл»

Данная таблица поможет подробно ознакомиться со строением клеточных структур.

Клеточная структура	Особенности строения	Функции
Ядро	Двумембранная органелла, в матриксе которой находятся молекулы ДНК	Хранение и передача наследственной информации
Эндоплазматическая сеть	Система полостей, цистерн и канальцев	Синтез органических веществ
Комплекс Гольджи	Многочисленные полости из мешочков	Хранение и транспортировка органических веществ
Митохондрии	Двумембранные органеллы округлой формы	Окисление органических веществ
Пластиды	Двумембранные органеллы, внутренняя поверхность которых образует выросты внутрь структуры	Хлоропласты обеспечивают процесс фотосинтеза, хромопласты придают цвет различным частям растений, лейкопласты запасают крахмал
Рибосомы	Немембранные органеллы, состоящие из большой и малой субъединиц	Биосинтез белка
Вакуоли	В растительных клетках это полости, заполненные клеточным соком, а у животных — сократительные и пищеварительные	Запас воды и минеральных веществ (растения). Сократительные вакуоли обеспечивают выведение излишков воды и солей, а пищеварительные — обмен веществ
Лизосомы	Округлые пузырьки, содержащие гидролитические ферменты	Расщепление биополимеров
Клеточный центр	Немембранная структура, состоящая из двух центриолей	Формирование веретена деления во время дробления клеток

Как видите, каждая клеточная органелла имеет свою сложную структуру. Причем строение каждой из них определяет и выполняемые функции. Только согласованная работа всех органелл позволяет существовать жизни на клеточном, тканевом и организменном уровнях.

Основные функции клетки

Клетка — уникальная структура. С одной стороны, каждая ее составляющая играет свою роль. С другой — функции клетки подчинены единому согласованному механизму работы. Именно на этом уровне организации жизни осуществляются важнейшие процессы. Одним из них является размножение. В его основе лежит процесс деления клетки. Существует два основных его способа. Так, гаметы делятся путем мейоза, все остальные (соматические) — митоза.

Благодаря тому что мембрана является полупроницаемой, возможно поступление в клетку и в обратном направлении различных веществ. Основой для всех обменных процессов является вода. Поступая в организм, биополимеры расщепляются до простых соединений. А вот минеральные вещества находятся в растворах в виде ионов.

Клеточные включения

Функции клеток не осуществлялись бы в полном объеме без наличия включений. Эти вещества являются запасом организмов на неблагоприятный период. Это может быть засуха, понижение температуры, недостаточное количество кислорода. Запасающие функции веществ в клетке растений выполняет крахмал. Он находится в цитоплазме в виде гранул. В животных клетках запасным углеводом служит гликоген.

Что такое ткани

У многоклеточных организмов клетки, сходные по строению и функциям, объединяются в ткани. Эта структура является специализированной. К примеру, все клетки эпителиальной ткани мелкие, плотно прилегают друг к другу. Форма их весьма разнообразна. В данной ткани практически отсутствует межклеточное вещество. Такое строение напоминает щит. Благодаря этому эпителиальная ткань выполняет защитную функцию. Но любому организму необходим не только «щит», но и взаимосвязь с окружающей средой. Чтобы осуществить и эту функцию, в эпителиальной ткани животных есть особые образования — поры. А у растений подобной структурой служат устьица кожицы или чечевички пробки. Эти структуры осуществляют газообмен, транспирацию, фотосинтез, терморегуляцию. И прежде всего эти процессы осуществляются на молекулярном и клеточном уровне.

Взаимосвязь строения и функций клеток

Функции клеток обусловлены их строением. Все ткани являются ярким примером этому. Так, миофибриллы способны к сокращению. Это клетки мышечной ткани, которые осуществляют передвижение отдельных частей и всего тела в пространстве. А вот у соединительной — другой принцип строения. Данный вид ткани состоит из крупных клеток. Именно они являются основой всего организма. Соединительная ткань также содержит большое количество межклеточного вещества. Такое строение обеспечивает ее достаточный объем. Этот вид ткани представлен такими разновидностями, как кровь, хрящевая, костная ткани.

Говорят, что нервные клетки не восстанавливаются… На этот факт существует много разных взглядов. Однако никто не сомневается, что нейроны связывают весь организм в единое целое. Это достигается другой особенностью строения. Нейроны состоят из тела и отростков — аксонов и дендритов. По ним информация и поступает последовательно от нервных окончаний к головному мозгу, а оттуда — обратно к рабочим органам. В результате работы нейронов весь организм связан единой сетью.

Итак, большинство живых организмов имеют клеточное строение. Эти структуры являются единицами строения растений, животных, грибов и бактерий. Общие функции клеток — это способность к делению, восприятие к факторам окружающей среды и обмен веществ.

Ответ Глава 2. Клеточный уровень

39. Дайте определения понятий.

Цитология — это

Ответ: Наука об устройстве клетки.

Клетка — это

Ответ: Элементарная единица жизни на Земле.

40. Закончите предложения

Ответ: Из организмов, живущих на Земле, клеточное строение имеют все, кроме вирусов, а неклеточное — вирусы. Для клетки характерны следующие жизненные свойства: рост, питание, размножение, дыхание и так далее.

41. Выполните лабораторную работу «Рассматривание клеток растений и животных под микроскопом».

Ответ:

Цель работы: выявить черты сходства и различия в строении животной и растительной клеток.

Ход работы:

1) Рассмотрите под микроскопом приготовленные (готовые) микропрепараты растительных и животных клеток.

2) Зарисуйте по одной растительной и животной клетке. Подпишите их основные части, видимые в микроскоп.

3) Сравните строение растительной и животной клеток.

Вывод: Животная клетка более развита по сравнению с растительной.

42. Открытие клетки связано с именами великих ученых, изучавших объекты живой природы с помощью микроскопа (микроскопистов). Напишите об их научном вкладе, сделанном в области изучения клеток.

Ответ:

1) Р. Гук (1635—1703) — впервые увидел клетку под микроскопом.

2) А. Левенгук (1632—1723) — изобрел микроскоп, впервые наблюдал животные клетки.

3) М. Шлейден (1804—1881) — выдвинул теорию об идентичности растительных клеток с точки зрения их развития.

4)Т. Шванн (1810—1882) — окончательно сформулировал клеточную теорию.

5) Р. Вирхов (1821 — 1902) — дополнил теорию клеток тем, что все живое происходит из клеток.

6) С. Г. Навашин (1857—1930) — открыл двойное оплодотворение у растений.

43. Сформулируйте основные положения современной клеточной теории.

Ответ:

Все живые существа состоят из клеток.

Все клетки сходны по строению, химическому составу и жизненным циклам.

Клетки способны к самостоятельной жизнедеятельности, т.е. могут питаться, расти, размножаться.

44. Как вы думаете, какое значение имело открытие клеточной теории для развития современной биологии?

Ответ: Клеточная теория была дополнена Вирховом. Его утверждение, что всякое болезненное изменение связано с каким-то патологическим процессом в клетках, составляющих организм, внесло большой вклад в медицину.

45. Рассмотрите клетки организмов, представленные на рисунке. Установите, каким организмам принадлежат изображенные клетки. Впишите их номера в соответствующие строки.

Ответ:

Клетки бактерий: 2,3.

Клетки грибов: 6,11.

Клетки растений: 7,1,5,4.

Клетки животных: 10,8.

46. Как вы думаете, от чего зависит форма клеток?

Ответ: От выполняемых ими функций, от их специализации и происхождения.

47. Объясните, в чем заключается значение цитоплазмы.

Ответ: Она выполняет функцию объединения всех органоидов клетки, является средой для прохождения всех химико-биологических процессов в клетке, обеспечивает ее механические свойства.

48. Как вы думаете, к каким последствиям может привести удаление или нарушение целостности клеточной мембраны?

Ответ: Нарушение целостности мембраны, а тем более ее удаление, приведет к вытеканию внутреннего содержимого клетки и ее гибели.

49. На рисунке подпишите основные структурный компоненты клеточной мембраны.

Ответ:

1) Молекулы липидов

2) Периферические белки

3) Углеводные цепочки

4) Полуинтегральный белок

50. Закончите прдложения.

Ответ:

Рассмотреть строение клеточной мембраны возможно с помощью электронного микроскопа.

Основу клеточной мембраны составляет билипидный слой, в котором расположены белки.

Белки, входящие в состав мембран, обеспечивают трансмембранный транспорт, являются также рецепторами и ферментами.

Питательные вещества попадают в клетку путём пассивного и активного транспорта.

Попавшие в клетку питательные вещества подвергаются в расщеплению под действием ферментов.

51. Рассмотрите в учебнике схематическое изображение процессов фагоцитоза и пиноцитоза. Вспомните из курса «Человек и его здоровье», что такое фагоциты и каково их значение в организме человека. Укажите, на каком из рисунков показан механизм действия данных клеток. Приведите еще примеры клеток, для которых характерны данные процессы.

Ответ: Кроме фагоцитов, путем фагоцитоза питаются некоторые простейшие (например, амеба обыкновенная).

52. Как вы думаете, возможен ли обратный транспорт веществ через мембрану клетки? Если да, приведите примеры, если нет, объясните почему.

Ответ: Обратный транспорт из клетки через мембрану происходит, когда клетка выделяет из себя ненужные продукты обмена, так же происходит синтез и выделение гормонов, ферментов.

53. Заполните таблицу «Строение и функции клеточных структур».

Ответ:

Структура	Особенности строения	Функции
Цитоплизма	Полужидкое содержимое клетки	Составляет внутреннюю среду клетки. В цитоплазме находятся клеточные органоиды. Отвечает за циклоз и внутриклеточные процессы
Клеточная мембрана	Толщина 8 нм. Образована билипидным слоем, в котором расположены молекулы белков	Защитная, транспортная (диффузия, пассивный и активный транспорт, экзо и эндоцитоз), рецепторная.

54. Дайте определения понятий.

Ответ: Прокариоты — организмы, в клетках которых отсутствует оформленное ядро и органеллы (вместо органелл – мезосомы).

Эукариоты — организмы, клетки которых имеют ядро с ядерной мембраной и все мембранные органоиды.

55. На рисунке подпишите основные структурный компоненты ядра.

Ответ:

56. Продолжите заполнение таблицы. Строение и функции клеточных структур.

Ответ:

Структура	Особенности строения	Функции
Ядро	Двумембранная структура в округлой оболочке, есть поры. Внутри ядра находится хроматизин из ДНК и криоплазма (ядерный сок). В центре находится ядрышко	Деление клетки, хранение и передача наследственной информации, регуляции всех процессов белкового синтеза, обмена веществ и энергии в клетке

57. Заполните таблицу. Строение и функции ядерных структур.

Ответ:

Структура	Особенности строения	Функции
Ядерная оболочка	Состоит из 2 мембран: внутренней гладкой и наружное шероховатой. Имеет поры	Транспорт веществ из ядра в клетку и наоборот
Кариоплезма	Жидкое содержимое ядра	Заполнение пространства ядра
Хроматин	Нити ДНК или хромосомы	Хранение и передача настедственной информации, деление
Ядрышки	Плотное округлое тело, взвешенное в ядерном соке	Синтез РНК и белков

58. Известно, что эритроициты человека, являющегося эукариотическим организмом, не содержат ядра. Как можно объяснить это явление?

Ответ: Это объясняется законами эволюции. В процессе развития животного мира человек стоит на высшей ступени, поэтому и кровеносная система у него наиболее развитая. Место ядра в эритроцитах человека заполнено гемоглобином. Поэтому они захватывают больше кислорода, чем, например, лягушки.

59. Закончите предложения.

Ответ: Несколько ядер может содержаться в клетках волокон поперечно-полосатых мышц. Внутреннее содержание ядра называют кариоплазма или ядерный сок, в нём расположены хроматин и ядрышки. В ядре содержатся молекулы ДНК, обеспечивающие хранение и передачу наследственной информации о клетке. Содержащиеся в ядрах клеток ядрышки обеспечивают синтез РНК и белков.

60. Дайте определения понятий.

Хромосомы

Ответ: Нити ДНК хроматина, плотно накрученные спиралью на белки.

Хроматин

Ответ: Нити ДНК в ядре.

Хроматиды

Ответ: Половина удвоенной хромосомы.

Кариотип

Ответ: Набор хромосом, содержащийся в клетках того или иного вида.

Соматические клетки

Ответ: Клетки, составляющие органы и ткани любого многоклеточноего организма.

Половые клетки (гаметы)

Ответ: Клетки, характерные для мужского и женского пола.

Гаплоидный набор хромосом

Ответ: Набор различных по размерам и форме хромосом клеток данного вида, но каждая хромосома представлена в единственном числе.

Диплоидный набор хромосом

Ответ: Набор различных по размерам и форме хромосом клеток данного вида, где каждой хромосомы по две.

Гомологичные хромосомы

Ответ: Парные хромосомы.

