§ 20. Особенности строения клеток эукариот

Биология, 10 класс (Лисов, 2014)

[ Содержание ]

Сходство в строении клеток эукариот. На Земле существует множество видов эукариотических организмов, объединяемых в четыре царства: Растения, Животные, Грибы и Протисты. Несмотря на значительные различия в строении и образе жизни представителей разных царств (и даже одного царства), для всех эукариот характерен ряд общих признаков, касающихся строения и функционирования их клеток:

•  единый план строения клетки;

•  наличие ядра, цитоплазмы с разнообразными мембранными и немембранными органоидами, цитоскелета;

•  сходство протекания процессов обмена веществ и энергии в клетке;

•  сходные процессы деления клеток.

Различия в строении клеток эукариот. Сравнивая строение клеток организмов разных царств, помимо сходства, можно выделить существенные различия (см. рис. 29).

Клетки растений имеют жесткую клеточную стенку (оболочку). Оболочка придает клеткам механическую прочность, поддерживает их форму и размеры, защищает от повреждений и высыхания, а также препятствует разрыву клеток при поступлении в них большого количества воды.

Основу оболочки составляет жесткий каркас из параллельно расположенных волокон, погруженный в мягкий, пластичный матрикс. Волокнистым компонентом клеточных оболочек растений является целлюлоза, линейные цепочки которой объединяются в пучки и волокна (фибриллы) благодаря возникновению межмолекулярных водородных связей (рис. 53). Фибриллы параллельными рядами располагаются в матриксе. В состав матрикса входят различные полисахариды.

IB оболочке молодых клеток содержание волокнистых элементов невысокое (не более 30 % сухой массы). Такая оболочка называется первичной. Оболочки молодых клеток способны к растяжению, благодаря чему возможен рост клетки. После прекращения роста на первичную оболочку изнутри откладываются новые слои — так формируется прочная вторичная оболочка. 

Содержание волокнистых веществ в ней значительно больше.

Вторичные оболочки клеток растений способны пропитываться лигнином и одревесневать, что придает им особую прочность. В оболочках некоторых растительных клеток откладывается другое вещество — суберин. Этот процесс называется опробковением. Суберинизированные оболочки становятся непроницаемыми для воды, поэтому содержимое клеток отмирает, и они заполняются воздухом. На поверхности клеточных оболочек могут откладываться кутин и воски. Эти вещества также придают клеткам водонепроницаемость. Поэтому яблоки, закладываемые на хранение, нельзя мыть и вытирать во избежание повреждения воскового слоя.

Растения — автотрофные организмы. Клетки листьев и молодых стеблей растений содержат хлоропласты, в которых происходит фотосинтез. В мембранах хлоропластов находятся светопоглощающие пигменты — хлорофиллы и каротиноиды. В клетках растений могут присутствовать и другие пластиды — хромопласты и лейкопласты.

Для растительных клеток характерны крупные вакуоли, являющиеся резервуаром воды и хранилищем разнообразных веществ. В клетках большинства растений отсутствуют центриоли. Запасным углеводом растений является крахмал, который откладывается в виде крахмальных зерен.

Клетки животных покрыты только цитоплазматической мембраной. Надмем-бранный комплекс представлен гликокаликсом. Животные — гетеротрофы, источником углерода для синтеза органических веществ у них являются вещества, поступающие с пищей. Питательные вещества служат для животных также источником энергии. В клетках животных отсутствуют пластиды, нет крупных вакуолей, но есть центриоли. Запасным углеводом является гликоген, который откладывается в цитоплазме клеток.

У клеток грибов, как и у растений, есть жесткая клеточная стенка. У большинства грибов ее основу составляют фибриллы хитина. Хитин не переваривается большинством организмов из-за отсутствия фермента хитиназы, поэтому оболочка (клеточная стенка) надежно защищает внутреннее содержимое клеток грибов от повреждения другими организмами. Тело гриба (грибница) представляет собой совокупность тонких трубчатых нитей — гиф, образованных одним рядом клеток. У некоторых грибов перегородки в гифах отсутствуют, и грибница представляет собой одну гигантскую многоядерную клетку. В клетках грибов имеются крупные вакуоли, заполненные клеточным соком.

Грибы, как и животные, — гетеротрофы, питаются готовыми органическими веществами, пластид в их клетках нет. Запасным углеводом в клетках грибов (как и животных) является гликоген.

Протисты — неоднородная группа организмов. Среди них есть одноклеточные, колониальные и многоклеточные формы. Некоторые одноклеточные и колониальные протисты способны передвигаться с помощью ресничек (инфузории), жгутиков (хламидомонада, эвглена зеленая, вольвокс) или ложноножек (амебы). По типу питания протисты могут быть автотрофными, автогетеро -трофными и гетеротрофными.

Автотрофные и автогетеротрофные протисты называются водорослями. В их клетках содержатся хлоропласты (от одного до нескольких десятков), осуществляющие на свету процесс фотосинтеза. Хлоропласты водорослей могут иметь разнообразную форму: чашевидную (у хлореллы), спиральную (у спирогиры) и т. д. Многие водоросли имеют клеточную стенку. В клетках автотрофных протистов содержатся вакуоли с клеточным соком. Некоторые одноклеточные водоросли имеют светочувствительный глазок и сократительные вакуоли.

В отличие от автотрофных автогетеротрофные протисты (эвглена зеленая, хламидомонада) могут не только осуществлять фотосинтез, но и поглощать всей поверхностью тела растворенные в воде органические вещества.

Гетеротрофные протисты (амебы, инфузории и др.) не способны к фотосинтезу, поэтому потребляют готовые органические вещества и переваривают их в пищеварительных вакуолях. В клетках гетеротрофных протистов отсутствуют пластиды и светочувствительный глазок. Не имеют они и клеточной стенки.

1. Как называются живые организмы, клетки которых содержат оформленное ядро?

Автотрофы, гетеротрофы, прокариоты, эукариоты.

2.  В чем проявляется сходство клеток протистов, грибов, растений и животных?

3.  Чем растительная клетка отличается от животной?

4.  Какие общие черты и какие различия можно выделить, сравнивая клетки разных групп протистов?

5.  Сравните клетки грибов, растений и животных по различным критериям. Укажите черты сходства и различия между ними.

6.  По содержанию белков грибы практически не уступают мясу. Почему же считается, что пищевая ценность грибов гораздо ниже, чем мяса?

7.  Ученые предполагают, что первые (самые древние) живые организмы на Земле представляли собой наследственный материал (ДНК, РНК), который был окружен вязким раствором белков и ограничен от внешней среды мембраной. Предложите гипотезы, каким образом в процессе эволюции могло возникнуть ядро и различные органоиды, характерные для современных эукариотических клеток.