61. В таблице дано число хромосом, содержащихся в гаплоидном и диплоидном наборах различных организмов. Заполните пропуски.

Ответ: Наборы хромосом и различных организмов.

62. Продолжите заполнение таблицы.

Ответ:

Структура	Особенности строения	Функции
Эндоплазматическая сеть (ЭПС) гладкая	Не покрыта рибосомами	Транспортная
Эндоплазматическая сеть (ЭПС) шероховатая	Покрыта рибосомами	Синтез белков в рибосомах
Рибосомы	Шарообразные, состоят из нескольких частей, образованы РНК и белками	Синтез белков
Комплекс Гольджи	Полости, ограниченные от цитоплазмы мембранами и уложенные в стопки	Накопление и транспорт веществ, у растений — также синтез клетчатки.

63. Рассмотрите рисунок. Назовите органоиды, изображенные на нем и подпишите их основные части.

Ответ:

64. Продолжите заполнение таблицы «Строение и функции клеточных структур».

Ответ:

Структура	Особенности строения	Функции
Лизосомы	Маленькие мембранные пузырьки, внутри содержат ферменты	Переваривание питательных веществ
Митохондрии	Двумембранные органоиды, внутри имеются кристы, рибосомы и ДНК	Синтез АТФ
Пластиды: лейкопласты	Все пластиды — двумембранные органоиды. Бесцветные	Накопление крахмала
Хлоропласты	Зеленые	Фотосинтез
Хромопласты	Красные, желтые, оранжевые	Окраска плодов и цветков

65. Закончите предложения.

Ответ:

Клеточный центр выполняет функции: построение веретена деления, образование микротрубочек, ресничек и жгутиков.

Основой цитоскелета являются микротрубочки и микрофиламенты.

У животных и низших растений клеточный центр образован центриолями, состоящими из микротрубочек, и центросферы.

У высших растений клеточный центр

Микротрубочки образуют такие органоиды движения клеток, как реснички и жгутики.

66. Продолжите заполнение таблицы «Строение и функции клеточных структур».

Ответ:

Структура	Особенности строения	Функции
Клеточный центр	Состоит из центриолей и отходящих от него микротрубочек	Формирование цитоскелета, участие в образовании веретена деления
Органоиды движения	Образованы микротрубочками, в основном имеют базальное тельце	Движение клеток

67. На рисунке представлена схема строения прокариотической клетки (цианобактерия). Подпишите ее основные части.

Ответ:

68. На рисунке изображены прокариотические и эукариотические клетки. Установите, к какой группе принадлежит каждая из них.

69. Заполните таблицу «Сравнение строения клеток эукариот и прокариот», поставив знаки + или — в соответствующие графы.

Ответ:

Органоид	Содержится в клетках
Органоид	зукариот	прокариот
Ядро	+	—
Клеточная мембрана	+	+
Цитоплазма	+	+
Рибосомы	+	+
Митохондрии	+	—
Эндоплазматическая сеть	+	—
Комплекс Гольджи	+	—
Пластиды	+	—

70. Дайте определения понятий.

Ответ:

Ассимиляция – весь набор реакций биологического синтеза веществ в клетке, сопровождающийся тратой энергии.

Диссимиляция – совокупность реакций распада веществ в клетке, сопровождающийся выделением энергии.

Метаболизм – процесс обмена веществ, объединяющий ассимиляцию и диссимиляцию.

71. Ниже перечислены процессы, протекающие в клетках организмов:

Ответ:

1. Испарение воды,

2. Гликолиз,

3. Расщепление жиров,

4. Биосинтез белков,

5. Фотосинтез,

6. Расщепление полисахаридов,

7. Брожение,

8. Дыхание,

9. Биосинтез жиров.

Впишите номера, которыми они обозначены, в соответствии с принадлежностью их к ассимиляции и диссимиляции.

Процессы ассимиляции: 4, 5, 9.

Процессы диссимиляции: 1, 2, 3, 6, 7, 8.

72. Прочитайте материал учебника и заполните таблицу «Этапы энергетического обмена».

Ответ:

Этап	Характеристика	Описание результатов преобразования энергии
Подготовительный этап энергетического обмена	Ферменты распадаются на более мелкие	Энергия выделяется мало и образуется тепло, но не АТФ
Бискислородный этап энергетического обмена	Не полное расщепление гликоиз преобразуется в спирт	Расщепление ферментов гликоиз 2АРФ (10%) — 2АТФ (60%)
Кислородный этап энергетического обмена

73. Закончите предложения.

Ответ:

Основной функцией митохондрий, называемых «силовыми станциями клетки», является синтез АТФ.

Наиболее эффективно процессы синтеза АТФ идут у организмов, называемых аэробами, в отличие от анаэробов, которые больше всего среди прокариот.

74. Как вы думаете, клетки каких тканей животных и человека должны содержать большое количество митохондрий? Почему?

Ответ: Наибольшее количество митохондрий содержится в мышечной ткани, печени. В этих тканях и органах требуются большие затраты энергии.

75. Закончите схему «Классификация организмов по типу питания».

Ответ:

Организмы (по типу питания)
Автотрофы	Гетеротрофы
Фототрофы	Сапротрофы
Хемотрофы	Паразиты
	Голозои

76. Закончите предложение.

Ответ: Способ питания организма зависит от того, способен ли он самостоятельно создавать необходимые для построения клеток и процессов жизнедеятельности органические вещества из неорганических, или получает их из внешней среды. По способу питания зеленые растения являются автотрофами (фототрофами). Основной источник энергии на нашей планете – солнечный свет.

77. Как вы думаете, можно ли считать, что все клетки зеленого растения питаются автотрофно? Ответ обоснуйте.

Ответ: Нельзя. Некоторые клетки зеленого растения питаются гетеротрофно: клетки камбия, корня. Клетки этих частей растения не способны к фотосинтезу и питаются за счет органических веществ, синтезированных зелеными частями растения.

78. Заполните таблицу «Автотрофные и гетеротрофные организмы».

Ответ:

Группы организмов	Способы получения органических веществ	Представители
Автотрофы	Вода, углекислый газ, азот и т.д.	Растении, некоторые бактерии
Гетеротрофы	Поглащают готовые. НЕ способны синтезировать органические вещества	Грибы, животные, некоторые бактерии, клетки и человек

79. Заполните таблицу «Классификация гетеротрофных организмов по способу получения органических веществ».

Ответ:

Группы гетеротрофов	Особенности питания	Представители
Сапротрофы	Питаются мертвыми органическими остатками	Бактерии гниения и многие грибы
Паразиты	Питаются за счет других организмов, приносят вред ему	Животные, растения, грибы, болезнетворные бактерии
Голозон	Поедают переваренные вещества

80. Дайте определение понятия.

Фотосинтез — это

Ответ: Процесс синтеза органических соединений из воды и углекислого газа при помощи энергии света.

81. Запишите суммарное уравнение фотосинтеза.

Ответ: 6СО2 + 6Н2О + энергия света = С6Н12О6 + 6О2

82. Закончите предложения.

Ответ:

Фотосинтез происходит в клетках зеленых растений, в хлоропластах.

Кислород, выделяющийся в процессе фотосинтеза, образуется в результате фотолиза воды.

83. Заполните таблицу «Сравнительная характеристика фаз фотосинтеза».

Ответ:

Критерии сравнения	Световая фаза	Темновая фаза
Где протекает	Хлорофилаы, хлоропласты	Пластиды
Что происходит с энергией	Синтез АТФ из АДФ	Поглащение углекислого газа и синтез глюкозы и из молекул водорода
Что образуется	OH^- > h3O+O2	C6h22O6

84. Закончите схему, подписав названия веществ.

85. Дайте определение понятия.

Ответ: Хемотрофы – организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических за счет энергии химических реакций окисления, происходящих в клетке.

86. Закончите предложения.

Ответ: Хемотрофами являются автотрофами. Хемосинтез открыл в 1887 году С. Н. Виноградский. Хемотрофы отличаются от фототрофов тем, что они синтезируют органические вещества из неорганических за счет энергии химических реакций окисления, происходящих в клетке. Фототрофы же синтезируют необходимые вещества за счет энергии солнечного света.

87. Заполните таблицу.

Строение растений — клетки, ткани, органы и их функции

Автор Nat WorldВремя чтения 11 мин.Просмотры 563Опубликовано 2021-03-14Обновлено 2021-04-18

Хотя отдельные виды растений уникальны, все они имеют общую структуру: растительное тело, состоящее из стеблей, корней и листьев. Эти органы транспортируют воду, минералы и сахара, полученные в результате фотосинтеза, через тело растения. Все виды растений также реагируют на внешние факторы окружающей среды, такие как свет, гравитация, конкуренция, температура и хищничество.

Тело человека включает в себя системы органов, состоящие из отдельных органов, которые работают вместе, чтобы выполнять определенные функции. Эти органы, в свою очередь, состоят из различных видов тканей, которые представляют собой группы клеток, работающих сообща. Например, ваш желудок состоит из мышечной ткани, облегчающей движение пищи, и железистой ткани, выделяющей ферменты для расщепления молекул пищи. Ткани, в свою очередь, состоят из клеток, специализированных по форме, размеру и компонентам органелл.

Растения тоже состоят из органов, которые, в свою очередь, состоят из тканей. Растительные ткани, как и наши, состоят из специализированных клеток, содержащих специфические органеллы. Именно эти клетки, ткани и органы поддерживают жизнь растений.

Клетки растений

Растительные клетки во многом напоминают другие эукариотические клетки. Например, они заключены в плазматическую мембрану и имеют ядро и другие мембраносвязанные органеллы. Типичная растительная клетка представлена диаграммой на рисунки ниже.

Схема строения клетки растений

Структуры, которые есть в растительных клетках, но нет в клетках животных, включают большую центральную вакуоль, клеточную стенку и пластиды, такие как хлоропласты.

Большая центральная вакуоль окружена собственной мембраной и содержит воду и растворенные вещества. Ее основная роль заключается в поддержании давления на внутреннюю часть клеточной стенки, придавая клетке форму и помогая поддерживать растение.
Клеточная стенка расположена вне клеточной мембраны. Она состоит в основном из целлюлозы и может также содержать лигнин, что придает ей жесткости. Клеточная стенка формирует, поддерживает и защищает клетку. Она предотвращает поглощение клеткой слишком большого количества воды и ее разрыв, а также защищает от больших молекул вне клетки.
Пластиды — это мембраносвязанные органеллы с собственной ДНК. Примерами являются хлоропласты и хромопласты. Хлоропласты содержат зеленый пигмент хлорофилл и осуществляют фотосинтез. Хромопласты производят и хранят другие пигменты. Они придают лепесткам цветов их яркие цвета.

Типы растительных клеток

У большинства растений есть три основных типа клеток. Эти клетки составляют основные ткани, с которыми мы ознакомимся ниже. Различные виды растительных клеток отличаются по своей структуре и функциям.

Таблица. Особенности основных клеток растений

Тип	Структура	Функции	Где встречаются?
Паренхима	кубическая форма свободно упакованные тонкостенные относительно неспециализированные содержат хлоропласты	фотосинтез клеточное дыхание место для хранения пищи	Заполняют внутреннее пространство растительных органов между другими типами тканей: клубни, корнеплоды, корни, плоды, луковицы, семена, стебли и листья
Колленхима	вытянутая или округлая форма неравномерно утолщенные стенки	поддержка сопротивление ветру	Черешки, растущие части стебля, листовые жилки и плодоножки
Склеренхима	очень толстые клеточные стенки, содержащие лигнин	поддержка прочность	Присутствуют во всех органах почти всех наземных растений

Ткани растений

Ткани растений. Изображение: www.studentguru.ru

Растения — многоклеточные эукариоты с тканевыми системами, состоящими из различных типов клеток, которые выполняют определенные функции. Системы растительных тканей делятся на два основных типа: меристематические (образовательные) и постоянные (основные) ткани. Клетки меристематической ткани находятся в меристемах, которые представляют собой области непрерывного клеточного деления и роста. Меристематические клетки ткани либо недифференцированы, либо не полностью дифференцированы, и они продолжают делиться и вносить свой вклад в рост растения. Напротив, постоянная ткань состоит из клеток, которые больше активно не делятся.

Меристематические ткани бывают трех типов, в зависимости от их расположения в растении. Апикальные (верхушечные) меристемы расположенны на кончиках стеблей и корней и позволяют растению увеличиваться в длину. Латеральные (боковые) меристемы способствуют росту в толщину. Интеркалярные (вставочные) меристемы встречаются только у однодольных, у оснований листовых пластинок и в узлах (областях, где листья прикрепляются к стеблю). Эта ткань позволяет листовой пластинке увеличиваться в длину от основания листа; например, она обеспечивает повторное отрастание листьев газонной травы даже после многократного скашивания.

Меристемы производят клетки, которые быстро дифференцируются или специализируются и становятся постоянной тканью. Такие клетки берут на себя определенные функции и теряют способность к дальнейшему делению. Они подразделяются на три основных типа: покровные, механические и проводящие ткани. Покровная ткань покрывает и защищает растение, а проводящая ткань транспортирует воду, минералы и сахара в различные части растения. Механическая ткань служит местом для фотосинтеза, обеспечивает поддерживающую матрицу для сосудистой ткани и помогает накапливать воду и сахара.

Вторичные ткани бывают либо простыми (состоящими из одинаковых типов клеток), либо сложными (состоящими из разных типов клеток). Эпидерма, например, представляет собой простую ткань, которая покрывает внешнюю поверхность растения и контролирует газообмен. Проводящая ткань является примером сложной ткани и состоит из двух специализированных проводящих тканей: ксилемы и флоэмы. Ткань ксилемы транспортирует воду и питательные вещества от корней к различным частям растения и включает в себя сосуды, трахеиды, волокна ксилемы и паренхиму ксилемы. Ткань флоэмы, которая транспортирует органические соединения от места фотосинтеза к другим частям растения, состоит из четырех различных типов клеток: волокна флоэмы, ситовидные трубки, паренхиму флоэмы и клетки-компаньоны. В отличие от ксилемных проводящих клеток, флоэмные остаются живы в зрелости.

Покровная ткань

Покровная ткань стебля состоит в основном из эпидермиса, одного слоя клеток, покрывающих и защищающих другие ткани. Древесные растения имеют жесткий, водонепроницаемый внешний слой пробковых клеток, широко известный как кора, которая дополнительно защищает растение от повреждений. Эпидермальные клетки — самые многочисленные и наименее дифференцированные из клеток эпидермиса. Эпидермис листа также содержит отверстия, известные как устьица, через которые происходит обмен газами. Две защитные клетки, окружают каждую листовую стому, контролируя ее открытие и закрытие и, таким образом, регулируя поглощение углекислого газа и выделение кислорода и водяного пара. Трихомы — это волоскоподобные структуры на поверхности эпидермиса. Они помогают замедлять транспирацию (потерю воды надземными частями растений), повышать солнечную отражающую способность и накапливать соединения, которые защищают листья от травоядных животных.

Проводящая ткань

Ксилема и флоэма, составляющие сосудистую ткань стебля, расположены в виде отдельных нитей, называемых сосудистыми пучками, которые проходят вверх и вниз по длине стебля. При осмотре стебля в поперечном сечении сосудистые пучки двудольных стеблей располагаются кольцом. У растений со стеблями, которые живут более одного года, отдельные пучки растут вместе и образуют характерные кольца роста. В стеблях однодольных сосудистые пучки беспорядочно разбросаны по всей механической ткани.

Ткань ксилемы имеет три типа клеток: паренхиму ксилемы, трахеиды и сосудистые элементы. Трахеиды — это ксилемные клетки с толстыми вторичными клеточными стенками, которые одревесневают. Вода движется от одной трахеиды к другой через области на боковых стенках, известные как ямы, где вторичные стенки отсутствуют. Сосудистые элементы представляют собой клетки ксилемы с более тонкими стенками; они короче трахеид. Каждый элемент сосуда соединен со следующим посредством перфорационной пластины на торцевых стенках элемента. Вода движется через перфорационные пластины вверх по растению.

Ткань флоэмы состоит из волокна флоэмы, ситовидные трубки, паренхиму флоэмы и клетки-компаньоны. Ряд клеток ситовидных трубок расположены вплотную друг к другу, образуя длинную трубку, по которой транспортируются органические вещества, такие как сахара и аминокислоты. Сахара перетекают из одной клетки ситовидной трубки в другую через перфорированные решетчатые пластины, которые находятся в концевых соединениях между двумя клетками. В зрелом возрасте, ядро и другие структуры клеток ситовидных трубок распадаются. Клетки-компаньоны находятся рядом с клетками ситовидных трубок, обеспечивая им метаболическую поддержку. Клетки-компаньоны содержат больше рибосом и митохондрий, чем клетки ситовидных трубок, в которых отсутствуют некоторые органеллы.

Механическая ткань

Механическая ткань в основном состоит из клеток паренхимы, но может также содержать клетки колленхимы и склеренхимы, которые помогают поддерживать стебель. Основная ткань в направлении внутренней части сосудистой ткани в стебле или корне известна как сердцевина, в то время как слой ткани между сосудистой тканью и эпидермисом известен как кора.

Органы растений

Основные органы растения

Как и животные, растения содержат клетки с органеллами, в которых происходит специфическая метаболическая деятельность. Однако, в отличие от животных, растения используют энергию солнечного света для образования сахаров в процессе фотосинтеза. Кроме того, растительные клетки имеют клеточные стенки, пластиды и большую центральную вакуоль, которые не встречаются в клетках животных. Каждая из этих клеточных структур играет определенную роль в строении и функционировании растений.

У растений, как и у животных, сходные клетки, работая вместе, образуют ткань. Когда различные типы тканей работают сообща, чтобы выполнять уникальную функцию, они образуют орган; органы, работающие вместе, формируют системы органов. Сосудистые растения имеют две различные системы органов: побеговую и корневую. Побеговая система состоит из двух частей: вегетативных (не репродуктивных) частей растения, таких как листья и стебли, и репродуктивных частей растения, которые включают цветы и плоды. Побеговая система обычно находится над землей, где она поглощает свет, необходимый для фотосинтеза. Корневая система, которая поддерживает растения и поглощает воду и минералы из почвы, обычно расположена под землей.

Стебель

Стебель томата. Фото: tom_bullock / flickr

Стебли являются частью побеговой системы растения. Они могут варьироваться в длину от нескольких миллиметров до сотен метров, а также отличатся в диаметре, в зависимости от типа растения. Стебли обычно находятся над землей, хотя стебли некоторых растений растут под землей. Стебли могут быть травянистыми (мягкими) или древесными. Их основная функция — это поддержание растения, удерживая листья, цветы, плоды и почки; в некоторых случаях стебли также хранят пищу для растения. Стебель может быть неразветвленным, как у пальмы, или сильно разветвленным, как у магнолии. Стебель соединяет корни с листьями, помогая транспортировать поглощенную воду и минералы в различные части растения. Он также помогает транспортировать продукты фотосинтеза, а именно сахара, от листьев к остальной части растения.

Стебли растений, как надземные, так и подземные, характеризуются наличием узлов и междоузлий. Узлы — это точки прикрепления листьев, воздушных корней и цветов. Область стебля между двумя узлами называется междоузлием. Стебель, который простирается от основного стебля до основания листа, называется черешком. Пазушная почка обычно находится в пазухе — области между основанием листа и стеблем — где она может дать начало ветке или цветку. Верхушка (кончик) побега содержит апикальную меристему внутри апикальной почки.

Листья

Схема строения листа

Листья являются основными органами для осуществления фотосинтеза — процесса, посредством которого растения синтезируют пищу. Большинство листьев обычно зеленые, из-за присутствия хлорофилла в их клетках. Однако некоторые листья могут иметь разные цвета, вызванные другими растительными пигментами, которые маскируют зеленый хлорофилл.

Толщина, форма и размер листьев адаптированы к окружающей среде. Каждая вариация помогает растению максимизировать свои шансы на выживание в определенной среде обитания. Обычно листья растений, растущих в тропических лесах, имеют большую площадь поверхности, чем листья растений, растущих в пустынях или очень холодных условиях, которые имеют меньшую площадь поверхности, чтобы минимизировать потерю воды.

Корни

Два типа корневой системы растений: (A) — Мочковатая корневая система и (В) — стержневая корневая система. Изображение: KaitlinLiu / Wikimedia Commons

Корни семенных растений выполняют три основные функции: закрепляют растение в почве, поглощают воду и минералы и транспортируют их вверх, а также хранят продукты фотосинтеза. Некоторые корни модифицированы для поглощения влаги и обмена газов. Большинство корней находятся под землей. Некоторые растения, однако, также имеют придаточные корни, которые появляются над землей из побега.

Корневые системы в основном бывают двух типов (пример на рисунке выше). Двудольные имеют стержневую корневую систему, а однодольные — мочковатую. Стержневая корневая система имеет главный корень, который растет вертикально вниз, и из которого возникает много меньших боковых корней. Хорошим примером являются одуванчики; их стержневые корни обычно обрываются при попытке вырвать эти сорняки, и они могут отрастить еще один побег из оставшегося корня). Стержневая корневая система глубоко проникает в почву. Напротив, мочковатая корневая система расположена ближе к поверхности почвы и образует плотную сеть корней, которая также помогает предотвратить эрозию почвы (хорошим примером являются газонные травы, а также пшеница, рис и кукуруза). Некоторые растения имеют сочетание стержневых и волокнистых корней. Растения, растущие в засушливых районах, часто обладают глубокой корневой системой, в то время как растения, произрастающие в районах с обильным количеством воды, как правило, имеют более мелкие корневые системы.

Мне нравитсяНе нравится

Не все нашли? Используйте поиск по сайту ↓

ячеек и структура ячеек | CancerQuest

Все живые существа состоят из клеток. Некоторые организмы, такие как бактерии, могут существовать исключительно как одноклеточные существа. Другие, включая людей, состоят из бесчисленных клеток, работающих вместе, чтобы сформировать единое живое существо. Люди состоят из триллионов клеток, которые организованы в ткани, такие как мышцы и кожа, или органы, такие как печень или легкие. На анимации ниже изображена взаимосвязь между органом (печенью) и клетками, из которых он построен.Последнее изображение — это крупный план одной клетки.

Правильное функционирование человеческого тела зависит от меньших структур или органов, таких как сердце или легкие. Крошечные клетки, из которых состоят эти органы, на самом деле содержат внутри более мелкие структуры, называемые органеллами. Эти органеллы помогают клеткам выполнять свою работу. При раке изменения в этих органеллах могут вызывать серьезные проблемы у отдельных клеток и, в конечном итоге, у всего организма.Чтобы лучше понять, как работают клетки, мы потратим некоторое время на изучение некоторых из этих субклеточных структур.

Органеллы, которые мы обсудим, участвуют в потоке информации внутри клеток и в производстве энергии. Кроме того, мы рассмотрим структуру, которая придает клеткам их форму и позволяет им воспроизводить себя. Все обсуждаемые органеллы и процессы имеют прямое отношение к раку, потому что это клеточные структуры / активности, которые нарушаются при заболевании.

На изображении ниже показаны две живые клетки мыши. Митохондрии окрашены в красный цвет, а ядра (с ярко окрашенными хромосомами) окрашены в синий цвет. Область зеленого цвета возле ядер клеток представляет собой аппарат Гольджи, органеллу, участвующую в обработке и упаковке молекул внутри клетки.

Изображение выше было использовано с разрешения правообладателя Molecular Probes.

Дополнительную информацию по темам на этой странице также можно найти в большинстве вводных учебников по биологии, мы рекомендуем «Биология Кэмпбелла», 11-е издание.

Органеллы, отвечающие за поддержание надлежащей клеточной функции, описаны в следующих разделах:

Обзор органелл

Функции, выполняемые в организме, разделены и выполняются разными органами и тканями. Пища переваривается в желудке и кишечнике, кости обеспечивают структуру и силу, а мозг действует как центральное место для обработки информации и передачи команд другим частям тела.

Во многом таким же образом функции отдельных клеток делятся между хорошо организованными комбинациями биомолекул.Эти структуры аналогичны органам тела и называются органеллами.

Органеллы суспендированы в вязкой жидкости на водной основе. Жидкость известна как цитозоль. Жидкость и органеллы, расположенные за пределами ядра, вместе называются цитоплазмой. Цитоплазма клетки высокоорганизована, и положение органелл активно контролируется.

Просмотрите изображение ниже, чтобы получить краткое описание функций некоторых органелл, присутствующих в типичной клетке.

Ядро

Ядро можно рассматривать как мозг клетки. Наш генетический материал (ДНК) в виде хромосом хранится в этой органелле. Ядро (множественные ядра) имеет примерно сферическую форму и окружено двумя мембранами . Как говорилось в предыдущей главе, клеточные мембраны состоят из двух листов липидов, обращенных друг к другу.

Как показано выше, ядро является домом для хромосом.Хромосомы состоят из длинных цепочек ДНК. Как показано на анимации ниже, ДНК в хромосоме высокоорганизована и зациклена. Хромосома в форме X , показанная на двух анимациях на этой странице, на самом деле представляет собой хромосому, которая была скопирована или воспроизведена при подготовке к делению клетки. Нереплицированная хромосома состоит из одной молекулы ДНК, которая может содержать тысячи генов. ДНК в хромосомах действует как своего рода план, направляющий все другие действия в клетке.

Некоторые ключевые особенности нашей генетической структуры:

У нас есть два набора хромосом; по одному от каждого родителя через гамету (сперму или яйцеклетку). Клетки человека обычно содержат 46 хромосом, по 23 хромосомы от каждого родителя.
Хромосомы состоят из комплекса ДНК и белков. Этот комплекс называется хроматином.
Гены — это участки ДНК, которые содержат информацию для производства определенной молекулы, такой как белок. Важные в развитии рака небольшие изменения в нуклеотидной последовательности гена могут привести к измененному поведению клетки .

Изменения генетического материала необходимы для развития рака.

Митохондрии

Митохондрии (единичные — митохондрии) являются энергетическими центрами клеток. Большая часть энергии, необходимой клеткам (и, следовательно, людям) для функционирования, поступает из биомолекул, таких как сахар и жиры, получаемые с пищей. Митохондрии выполняют заключительные этапы преобразования пищи в энергию. Как и ядро, митохондрии окружены двойной мембраной.

Подобно сжиганию бензина в автомобильном двигателе, процесс производства энергии не является полностью эффективным и дает побочные продукты, которые часто имеют нежелательные эффекты. Производство энергии в митохондриях приводит к производству химических веществ, которые могут повредить ДНК и, следовательно, вызвать генетические изменения. Считается, что эти опасные побочные продукты способствуют мутациям, наблюдаемым в раковых клетках.

Схема митохондрии, показывающая две отдельные мембраны и внутренний отсек, который является местом производства энергии, показана ниже.

На изображении ниже митохондрии в клетках мыши окрашены в красный цвет. Ядра и хромосомы клеток синие. Обратите внимание на широкое распространение, большое количество и несколько неправильную форму митохондрий. Зеленые области около ядра в каждой клетке представляют собой органеллы, известные как аппарат Гольджи, они участвуют в модификации и транспортировке биомолекул, таких как белки.

Изображение выше было использовано с разрешения правообладателя Molecular Probes.

Рибосома

Рибосомы состоят из двух больших комплексов, состоящих из РНК и белка. Рибосомы расположены в цитозоле и довольно многочисленны. Они отвечают за чтение РНК и использование закодированной информации для производства белков в процессе, называемом трансляцией. Трансляция обсуждается более подробно в разделе «Функции генов».

На схеме ниже показаны две рибосомные субъединицы (большая и малая), связанные с информационной РНК (мРНК).

Цитоскелет

Цитоскелет представляет собой сложную сеть белков, которые пересекают цитоплазму клеток.Цитоскелет состоит из самых разных белков. Эти белки часто образуют длинные скрученные нити, похожие на электрические провода или кабели, поддерживающие мосты. Как и эти искусственные компоненты, белки, составляющие цитоскелет, сильны и гибки.

Основной тип волокон, актин, состоит из длинных нитей (полимеров) белка актина. На изображении ниже показаны актиновые волокна в эндотелиальной (кровеносной) клетке коровы. Строки желтого цвета представляют собой полимеризованную форму белка, а красный цвет указывает на присутствие отдельных белковых единиц.

Еще одно важное цитоскелетное волокно — микротрубочки. Они также являются полимерами и состоят из белкового тубулина. На изображении ниже показаны микротрубочки в эндотелиальной клетке коровы.

Как видно из изображений выше, цитоскелет широко распределен по клеткам.

Изображения на этой странице были использованы с разрешения правообладателя Molecular Probes..

Функция цитоскелета

На изображении ниже показаны актиновые волокна (красным) и микротрубочки (желтым) в эндотелиальных клетках коров. Ядра клеток окрашены в синий цвет.

Цитоскелет выполняет несколько ключевых функций:

Он обеспечивает структуру клеток и действует как каркас для прикрепления многих органелл.
Отвечает за способность клеток двигаться.
Требуется для правильного деления клеток во время клеточного размножения.

Как мы увидим, изменения цитоскелета наблюдаются в раковых клетках. Раковые клетки часто демонстрируют повышенную подвижность. Фактически, метастатическое распространение рака зависит от опухолевых клеток, которые проникают в соседние ткани.

Существенная роль цитоскелета в пролиферации клеток привела к использованию лекарств, ингибирующих цитоскелет, в качестве противораковых препаратов. Примеры лекарств, которые нарушают функцию цитоскелета, включают Taxol® и винбластин.

Подробнее об ингибиторах цитоскелета в лечении рака.

Изображение на этой странице было использовано с разрешения правообладателя Molecular Probes.

Сводная таблица структуры ячеек

Органеллы

Органеллы — это структуры, которые выполняют различные функции внутри клетки.
Органеллы в клетке аналогичны органам в теле.
Органеллы взвешены в жидкости на водной основе, называемой цитозолем.

Ядро

В ядре хранится генетическая информация (хромосомы) эукариотических клеток.
Ядро имеет примерно сферическую форму и окружено двумя мембранами.
Ядро — это «мозг» клетки.

Митохондрия

Митохондрии — это электростанции клетки.
Митохондрии преобразуют биомолекулы (то есть жиры и сахара) в энергию.
Побочные продукты производства энергии в митохондриях могут повредить ДНК и вызвать мутации.

Рибосома

Рибосомы состоят из двух больших комплексов, состоящих из РНК и белка.
Рибосомы расположены в цитозоле. Их функция — читать РНК и производить белки в процессе, известном как трансляция.

Цитоскелет

Цитоскелет представляет собой сложную сеть белков, которые пересекают цитоплазму клетки.
Актин и тубулин — это белки, используемые для построения основных волокон цитоскелета (микрофиламентов и микротрубочек соответственно).
Цитоскелет выполняет несколько ключевых функций:
- Обеспечивает структуру клеток и место для закрепления органелл
- Подвижность клеток
- Контроль деления клеток во время митоза
В раковых клетках наблюдаются изменения цитоскелета, позволяющие увеличить подвижность.
Многие противораковые препараты действуют, вмешиваясь в активность белков цитоскелета.

Знай поток

Know the Flow — это обучающая игра, в которой вы сможете проверить свои знания. Играть:

Перетащите соответствующие варианты из столбца справа и разместите их в порядке от наименьшего к наибольшему в полях слева. Обратите внимание, что вы будете использовать только пять из шести вариантов для завершения игры.
Когда закончите, нажмите «Проверить», чтобы увидеть, сколько вы ответили правильно.
В случае неправильных ответов нажмите «Описание», чтобы просмотреть информацию о процессах.
Чтобы повторить попытку, выберите «Сброс» и начните заново.

Знать поток: структура ячеек

Процессы

Учить больше
Органелла
Учить больше
Ячейка
Учить больше
Ткань
Учить больше
Орган
Учить больше
Система кузова
Учить больше
Скелет

Проверить ответы Сброс настроек

Вы сделали это!

Процесс в правильном порядке!

Играть снова Для игры в Know the Flow требуется Javascript

Если материал окажется для вас полезным, сделайте ссылку на наш сайт

Сводная таблица прокариотических и эукариотических клеток и их функций — MHCC Biology 112: Biology for Health Professions

Компоненты прокариотических и эукариотических клеток и их функции

Компонент ячейки	Функция	Присутствует в прокариотах	Присутствует в клетках животных	Присутствует в клетках растений
Плазменная мембрана	Отделяет ячейку от внешней среды; контролирует прохождение органических молекул, ионов, воды, кислорода и отходов внутрь и из клетки	Есть	Есть	Есть
Цитоплазма	Обеспечивает структуру ячейки; место многих метаболических реакций; среда, в которой Найдено органелл	Есть	Есть	Есть
Нуклеоид	Расположение ДНК	Есть	№	№
Ядро	Клеточная органелла, содержащая ДНК и направляющая синтез рибосом и белков	№	Есть	Есть
Рибосомы	Синтез белка	Есть	Есть	Есть
Митохондрии	Производство АТФ / клеточное дыхание	№	Есть	Есть
Пероксисомы	Окисляет и расщепляет жирные кислоты и аминокислоты и детоксифицирует яды	№	Есть	Есть
везикулы и вакуолей	Хранение и транспортировка; пищеварительная функция в растительных клеток	№	Есть	Есть
Центросома	Роль неуточненная в делении клеток у животных ячеек; центр организации микротрубочек в животных клеток	№	Есть	№
Лизосомы	Переваривание макромолекул; переработка изношенных органелл	№	Есть	№
Клеточная стенка	Защита, структурная опора и поддержание формы ячеек	Да, в первую очередь пептидогликан у бактерий, но не у архей	№	Да, в первую очередь целлюлоза
Хлоропласты	Фотосинтез	№	№	Есть
Эндоплазматический сетка	Модифицирует белки и синтезирует липиды	№	Есть	Есть
Аппарат Гольджи	Изменяет, сортирует, теги, пакеты и распределяет липиды и белки	№	Есть	Есть
Цитоскелет	Сохраняет форму клеток, удерживает органеллы в конкретных позиций, позволяет цитоплазму и пузырьков перемещаются внутри клетки, что позволяет одноклеточных организмов, которые могут двигаться независимо	Есть	Есть	Есть
Жгутик	Передвижение по клетке	Некоторые	Некоторые	Нет, за исключением спермы некоторых растений.
Реснички	Клеточное движение, движение частиц по внеклеточной поверхности плазмы мембрана и фильтрация	№	Некоторые	№

Если не указано иное, изображения на этой странице лицензированы OpenStax в соответствии с CC-BY 4.0.

Текст адаптирован из: OpenStax, Концепции биологии. OpenStax CNX. 18 мая 2016 г. http: // cnx.org/contents/[email protected]

Клетки животных — Структура клетки — AQA — Объединенная научная редакция GCSE — Трилогия AQA

Практически все животные и растения состоят из клеток.

Клетки животных имеют базовую структуру. Ниже показана основная структура той же животной клетки, слева видна с помощью светового микроскопа, а справа — с помощью просвечивающего электронного микроскопа.

Митохондрии видны в световой микроскоп, но не видны в деталях.Рибосомы видны только в электронный микроскоп.

Клеточные структуры и их функции

	Функция
Цитоплазма	Желеобразный материал, содержащий растворенные питательные вещества и соли и структуры, называемые органеллами. Здесь происходят многие химические реакции.
Ядро	Содержит генетический материал, включая ДНК, которая контролирует деятельность клетки.
Клеточная мембрана	Ее структура проницаема для одних веществ, но не для других.Таким образом, он контролирует перемещение веществ в клетку и из клетки.
Митохондрии	Органеллы, которые содержат ферменты для дыхания и в которых большая часть энергии выделяется при дыхании.
Рибосомы	Крошечные структуры, в которых происходит синтез белка.

Большинство ячеек специализированы и адаптированы для выполнения своих функций. Следовательно, животные и растения состоят из множества различных типов клеток, работающих вместе.

Детали ячеек | Спросите у биолога

	Плазменная мембрана — Мембрана, окружающая клетку, состоит из двух липидных слоев, называемых «билипидной» мембраной. Липиды, присутствующие в плазматической мембране, называются «фосфолипидами». Эти липидные слои состоят из ряда строительных блоков жирных кислот. Жирная кислота, из которой состоит эта мембрана, состоит из двух разных частей — маленькой водолюбивой головки и гидрофильной головки. Hydro означает воду, а philic означает симпатию или любовь.Другая часть этой жирной кислоты — длинный водоотталкивающий или водоненавистный хвост. Этот хвост гидрофобный — Hydro означает воду, а фобический означает страх. Плазматическая мембрана устроена таким образом, что хвосты обращены друг к другу изнутри, а головки обращены к внешней стороне мембраны. наверх
	Каналы / поры — Канал в плазматической мембране клетки. Этот канал состоит из определенных белков, которые контролируют движение молекул, включая пищу и воду, в клетку. наверх
	Клеточная стенка и плазмодесмы — Помимо клеточных мембран, у растений есть клеточные стенки. Клеточные стенки обеспечивают защиту и поддержку растений. У наземных растений клеточная стенка в основном состоит из целлюлозы. В отличие от клеточных мембран, материалы не могут проходить через клеточные стенки. Это было бы проблемой для растительных клеток, если бы не специальные отверстия, называемые плазмодесмами. Эти отверстия используются для связи и транспортировки материалов между растительными клетками, поскольку клеточные мембраны могут соприкасаться и, следовательно, обмениваться необходимыми материалами. наверх
	Перегородка и поры клеточной стенки — Грибковые клетки имеют как клеточные мембраны, так и клеточные стенки, как и клетки растений. Клеточные стенки обеспечивают защиту и поддержку. Стенки грибковых клеток в значительной степени состоят из хитина, который является тем же веществом, что и экзоскелеты насекомых. Поскольку материалы не могут проходить через клеточные стенки, клетки грибов имеют специальные отверстия, называемые порами. Материалы могут перемещаться между грибковыми клетками через поры. Некоторые грибковые клетки также имеют перегородку (множественное число — septa), которая представляет собой особые внутренние стенки между клетками, которые находятся в длинных трубчатых цепочках или нитях, называемых гифами.
	Клеточная капсула — Бактериальные клетки имеют клеточную мембрану и клеточную стенку, но они также имеют клеточную капсулу. Этот самый внешний слой часто состоит из сахаров или специальных белков. Он помогает защитить бактерии от поедания более крупными клетками, такими как иммунные клетки животных, и от заражения вирусами. к началу
	Ядро — Ядро является центром управления клеткой. Это самая большая органелла в клетке, содержащая ДНК клетки. ДНК и ядрышки ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) содержит всю информацию, позволяющую клеткам жить, выполнять свои функции и воспроизводиться. Внутри ядра находится еще одна органелла, называемая ядрышком . Ядрышко отвечает за создание рибосом. Кружки на поверхности ядра — это ядерные поры.Именно здесь рибосомы и другие материалы входят в ядро и выходят из него. к началу
	Нуклеоид — Бактерии не имеют ядра, в котором хранится их ядерная ДНК. Вместо этого их ДНК находится в нуклеоиде. Эта структура не имеет защитной мембраны, но представляет собой плотно упакованный материал ДНК, а также содержит некоторые РНК и белки. к началу
	Плазмида — Помимо нуклеоида у бактерий есть плазмиды.Плазмиды — это небольшие молекулы ДНК, которые могут содержать дополнительные гены, которые могут использоваться, когда клетка находится в определенных условиях. Эти маленькие груды ДНК также могут обмениваться между бактериальными клетками. к началу
	Эндоплазматический ретикулум (ER) — это сеть мембран по всей цитоплазме клетки. Есть два типа ER. Когда рибосомы прикреплены, это называется грубым ER и гладким ER, когда рибосомы не прикреплены. Грубый эндоплазматический ретикулум — это место, где в клетке происходит большая часть синтеза белка. Функция гладкой эндоплазматической сети заключается в синтезе липидов в клетке. Гладкий ER также помогает в детоксикации вредных веществ в клетке. наверх
	Рибосомы — Органеллы, которые помогают в синтезе белков. Рибосомы состоят из двух частей, называемых субъединицами. Они получили свои названия из-за их размера.Одна единица больше другой, поэтому их называют большими и малыми единицами. Обе эти субъединицы необходимы для синтеза белка в клетке. Когда две единицы состыкованы вместе со специальной информационной единицей, называемой информационной РНК, они образуют белки. Некоторые рибосомы находятся в цитоплазме, но большинство из них прикреплены к эндоплазматической сети. Прикрепляясь к ER, рибосомы производят белки, которые необходимы клетке, а также те, которые должны быть экспортированы из клетки для работы в других частях тела. к началу
	Комплекс Гольджи — это органелла в клетке, которая отвечает за сортировку и правильную доставку белков, продуцируемых в ER. Так же, как наши почтовые пакеты, которые должны иметь правильный адрес доставки, белки, произведенные в ER, должны быть правильно отправлены на их соответствующий адрес. Это очень важный этап в синтезе белка. Если комплекс Гольджи совершает ошибку при доставке белков по нужному адресу, некоторые функции клетки могут прекратиться. Эта органелла была названа в честь итальянского врача Камилло Гольджи . Он был первым, кто описал эту органеллу в клетке. Это также единственная органелла, имеющая заглавные буквы. к началу
	Митохондрия — это электростанция клетки. Эта органелла упаковывает энергию пищи, которую вы едите, в молекулы АТФ. Каждый тип клетки имеет разное количество митохондрий (во множественном числе).В клетках, которые должны выполнять много работы, больше митохондрий, например, клетки мышц ног, клетки сердечной мышцы и т. Д. Другим клеткам требуется меньше энергии для выполнения своей работы и меньше митохондрий. наверх
	Хлоропласт — это органелла, в которой происходит фотосинтез. В этой органелле световая энергия солнца преобразуется в химическую энергию. Хлоропласты обнаруживаются только в клетках растений, а не в клетках животных.Химическая энергия, производимая хлоропластами, наконец, используется для производства углеводов, таких как крахмал, которые накапливаются в растении. Хлоропласты содержат крошечные пигменты, называемые хлорофиллами . Хлорофиллы отвечают за улавливание солнечной энергии. наверх
	Пузырьки — Этот термин буквально означает «маленький сосуд». Эта органелла помогает хранить и транспортировать продукты, производимые клеткой. Пузырьки — это средства транспортировки и доставки, такие как наша почта и грузовики Federal Express. Некоторые везикулы доставляют материалы к частям клетки, а другие переносят материалы за пределы клетки в процессе, называемом экзоцитозом. наверх
	Пероксисомы — они собирают и безопасно расщепляют химические вещества, токсичные для клетки. наверх
	Лизосомы — Созданные аппаратом Гольджи, они помогают расщеплять большие молекулы на более мелкие части, которые может использовать клетка. наверх
	Vacuole — В клетках растений есть то, что выглядит как очень большое пустое пространство посередине. Это пространство называется вакуолью. Не дайте себя обмануть, вакуоль содержит большое количество воды и других важных материалов, таких как сахара, ионы и пигменты. Наверх клетки животных, но он выполняет аналогичную работу.MTOC строит микротрубочки, которые помогают строить внутреннюю клеточную структуру для придания формы и поддержки. наверх
	Микротрубочки — трубчатые структуры, которые помогают поддерживать клетки. Микротрубочки можно найти в любых клетках животных, растений или грибов. Часть цитоскелета, обнаруженная в клетках животных, растений и грибов. У некоторых бактерий также есть микротрубочки, но не у всех бактерий. наверх
	Spitzenkörper — Центр роста трубчатых грибковых клеток.Spitzenkörper состоит из множества мелких пузырьков и плотных микрофиламентов. к началу
	Актиновые филаменты — Длинные нити из более мелких единиц, которые играют важную роль в структуре клетки. Участвует в изменении формы клеток во многих типах клеток. Часть цитоскелета, обнаруженная в клетках животных, растений и грибов. к началу
	Цитоскелет — Состоящий из нитей и канальцев, он помогает формировать и поддерживать клетку.Это также помогает вещам перемещаться в камере. В художественных целях цитоскелет показан только в одном месте животной клетки, тогда как на самом деле он находится по всей клетке. к началу
	Цитоплазма — термин для всего содержимого клетки, кроме ядра. Несмотря на то, что рисунки из мультфильмов на это не похожи, цитоплазма в основном состоит из воды. Некоторые забавные факты о воде и человеческом теле: Взрослые тела на 50–65 процентов состоят из воды. В организме ребенка чуть больше воды — 75 процентов. Человеческий мозг примерно на 75 процентов состоит из воды. наверх
	Бактериальные пили — Длинные нитевидные нити, отходящие от поверхности клетки. Бактерии могут использовать их для связывания с другими бактериальными клетками для обмена генетическим материалом. наверх
	Жгутик — Хвост, прикрепленный к основному телу клетки, который может вращаться для перемещения клетки вперед.Чаще всего связан с бактериальными клетками. наверх

Клеточные органеллы и их функции

Клеточные органеллы: хотите узнать об этом больше?

Наши увлекательные видео, интерактивные викторины, подробные статьи и HD-атлас помогут вам быстрее достичь лучших результатов.

С чем вы предпочитаете учиться?

«Я бы честно сказал, что Kenhub сократил мое учебное время вдвое». — Подробнее. Ким Бенгочеа, Университет Реджиса, Денвер

Автор: Джули Долл Бакалавр, Магистр наук • Рецензент: Димитриос Митилинайос MD, PhD
Последний раз отзыв: 31 августа 2021 г.
Время чтения: 12 минут.

В этой статье мы анализируем клеточные органеллы и их функции.

Клетки — самые маленькие единицы жизни. Они представляют собой замкнутую систему, могут самовоспроизводиться и являются строительными блоками нашего тела. Чтобы понять, как работают эти крошечные организмы, мы рассмотрим внутренние структуры клетки. Мы сосредоточимся на эукариотических клетках, клетках, содержащих ядро. Прокариотические клетки, клетки без ядра, устроены иначе.

Клетка состоит из двух основных областей: цитоплазмы и ядра.Ядро окружено ядерной оболочкой и содержит ДНК в виде хромосом. Цитоплазма представляет собой жидкий матрикс, который обычно окружает ядро и связан с внешней мембраной клетки. Органеллы — это небольшие структуры в цитоплазме, которые выполняют функции, необходимые для поддержания гомеостаза в клетке. Они участвуют во многих процессах, например, в производстве энергии, создании белков и секреции, разрушении токсинов и реагировании на внешние сигналы.

Органеллы считаются мембранными или немембранными. Мембранные органеллы обладают собственной плазматической мембраной для создания просвета, отдельного от цитоплазмы. Это может быть место синтеза гормона или деградация макромолекул. Немембранные органеллы не окружены плазматической мембраной. Большинство немембранных органелл являются частью цитоскелета, основной опорной структуры клетки. К ним относятся: филаменты, микротрубочки и центриоли.

Плазменная мембрана

Плазматическая мембрана окружает клетку, создавая барьер между цитозолем и внеклеточным матриксом. Плазматические мембраны также окружают просветы некоторых клеточных органелл. Структура мембраны напоминает жидкую мозаику , состоящую из фосфолипидов, холестерина и мембранных белков. Молекулы фосфолипидов , основные структурные компоненты мембраны, образуют амфипатический бислой.Амфипатическая структура является как гидрофильной, так и гидрофобной; часть структуры имеет высокое сродство к воде, а другая часть отталкивается водой. Внутренняя поверхность каждого слоя состоит из липидных цепей и, таким образом, является гидрофобной на и . Внешняя поверхность каждого слоя состоит из полярных головок фосфолипидов и является гидрофильной, .

Клеточная мембрана
Белки, связанные с плазматической мембраной, представляют собой белки периферической мембраны или интегральные мембранные белки. Белки периферической мембраны тесно взаимодействуют с мембраной посредством ионных взаимодействий. Интегральные мембранные белки встроены в липидный бислой или проходят через него. Существует шесть широких категорий интегральных мембранных белков: насосы, каналы, рецепторы, линкеры, ферменты и структурные белки.
Насосы — транспортируют ионы, сахара и аминокислоты через мембраны
Каналы — позволяют маленьким ионам и молекулам свободно проходить внутрь и из клетки
Рецепторы — распознают и связываются с лигандами
Линкеры — прикрепляют цитоскелет к внеклеточному матриксу
Ферменты — выполняют множество функций, например, АТФазы участвуют в перекачке ионов
Структурные белки — образуют соединения с соседними клетками
Чувствуете себя уверенно? Проверьте свои знания с помощью нашей викторины о структурах эукариотической клетки:
Мембранные органеллы
Эндоплазматическая сеть
Эндоплазматический ретикулум (ЭР) — это большая сеть мембран, отвечающих за производство белков, метаболизм и транспортировку липидов, а также за детоксикацию ядов.Существует два типа эндоплазматического ретикулума с отдельными функциями: гладкий, эндоплазматический ретикулум и грубый, эндоплазматический ретикулум. Наличие или отсутствие рибосом в плазматической мембране ER определяет, классифицируется ли он как гладкий или грубый ER.
Наружная плазматическая мембрана грубого эндоплазматического ретикулума (rER) покрыта рибосомами, из-за чего под микроскопом она кажется точечной. Производство белка происходит в рибосомах rER.Рибосомы синтезируют пептидную цепь, которая входит в просвет rER и принимает свою функциональную форму. Оттуда он будет транспортироваться в аппарат Гольджи в мембранно-связанном пузырьке, образованном в результате отпочкования мембраны rER.
Гладкая эндоплазматическая сеть , сокращенно sER, лишена рибосом и поэтому под микроскопом кажется гладкой. Его функции различаются в зависимости от типа клеток. Например, sER в клетках печени выполняют детоксицирующую функцию, тогда как sER в клетках эндокринной системы в основном вырабатывают стероидные гормоны.Детоксикация происходит с помощью ферментов, связанных с мембраной sER, и обычно включает добавление гидроксильных групп к молекулам. Наличие гидроксильных групп делает молекулы более растворимыми в воде и, следовательно, способными вымываться из организма через мочевыводящие пути. Синтез стероидных гормонов происходит в результате реакций, изменяющих структуру холестерина.
Аппарат Гольджи
Аппарат Гольджи представляет собой серию уплощенных перепончатых мешочков или цистерн , которые напоминают стопку блинов рядом с шероховатой эндоплазматической сетью.Он получает везикулы, содержащие белки, недавно произведенные rER. Аппарат Гольджи можно сравнить со складом или почтовым отделением для новообразованных белков. Здесь белки дополнительно модифицируются, упаковываются и отправляются в конечные пункты назначения в клетке или теле.
Поскольку аппарат Гольджи принимает и отправляет пузырьки с противоположных сторон своего стека цистерн, он считается полярным, что означает, что он имеет направленную структуру. Цис-грань расположена рядом с rER и принимает везикулы.Трансфокатор находится на противоположной стороне органеллы и высвобождает пузырьки за счет отрастания плазматической мембраны. Количество стопок зависит от функции ячейки.
Митохондрии
Митохондрия, во множественном числе митохондрии, представляет собой органеллу, связанную с двойной мембраной. Его внутренняя мембрана содержит множество складок, называемых кристами , . Пространство между внешней и внутренней мембранами называется межмембранным пространством , а матрица представляет собой пространство внутри внутренней мембраны.В матрице можно найти свободные рибосомы и митохондриальную ДНК. Митохондриальная ДНК уникальна тем, что полностью наследуется по материнской линии.
Клетка (митохондрии в зеленом цвете)
Митохондрии — это электростанции клетки. Клеточное дыхание , производство энергии из сахаров и жиров, происходит в этих органеллах. Некоторые из ферментов, которые катализируют дыхание, находятся внутри матрикса. Другие белки, участвующие в этих реакциях, встроены в стенку внутренней мембраны.Кристы внутренней мембраны сильно извилистые, что увеличивает площадь поверхности. Это позволяет большему количеству белков выстилать мембрану и, таким образом, повысить производительность.
Пероксисомы
Пероксисомы — это отдельные мембранные компартменты, содержащие ферменты, используемые для удаления атомов водорода с субстратов. Затем свободные атомы водорода связываются с кислородом и образуют перекись водорода .
Пероксисомы особенно важны для печени , потому что перенос водорода от ядов или спирта к атомам кислорода выводит токсины из вредных соединений.
Лизосомы
Лизосомы представляют собой мембранные мешочки, которые гидролизуют макромолекулы для осуществления внутриклеточного пищеварения. Это может происходить по разным причинам. Одноклеточные организмы, такие как амебы, используют лизосомы для переваривания пищевых продуктов. Этот процесс обозначается как фагоцитоз . Фагоцитоз происходит и в клетках человека, однако у людей этот процесс используется в качестве защиты для уничтожения захватчиков и бактерий.
Лизосомы также используются для вторичного использования материалов клетки.Этот процесс обозначается как аутофагия . Поврежденные органеллы, которые разрушаются в лизосоме, и ее органические мономеры возвращаются в цитозоль клетки для повторного использования. Таким образом клетка постоянно обновляется.
Транспортные везикулы
Транспортные везикулы представляют собой связанные с мембраной мешочки, используемые для переноса материалов через цитоплазму. Они образуются в результате отрастания плазматической мембраны других органелл и высвобождают их содержимое посредством экзоцитоза .Транспортные везикулы используются для перемещения белков по клетке и высвобождения нейромедиаторов в синаптическое пространство.
Эукариотическая клетка
Немембранные органеллы
Рибосомы
Рибосомы, свободные в цитозоле или связанные с rER, синтезируют белки в виде полипептидных цепей. Это происходит за счет трансляции РНК. В частности, рибосомы связываются с информационной РНК, сокращенно мРНК. Рибосома считывает серию нуклеотидных оснований в группах по три, называемых кодонами .Первый считанный кодон — это стартовый кодон. Каждый кодон, следующий за стартовым кодоном, представляет собой конкретную аминокислоту, которая затем переносится на рибосому с помощью РНК-переноса , сокращенно тРНК. ТРНК, несущая аминокислоту, связана с сайтом А рибосомы. Здесь аминокислота связана с аминокислотой, которая ей предшествует, в P-сайте. Связь между двумя аминокислотами в полипептидной цепи называется пептидной связью . После создания пептидной связи рибосома перемещается к следующим трем нуклеотидным основаниям на цепи мРНК и повторяет процесс до тех пор, пока не будет достигнут стоп-кодон.
Когда вы почти закончите изучать все клеточные органеллы, пора проверить себя. К счастью, мы собрали вместе эти диаграммы ячеек и тесты , так что вам не нужно!
Микротрубочки
Микротрубочки участвуют в перемещении органелл и других структур, например лизосом и митохондрий. Они представляют собой удлиненные неразветвленные полимеры, состоящие из димеров α-тубулина и β-тубулина .Микротрубочки содержат примерно 13 кольцевых димерных молекул тубулина. Димеры могут быть добавлены или удалены для изменения длины микротрубочки. Этот процесс называется динамической нестабильностью и требует GTP гидролиза . Все димеры тубулина расположены в определенном порядке, так что они имеют одинаковую ориентацию. Из-за такой ориентации микротрубочки считаются полярными, с положительным и отрицательным концом. Рост происходит с положительной стороны. Минус-конец микротрубочки не растет.
Актиновые нити
Актиновые филаменты почти повсеместны среди всех типов клеток. Их структура похожа на структуру микротрубочек в том, что они образованы спиральным расположением более мелких молекул. Однако актиновые филаменты на тоньше и более гибкие на , чем микротрубочки. Многочисленные функции клетки требуют участия актина. Актиновые филаменты, например, используются в качестве якорей в движении мембранных белков и образуют ядро микроворсинок.
Цитоскелет
Промежуточные нити
Размер промежуточных филаментов, как следует из их названия, находится между размером микротрубочек и актиновых филаментов. Промежуточные филаменты состоят из стержневого домена с глобулярными доменами на обоих концах. Стержневой домен состоит из пары спиральных мономеров, скрученных друг вокруг друга с образованием димеров типа спиральная катушка. Хотя субъединицы промежуточных филаментов разнообразны и тканеспецифичны, филаменты обычно выполняют структурную роль в клетке.В первую очередь они образуют связанный континуум нитей в ядре, цитозоле и внеклеточной среде. Они особенно вовлечены в формирование межклеточных и межклеточных переходов матрикса .
Центриоли
Центриоли — это структурные органеллы, состоящие из девяти триплетов микротрубочек, организованных в цилиндры. Две основные функции центриолей — это формирование базальных тел и митотических веретен. Базальные тела используются как строительные блоки для жгутиков и ресничек. Митотические веретена участвуют в разделении хромосом во время деления клеток. Центриоли определяют расположение митотических веретен во время анафазы.
Особенности
Клетки — самые маленькие единицы жизни. Они представляют собой замкнутую систему, могут самовоспроизводиться и являются строительными блоками нашего тела. Клетка состоит из двух основных областей: цитоплазмы и ядра. Ядро окружено ядерной оболочкой и содержит ДНК в виде хромосом.Цитоплазма представляет собой жидкий матрикс, который обычно окружает ядро и связан с внешней мембраной клетки. Органеллы — это небольшие структуры в цитоплазме, которые выполняют функции, необходимые для поддержания гомеостаза в клетке. Список клеточных органелл приведен ниже:
Мембранные органеллы
Эндоплазматическая сеть
Аппарат Гольджи
Митохондрии
Пероксисомы
Лизосомы
Транспортные везикулы
Немембранные органеллы
Рибосомы
Микротрубочки
Актиновые нити
Промежуточные волокна
центриолей
Клеточные органеллы: хотите узнать об этом больше?
Наши увлекательные видео, интерактивные викторины, подробные статьи и HD-атлас помогут вам быстрее достичь лучших результатов.
С чем вы предпочитаете учиться?
«Я бы честно сказал, что Kenhub сократил мое учебное время вдвое». — Подробнее. Ким Бенгочеа, Университет Реджиса, Денвер
Показать ссылки
Артикул:
Дж. Б. Рис, Л. А. Урри, М. Л. Кейн, С. А. Вассерман, П. В. Минорский, Р. Б. Джексон: Биология, 9-е издание, Бенджамин Каммингс (2011) с. 104-118
М. Х. Росс: Гистология: Текст и атлас, 6-е издание, Lippincott Williams & Wilkins (2011), стр.22-29; 35-39; 45-67
П. Дж. Рассел: iGenetics: Молекулярный подход, 3-е издание, Бенджамин Каммингс (2010), стр. 111-117
R. I. G. Holt, N. A. Hanley: Essential Endocrinology and Diabetes, 6-е издание, Wiley-Blackwell (2012), стр. 18-23
Автор, рецензия и верстка:
Иллюстраторов:
© Если не указано иное, все содержимое, включая иллюстрации, является исключительной собственностью Kenhub GmbH и защищено немецкими и международными законами об авторских правах.Все права защищены.
Происхождение и эволюция клеток — Клетка
Клетки делятся на два основных класса, изначально определяемых тем, содержат ли они ядро. У прокариотических клеток (бактерий) отсутствует ядерная оболочка; эукариотические клетки имеют ядро, в котором генетический материал отделен от цитоплазмы. Прокариотические клетки обычно меньше и проще эукариотических клеток; в дополнение к отсутствию ядра их геномы менее сложны и не содержат цитоплазматических органелл или цитоскелета ().Несмотря на эти различия, одни и те же основные молекулярные механизмы управляют жизнями как прокариот, так и эукариот, что указывает на то, что все современные клетки произошли от одного изначального предка. Как развивалась эта первая клетка? И как развивались сложность и разнообразие современных клеток?
Первая клетка
Похоже, что жизнь впервые появилась по крайней мере 3,8 миллиарда лет назад, примерно через 750 миллионов лет после образования Земли (). Как возникла жизнь и как возникла первая клетка, являются предметом предположений, поскольку эти события невозможно воспроизвести в лаборатории.Тем не менее, несколько типов экспериментов предоставляют важные доказательства, относящиеся к некоторым этапам процесса.
Рисунок 1.1
Временной масштаб эволюции. Шкала указывает приблизительное время, в которое, как полагают, произошли некоторые из основных событий в эволюции клеток.
Впервые в 1920-х годах было высказано предположение, что простые органические молекулы могут образовываться и спонтанно полимеризоваться в макромолекулы в условиях, которые, как считается, существуют в примитивной атмосфере Земли.Считается, что в то время, когда возникла жизнь, атмосфера Земли содержала мало или совсем не содержала свободного кислорода, вместо этого состояла в основном из CO ₂ и N ₂ в дополнение к меньшим количествам газов, таких как H ₂, H ₂ S и CO. Такая атмосфера обеспечивает восстановительные условия, в которых органические молекулы при наличии источника энергии, такого как солнечный свет или электрический разряд, могут образовываться самопроизвольно. Спонтанное образование органических молекул было впервые продемонстрировано экспериментально в 1950-х годах, когда Стэнли Миллер (тогда еще аспирант) показал, что разряд электрических искр в смесь H ₂, CH ₄ и NH ₃, в присутствии воды приводил к образованию множества органических молекул, в том числе нескольких аминокислот ().Хотя эксперименты Миллера не воспроизводили в точности условия примитивной Земли, они ясно продемонстрировали правдоподобность спонтанного синтеза органических молекул, обеспечивающих основные материалы, из которых возникли первые живые организмы.
Рисунок 1.2
Спонтанное образование органических молекул. Водяной пар пропускали через атмосферу, состоящую из CH ₄, NH ₃ и H ₂, в которой возникали электрические искры.Анализ продуктов реакции показал образование множества органических молекул, (подробнее …)
Следующим шагом в эволюции стало образование макромолекул. Было продемонстрировано, что мономерные строительные блоки макромолекул самопроизвольно полимеризуются в вероятных пребиотических условиях. Например, нагревание сухих смесей аминокислот приводит к их полимеризации с образованием полипептидов. Но важнейшей характеристикой макромолекулы, из которой произошла жизнь, должна была быть способность воспроизводить себя.Только макромолекула, способная управлять синтезом новых копий самой себя, была бы способна к воспроизводству и дальнейшей эволюции.
Из двух основных классов информационных макромолекул в современных клетках (нуклеиновые кислоты и белки) только нуклеиновые кислоты способны управлять собственной саморепликацией. Нуклеиновые кислоты могут служить матрицами для их собственного синтеза в результате специфического спаривания оснований между комплементарными нуклеотидами (). Таким образом, критический шаг в понимании молекулярной эволюции был достигнут в начале 1980-х годов, когда в лабораториях Сида Альтмана и Тома Чеха было обнаружено, что РНК способна катализировать ряд химических реакций, включая полимеризацию нуклеотидов.Таким образом, РНК уникально способна как служить матрицей, так и катализировать собственную репликацию. Следовательно, обычно считается, что РНК была исходной генетической системой, и ранняя стадия химической эволюции, как полагают, была основана на самовоспроизводящихся молекулах РНК — период эволюции, известный как мир РНК . Упорядоченные взаимодействия между РНК и аминокислотами затем эволюционировали в современный генетический код, а ДНК в конечном итоге заменила РНК в качестве генетического материала.
Рисунок 1.3
Саморепликация РНК. Комплементарное спаривание между нуклеотидами (аденин [A] с урацилом [U] и гуанин [G] с цитозином [C]) позволяет одной цепи РНК служить матрицей для синтеза новой цепи с комплементарной последовательностью.
Предполагается, что первая клетка возникла в результате включения самореплицирующейся РНК в мембрану, состоящую из фосфолипидов (). Как подробно обсуждается в следующей главе, фосфолипиды являются основными компонентами всех современных биологических мембран, включая плазматические мембраны как прокариотических, так и эукариотических клеток.Ключевой характеристикой фосфолипидов, образующих мембраны, является то, что они являются амфипатическими молекулами, что означает, что одна часть молекулы растворима в воде, а другая — нет. Фосфолипиды имеют длинные нерастворимые в воде (гидрофобные) углеводородные цепи, соединенные с водорастворимыми (гидрофильными) головными группами, которые содержат фосфат. При помещении в воду фосфолипиды спонтанно объединяются в бислой, причем их фосфатсодержащие головные группы снаружи находятся в контакте с водой, а их углеводородные хвосты внутри контактируют друг с другом.Такой бислой фосфолипидов образует устойчивый барьер между двумя водными отсеками, например, отделяя внутреннюю часть клетки от ее внешней среды.
Рисунок 1.4
Заключение самореплицирующейся РНК в фосфолипидную мембрану. Считается, что первая клетка возникла в результате включения самореплицирующейся РНК и связанных молекул в мембрану, состоящую из фосфолипидов. Каждая молекула фосфолипида имеет две длинные гидрофобные (подробнее …)
Заключение самореплицирующейся РНК и связанных молекул в фосфолипидную мембрану, таким образом, поддерживало бы их как единое целое, способное к самовоспроизведению и дальнейшей эволюции.РНК-управляемый синтез белка, возможно, уже развился к этому времени, и в этом случае первая клетка состояла бы из самореплицирующейся РНК и кодируемых ею белков.
Эволюция метаболизма
Поскольку клетки возникли в море органических молекул, они могли получать пищу и энергию непосредственно из окружающей среды. Но такая ситуация является самоограничивающей, поэтому клеткам необходимо было разработать свои собственные механизмы для генерации энергии и синтеза молекул, необходимых для их репликации.Генерация и контролируемое использование метаболической энергии является центральным элементом всей клеточной деятельности, а основные пути энергетического метаболизма (подробно обсуждаемые в главе 2) в современных клетках в высокой степени сохранены. Все клетки используют аденозин 5 ‘ -трифосфат (АТФ) в качестве источника метаболической энергии для управления синтезом компонентов клетки и выполнения других энергозатратных действий, таких как движение (например, сокращение мышц). Считается, что механизмы, используемые клетками для генерации АТФ, развивались в три стадии, соответствующие эволюции гликолиза, фотосинтеза и окислительного метаболизма (2).Развитие этих метаболических путей изменило атмосферу Земли, тем самым изменив ход дальнейшей эволюции.
Рисунок 1.5
Выработка метаболической энергии. Гликолиз — это анаэробный распад глюкозы до молочной кислоты. Фотосинтез использует энергию солнечного света для стимулирования синтеза глюкозы из CO ₂ и H ₂ O с высвобождением O ₂ в качестве побочного продукта. O ₂, выпущенный (подробнее …)
В первоначально анаэробной атмосфере Земли первые реакции генерации энергии предположительно включали разрушение органических молекул в отсутствие кислорода.Эти реакции, вероятно, были формой современного гликолиза — анаэробного разложения глюкозы до молочной кислоты с чистым приростом энергии двух молекул АТФ. Помимо использования АТФ в качестве источника внутриклеточной химической энергии, все современные клетки осуществляют гликолиз, что согласуется с представлением о том, что эти реакции возникли на очень ранней стадии эволюции.
Гликолиз обеспечивает механизм, с помощью которого энергия в предварительно сформированных органических молекулах (например, глюкоза) может быть преобразована в АТФ, который затем может быть использован в качестве источника энергии для запуска других метаболических реакций.Обычно считается, что развитие фотосинтеза было следующим важным этапом эволюции, который позволил клетке использовать энергию солнечного света и обеспечил независимость от использования предварительно сформированных органических молекул. Первые фотосинтезирующие бактерии, появившиеся более 3 миллиардов лет назад, вероятно, использовали H ₂ S для преобразования CO ₂ в органические молекулы — путь фотосинтеза, который до сих пор используется некоторыми бактериями. Использование H ₂ O в качестве донора электронов и водорода для преобразования CO ₂ в органические соединения появилось позже и имело важное последствие изменения атмосферы Земли.Использование H ₂ O в фотосинтетических реакциях дает свободный побочный продукт O ₂; Считается, что этот механизм был ответственен за то, что O ₂ было в изобилии в атмосфере Земли.
Высвобождение O ₂ в результате фотосинтеза изменило среду, в которой развивались клетки, и обычно считается, что это привело к развитию окислительного метаболизма . В качестве альтернативы, окислительный метаболизм мог развиться до фотосинтеза, с увеличением атмосферного O ₂, что затем обеспечивало сильное селективное преимущество для организмов, способных использовать O ₂ в реакциях производства энергии.В любом случае O ₂ представляет собой молекулу с высокой реакционной способностью, и окислительный метаболизм, использующий эту реактивность, обеспечил механизм выработки энергии из органических молекул, который намного более эффективен, чем анаэробный гликолиз. Например, полный окислительный распад глюкозы до CO ₂ и H ₂ O дает энергию, эквивалентную энергии от 36 до 38 молекул АТФ, в отличие от 2 молекул АТФ, образованных анаэробным гликолизом. За некоторыми исключениями, современные клетки используют окислительные реакции в качестве основного источника энергии.
Современные прокариоты
Современные прокариоты, которые включают в себя все различные типы бактерий, делятся на две группы — архебактерии и эубактерии, которые разошлись на ранних этапах эволюции. Некоторые архебактерии живут в экстремальных условиях, которые сегодня необычны, но, возможно, были распространены на примитивной Земле. Например, термоацидофилы живут в горячих серных источниках с температурами до 80 ° C и значениями pH до 2. Эубактерии включают обычные формы современных бактерий — большую группу организмов, обитающих в самых разных средах. , включая почву, воду и другие организмы (например,g., патогены человека).
Большинство бактериальных клеток имеют сферическую, палочковидную или спиралевидную форму диаметром от 1 до 10 мкм. Их содержание ДНК колеблется от 0,6 миллиона до 5 миллионов пар оснований, количества, достаточного для кодирования примерно 5000 различных белков. Самые крупные и сложные прокариоты — это цианобактерии, бактерии, в которых эволюционировал фотосинтез.
Структура типичной прокариотической клетки иллюстрируется Escherichia coli (E. coli), обычным обитателем кишечного тракта человека ().Ячейка имеет форму стержня, диаметром около 1 мкм и длиной около 2 мкм. Как и большинство других прокариот, E. coli окружена жесткой клеточной стенкой, состоящей из полисахаридов и пептидов. Внутри клеточной стенки находится плазматическая мембрана, которая представляет собой бислой фосфолипидов и связанных белков. В то время как клеточная стенка пористая и легко проникает через множество молекул, плазматическая мембрана обеспечивает функциональное разделение между внутренней частью клетки и ее внешней средой. ДНК E . coli представляет собой одиночную кольцевую молекулу в нуклеоиде, которая, в отличие от ядра эукариот, не окружена мембраной, отделяющей ее от цитоплазмы. Цитоплазма содержит около 30 000 рибосом (участков синтеза белка), что объясняет ее зернистый вид.
Рисунок 1.6
Электронная микрофотография E. coli . Клетка окружена клеточной стенкой, внутри которой находится плазматическая мембрана. ДНК находится в нуклеоиде.(Менге и Вурц / Biozentrum, Базельский университет / Библиотека научных фотографий / Photo Researchers, Inc.)
Эукариотические клетки
Как и прокариотические клетки, все эукариотические клетки окружены плазматическими мембранами и содержат рибосомы. Однако эукариотические клетки намного сложнее и содержат ядро, множество цитоплазматических органелл и цитоскелет (). Самая крупная и наиболее заметная органелла эукариотических клеток — это ядро диаметром примерно 5 мкм. Ядро содержит генетическую информацию клетки, которая у эукариот организована в виде линейных, а не кольцевых молекул ДНК.Ядро — это место репликации ДНК и синтеза РНК; трансляция РНК в белки происходит на рибосомах в цитоплазме.
Рисунок 1.7
Структуры клеток животных и растений. И животные, и растительные клетки окружены плазматической мембраной и содержат ядро, цитоскелет и множество цитоплазматических органелл. Клетки растений также окружены клеточной стенкой и содержат хлоропласты (подробнее …)
Помимо ядра, эукариотические клетки содержат множество заключенных в мембрану органелл в своей цитоплазме.Эти органеллы представляют собой компартменты, в которых локализованы различные метаболические активности. Эукариотические клетки, как правило, намного больше прокариотических клеток, часто их объем по крайней мере в тысячу раз больше. Компартментализация, обеспечиваемая цитоплазматическими органеллами, — это то, что позволяет эукариотическим клеткам эффективно функционировать. Две из этих органелл, митохондрии и хлоропласты, играют решающую роль в энергетическом обмене. Митохондрии, которые встречаются почти во всех эукариотических клетках, являются участками окислительного метаболизма и, таким образом, ответственны за выработку большей части АТФ, полученного при распаде органических молекул.Хлоропласты являются участками фотосинтеза и находятся только в клетках растений и зеленых водорослей. Лизосомы и пероксисомы также обеспечивают специализированные метаболические компартменты для переваривания макромолекул и различных окислительных реакций соответственно. Кроме того, большинство растительных клеток содержат большие вакуоли, которые выполняют множество функций, включая переваривание макромолекул и хранение продуктов жизнедеятельности и питательных веществ.
Из-за размера и сложности эукариотических клеток транспортировка белков к их правильным местам внутри клетки является сложной задачей.Две цитоплазматические органеллы, эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи, специально предназначены для сортировки и транспорта белков, предназначенных для секреции, включения в плазматическую мембрану и включения в лизосомы. Эндоплазматический ретикулум — это обширная сеть внутриклеточных мембран, простирающаяся от ядерной мембраны по всей цитоплазме. Он функционирует не только для обработки и транспортировки белков, но и для синтеза липидов. Из эндоплазматического ретикулума белки транспортируются в небольших мембранных везикулах к аппарату Гольджи, где они обрабатываются и сортируются для транспортировки к конечному пункту назначения.В дополнение к этой роли в транспорте белка, аппарат Гольджи служит местом синтеза липидов и (в клетках растений) местом синтеза некоторых полисахаридов, составляющих клеточную стенку.
Эукариотические клетки имеют другой уровень внутренней организации: цитоскелет, сеть белковых нитей, простирающихся по всей цитоплазме. Цитоскелет обеспечивает структурный каркас клетки, определяя форму клетки и общую организацию цитоплазмы.Кроме того, цитоскелет отвечает за движения целых клеток (например, сокращение мышечных клеток), а также за внутриклеточный транспорт и расположение органелл и других структур, включая движения хромосом во время деления клеток.
Эукариоты появились, по крайней мере, 2,7 миллиарда лет назад, после 1–1,5 миллиарда лет эволюции прокариот. Исследования их последовательностей ДНК показывают, что архебактерии и эубактерии так же отличаются друг от друга, как и те, и другие от современных эукариот.Следовательно, очень ранним событием в эволюции, по-видимому, было расхождение трех линий происхождения от общего предка, в результате чего появились современные архебактерии, эубактерии и эукариоты. Интересно, что многие гены архебактерий больше похожи на гены эукариот, чем на гены эубактерий, что указывает на то, что архебактерии и эукариоты имеют общую линию эволюционного происхождения и более тесно связаны друг с другом, чем с эубактериями (2).
Рисунок 1.8
Эволюция клеток. Современные клетки произошли от общего прокариотического предка по трем линиям происхождения, дав начало архебактериям, эубактериям и эукариотам. Митохондрии и хлоропласты произошли от эндосимбиотической ассоциации аэробных (подробнее …)
Критическим шагом в эволюции эукариотических клеток было приобретение заключенных в мембраны субклеточных органелл, что позволило развить сложность, характерную для этих клеток. Считается, что органеллы были получены в результате ассоциации прокариотических клеток с предками эукариот.
Гипотеза о том, что эукариотические клетки произошли от симбиотической ассоциации прокариот — эндосимбиоза, особенно хорошо подтверждается исследованиями митохондрий и хлоропластов, которые, как считается, произошли от бактерий, живущих в больших клетках. И митохондрии, и хлоропласты похожи на бактерии по размеру и, как и бактерии, размножаются, делясь на две части. Что наиболее важно, и митохондрии, и хлоропласты содержат собственную ДНК, которая кодирует некоторые из их компонентов. Митохондриальная и хлоропластная ДНК реплицируются каждый раз, когда органелла делится, а гены, которые они кодируют, транскрибируются внутри органеллы и транслируются на рибосомах органелл.Таким образом, митохондрии и хлоропласты содержат свои собственные генетические системы, отличные от ядерного генома клетки. Более того, рибосомы и рибосомные РНК этих органелл более близки к таковым бактерий, чем к тем, которые кодируются ядерными геномами эукариот.
В настоящее время общепринято эндосимбиотическое происхождение этих органелл, при этом считается, что митохондрии произошли от аэробных бактерий, а хлоропласты — от фотосинтезирующих бактерий, таких как цианобактерии.Приобретение аэробных бактерий предоставило бы анаэробной клетке способность осуществлять окислительный метаболизм. Приобретение фотосинтезирующих бактерий обеспечило бы пищевую независимость, предоставляемую способностью выполнять фотосинтез. Таким образом, эти эндосимбиотические ассоциации были очень выгодны для своих партнеров и были выбраны в ходе эволюции. Со временем большинство генов, изначально присутствовавших в этих бактериях, по-видимому, стало частью ядерного генома клетки, поэтому только несколько компонентов митохондрий и хлоропластов все еще кодируются геномами органелл.
Развитие многоклеточных организмов
Многие эукариоты — одноклеточные организмы, которые, как и бактерии, состоят только из одиночных клеток, способных к самовоспроизведению. Самые простые эукариоты — это дрожжи. Дрожжи сложнее бактерий, но намного меньше и проще, чем клетки животных или растений. Например, обычно изучаемые дрожжи Saccharomyces cerevisiae имеют диаметр около 6 мкм и содержат 12 миллионов пар оснований ДНК (). Однако другие одноклеточные эукариоты представляют собой гораздо более сложные клетки, некоторые из которых содержат столько же ДНК, сколько и человеческие клетки ().К ним относятся организмы, специализирующиеся на выполнении множества задач, включая фотосинтез, движение, а также захват и употребление других организмов в пищу. Amoeba proteus , например, представляет собой большую сложную клетку. Его объем более чем в 100 000 раз превышает объем E . coli, и его длина может превышать 1 мм, когда ячейка полностью выдвинута (). Амебы — очень подвижные организмы, которые используют расширения цитоплазмы, называемые псевдоподиями , для перемещения и поглощения других организмов, включая бактерии и дрожжи, в качестве пищи.Другие одноклеточные эукариоты (зеленые водоросли) содержат хлоропласты и способны осуществлять фотосинтез.
Рис. 1.9
Микрофотография с помощью сканирующего электронного микроскопа Saccharomyces cerevisiae . На микрофотографию добавлен искусственный цвет. (Эндрю Сайед / Science Photo Library / Photo Researchers, Inc.)
Рис. 1.10
Световая микрофотография Amoeba proteus . (М. И. Уокер / Photo Researchers, Inc.)
Многоклеточные организмы произошли от одноклеточных эукариот как минимум 1.7 миллиардов лет назад. Некоторые одноклеточные эукариоты образуют многоклеточные агрегаты, которые, по-видимому, представляют собой эволюционный переход от единичных клеток к многоклеточным организмам. Например, клетки многих водорослей (например, зеленая водоросль , Volvox ) связываются друг с другом, образуя многоклеточные колонии (), которые, как считается, были эволюционными предшественниками современных растений. Затем возрастающая специализация клеток привела к переходу от колониальных агрегатов к действительно многоклеточным организмам.Продолжающаяся специализация клеток и разделение труда между клетками организма привели к сложности и разнообразию, наблюдаемым во многих типах клеток, из которых состоят современные растения и животные, включая людей.
Рисунок 1.11
Колониальные зеленые водоросли. Отдельные клетки Volvox образуют колонии, состоящие из полых шариков, в которых сотни или тысячи клеток заключены в студенистую матрицу. (Cabisco / Visuals Unlimited.)
Растения состоят из меньшего количества типов клеток, чем животные, но каждый отдельный вид растительной клетки специализируется на выполнении определенных задач, требуемых организмом в целом ().Клетки растений организованы в три основные тканевые системы: наземная ткань, кожная ткань и сосудистая ткань. Земляная ткань содержит клетки паренхимы, которые осуществляют большинство метаболических реакций растения, включая фотосинтез. Земляная ткань также содержит два специализированных типа клеток ( клеток колленхимы, и клетки склеренхимы), которые характеризуются толстыми клеточными стенками и обеспечивают структурную поддержку растения. Кожная ткань покрывает поверхность растения и состоит из клеток эпидермиса, которые образуют защитную оболочку и позволяют поглощать питательные вещества.Наконец, несколько типов удлиненных клеток образуют сосудистую систему (ксилему и флоэму), которая отвечает за транспортировку воды и питательных веществ по всему растению.
Рис. 1.12
Световые микрофотографии типичных растительных клеток. (A) Клетки паренхимы, которые отвечают за фотосинтез и другие метаболические реакции. (B) Клетки колленхимы, которые специализируются на поддержке и имеют утолщенные клеточные стенки. (C) Эпидермальные клетки (подробнее …)
Клетки, обнаруженные у животных, значительно более разнообразны, чем у растений.Например, человеческое тело состоит из более чем 200 различных типов клеток, которые обычно считаются компонентами пяти основных типов тканей: эпителиальной ткани, соединительной ткани, крови, нервной ткани и мышц (). Эпителиальные клетки образуют листы, которые покрывают поверхность тела и выстилают внутренние органы. Существует много различных типов эпителиальных клеток, каждый из которых специализируется на определенной функции, включая защиту (кожа), абсорбцию (например, клетки, выстилающие тонкую кишку) и секрецию (например, клетки, выстилающие тонкую кишку).g., клетки слюнной железы). Соединительные ткани включают кость, хрящ и жировую ткань, каждая из которых образована разными типами клеток (остеобластами, хондроцитами и адипоцитами соответственно). Рыхлая соединительная ткань, которая лежит в основе эпителиальных слоев и заполняет пространства между органами и тканями в организме, образована клетками другого типа — фибробластами. Кровь содержит несколько различных типов клеток, которые участвуют в транспорте кислорода (красные кровяные тельца или эритроциты), воспалительных реакциях ( гранулоцитов, , моноцитов, и макрофаги) и иммунном ответе (лимфоциты).Нервная ткань состоит из нервных клеток или нейронов, которые очень специализированы для передачи сигналов по всему телу. Различные типы сенсорных клеток, такие как клетки глаза и уха, дополнительно специализируются на приеме внешних сигналов из окружающей среды. Наконец, за производство силы и движения отвечают несколько различных типов мышечных клеток.
Рис. 1.13
Световые микрофотографии типичных клеток животных. (A) Эпителиальные клетки ротовой полости (толстый многослойный лист), желчных протоков и кишечника.(B) Фибробласты — это клетки соединительной ткани, характеризующиеся удлиненной формой веретена. (C) Эритроциты, (подробнее …)
Эволюция животных явно включала развитие значительного разнообразия и специализации на клеточном уровне. Понимание механизмов, которые контролируют рост и дифференциацию такого сложного набора специализированных клеток, начиная с одной оплодотворенной яйцеклетки, является одной из основных задач, стоящих перед современной клеточной и молекулярной биологией.
Каждый имеет свою роль в достижении цели Сид Лукас — Iditarod
Существенный вопрос: как функционируют клетки? (Структура и функции клетки) Сид Лукас
Студенты будут использовать компоненты гоночного питомника Iditarod и функциональную роль, которую они играют в построении собачьей упряжки Iditarod, чтобы создать метафорическую модель клетки и функциональную роль, которую ее органеллы играют в создании белков.Студенты создадут организованную таблицу для записи функций каждой органеллы в клетке, уделяя пристальное внимание тому, как каждая органелла работает вместе для достижения цели производства белков. Включите строки или столбцы, которые позже можно будет использовать для записи компонентов гоночного питомника Iditarod, которые будут использоваться для моделирования функции каждой органеллы.
Этот урок создан для 6-8 классов средней школы.
Скачайте и распечатайте план урока.
Метафора клетки
Разработал: Сид Лукас
Дисциплина / Тема: Науки о жизни
Тема:
Структура и функции ячеек
Уровень оценки:
6-8
Ресурсы / Ссылки / Материалы, необходимые учителю:
1) Интернет-ресурс для поиска картинок.
2) PowerPoint, Microsoft Word или аналогичная программа для создания доски с картинками.
3) Таблица функций клеточных органелл (прилагается).
4) Список органелл, их функции и метафоры питомников (прилагается).
5) Пример доски с картинками (прилагается).
Итоги урока:
Студенты будут использовать компоненты гоночного питомника Iditarod и функциональную роль, которую они играют в построении собачьей упряжки Iditarod, чтобы создать метафорическую модель клетки и функциональную роль, которую ее органеллы играют в создании белков.
Адрес стандарта: (местный, государственный или национальный)
1) Разработайте и используйте модели для поддержки объяснений о структуре и функциональных отношениях в ячейках и определенных частях ячейки.
Цели обучения:
1) Учащиеся могут объяснить функцию клеточных органелл и описать, как они работают вместе, чтобы выполнять роль клетки.
2) Студенты могут образно связать компоненты гоночного питомника Iditarod с функциями ключевых клеточных органелл.
Оценка:
Студенты могут поделиться своей заполненной доской с картинками и использовать ее в качестве модели, чтобы поделиться своим пониманием функций каждой клеточной органеллы.
Процессуальная деятельность
1) Создайте организованную таблицу для записи функций каждой органеллы в клетке, уделяя пристальное внимание тому, как каждая органелла работает вместе для достижения цели производства белков.Включите строки или столбцы, которые позже можно будет использовать для записи компонентов гоночного питомника Iditarod, которые будут использоваться для моделирования функции каждой органеллы. (См. Примерную таблицу в приложении)
2) Исследуйте компоненты гоночного питомника Iditarod, уделяя пристальное внимание тому, как каждый компонент играет роль в развитии гоночной команды Iditarod.
3) Заполните таблицу, указав компоненты питомника, которые будут моделировать каждую клеточную органеллу и описывать их метафорические отношения.
4) Используйте Интернет для поиска и сохранения фотографий каждого компонента питомника, который вы будете использовать в своей метафоре.
5) Выберите фотографию для использования в качестве фона для вашей доски с картинками.
6) Вставьте фоновое изображение на слайд PowerPoint или в другое подобное приложение.
7) Продолжайте вставлять изображения компонентов питомника, чтобы создать гоночный питомник Iditarod.
8) Используйте текстовые поля для наименования и маркировки каждого компонента.
9) Используйте свою доску с картинками в качестве модели, чтобы рассказать о функциях каждого компонента и о том, как его функция связана с конкретной клеточной органеллой.
Материалы, необходимые учащимся:
1) Таблица клеточных органелл.
2) Интернет.
3) PowerPoint (или аналогичная программа).
Технологии, используемые для улучшения обучения:
1) Интернет
2) PowerPoin т
Другая информация:
Студентам следует рекомендовать размещать на своих сайтах все фотографии, сделанные с веб-сайтов.В зависимости от желаемых результатов студенты также могут создать библиографию, чтобы точно разместить свои источники фотографий.
Модификации для специальных учащихся / возможности повышения квалификации
Количество изученных органелл в этом меньшем может варьироваться. Студентов можно попросить создать свои собственные таблицы для систематизации информации или дать такую, как в прилагаемом примере. У мотивированных студентов можно попросить самостоятельно создать собственную метафору для моделирования функций клеточных органелл.Студенты, заинтересованные в изучении мультимедийных презентаций, могут связать названия компонентов питомника с другими документами или страницами, содержащими информацию о каждой органелле. Видео и / или озвучка также могут быть включены.

Метафора животной клетки
Плазменная мембрана: Контролирует, что входит и выходит из клетки, чтобы поддерживать баланс внутри клетки.
Ограждение питомника: Контролирует, что входит и выходит из питомника, чтобы удерживать собак внутри и нежелательных злоумышленников.
Цитоплазма: Вещество, которое заполняет внутреннюю часть клетки и поддерживает все органеллы внутри клетки. Также обеспечивает среду для перемещения предметов внутри ячейки.
Снег: Заполняет питомник, поддерживает деятельность питомника и обеспечивает основу для передвижения саней.
Ядро: Контролирует все клеточные активности и предоставляет инструкции (ДНК) для создания белков.
Musher: Контролирует всю деятельность питомника и принимает решения о том, как создать успешную собачью упряжку Iditarod.
Лизосома: Переваривает, расщепляет и удаляет отходы или нежелательные материалы из клетки.
Совок для какашек: Очищает и удаляет собачьи отходы из вольера.
Аппарат Гольджи: Сортировка, упаковка и транспортировка белков из клетки.
Dog Truck: Размещает и содержит собак во время их перевозки на тренировочный пробег или гонку.
Митохондрии: Преобразует накопленную химическую энергию (пищу) в энергию, полезную для клетки.
Корм для собак : Готовит собачий корм для использования в качестве энергии для подпитки собачьей упряжки.
Цитоскелет: Придает клетке структуру и используется для перемещения материалов внутри клетки.
Стойка и цепь: Сохраняет структуру, контролируя передвижение собак в питомнике.
Вакуоль: Используется для хранения материалов в ячейке.
Сани: Хранит экипировку для гонщиков и собак.
Рибосома: Заставляет белки использоваться клеткой или отправлять из клетки для использования в другом месте.
Загон для детенышей: Используется для обеспечения места, где рождаются щенки.
Белок: Конечный продукт, производимый клеткой и используемый в жизненных процессах.
Идитарод Собака: Спортсмен, произведенный в питомнике для проведения скачек The Last Great Race.
* Загрузите и распечатайте приведенный выше список метафор клеток животных.