Структурна і функціональна організація клітин. Матеріали для учнів 9-А класу

Клітина - елементарна структурна і функціональна одиниця рослинних і тваринних організмів, здатна до самовідтворення і розвитку. Деякі мікроорганізми, наприклад, бактерії, багато водоростей, гриби та найпростіші, можуть складатися з однієї клітини. Багатоклітинні організми, до яких відносяться всі вищі рослини, тварини і людина, побудовані з великої кількості різних клітин, об'єднаних в тканини і органи.


Рис. 1 Будова клітини

Термін «клітка» вперше введений англ. ученим Р. Гуком у 1665 р., який розглядаючи під мікроскопом тонкі зрізи мертвої коркової тканини рослин, зауважив, що вона складена з дрібних осередків або клітин, на зразок бджолиних сот, відокремлених один від одного перегородками. Ці елементарні комірки Гук і назвав клітинами. Але Гук спостерігав не живі клітини, а залишки оболонок колись життєдіяльних клітин. Кількома роками пізніше англієць Грю та італієць Мальпігі виявили мікроскопічні «Мішечки» (тобто клітини) вже на живих об'єктах - в різних органах рослин. Подібні спостереження були проведені і іншими дослідниками. Обсяг експериментальних даних збільшувався. У 1831 р. англ. ботанік Р. Броун відкрив в клітинах тропічних рослин орхідеї сферичної структури, названі ним ядром, роль яких брало в клітинах ще довгий час залишалася неясною.






Відео 1 Життя клітини

Повного уявлення про детальний будову і функціонування клітини, про їх взаємодії один з одним і з навколишнім середовищем, про зміни в клітини у процесі їх життєдіяльності до цих пір створити не вдалося. Таке завдання надзвичайно важка через складність організації клітини і різноманіття біохімічних процесів, що відбуваються в ній. Існує величезна різноманітність клітин, що належать різним типам організмів (наприклад тваринам і рослинам), різних тканин одного багатоклітинного організму або навіть однієї і тієї ж тканини, які на різних етапах розвитку можуть значно відрізнятися один від одного.

Клітина є мікроскопічним утвореннями, розмір яких брало в середньому становить 10-50 мкм. Є й значно дрібніші, і більше великі клітини - до декількох сантиметрів (яйцеклітини птахів). Однак найчастіше клітину не можна побачити неозброєним оком. Для цього необхідний мікроскоп зі збільшенням в десятки і сотні разів. Тонкі ж деталі будови клітини можна розглянути лише за допомогою електронного мікроскопа при збільшенні в десятки і сотні тисяч разів. Клітка складається з різних компонентів, які виконують специфічний. функції в процесі своєї життєдіяльності. У внутрішньому вмісті клітин - клітинної цитоплазмі розташовані структурно відокремлені частки: органелли (друга назва - органели) і різні включення.


Рис. 2 Органела

До органелл клітин тварин відносять ядро, мітохондрії, ендоплазматичну мережу, комплекс Гольджі, лізосоми, мікротрубочки та ін. У клітин рослин є додаткові органели, так пластиди (найбільш важливі серед них - хлоропласти зелених рослин), вакуолі тощо. Цитоплазма містить значну кількість води, до 20% білка. У ній знаходиться багато ферментів. Цитоплазму називають також основний плазмою або гіалоплазми.

Відео2  Рух цитоплазми

Давайте проаналізуємо відео.

У клітинах бактерій та ціанобактерій (синьо-зелених водоростей) відсутня морфологічно відокремлене ядро, внаслідок чого цей тип організмів назвали прокаріотами, на відміну від клітин, що мають ядро, так звукаріотів.

Зовні тіло клітини обмежена тонкою мембраною, так звані цитоплазматічні мембраною (плазматічна мембрана, клітинна мембрана, плазмолемма), що має складну будову і виконує численні функції.


Рис. 3 Ядро клітини

Ядро є найважливішою органел, що містить мікроструктури, що несуть спадкову інформацію клітини. Більшість містить одне ядро, проте зустрічаються дво і багатоядерні клітини. Форма та розміри ядра залежать від типу клітини. Зазвичай ядро має вигляд сферичного тільця з добре помітними одним або кількома ядерцями. У ядрі розміщені нитки хроматину і ядерця. Ядерця добре помітні. Під електронним мікроскопом видно, що вони заповнені дрібними гранулами. За сучасними уявленнями, ядерця є активними центрами синтезу рибосом і РНК. Саме молекули ДНК і є носіями спадкової інформації клітини. Відтворення ДНК-один з основних моментів самовідтворенню клітини як цілого.

У період поділу клітин хроматіновие нитки сильно скручуються (спіралізуютьсяся і суперспіралізуются), утворюючи компактні частинки, к-які стають видимими у світловому мікроскопі. У такому стані їх називають хромосомами. На наступному відео ми можемо спостерігати за хромосомами клітини

Відео 3  Хромосоми

Частина 2

Клітини одноклітинних організмів (бактерій та ін.), багато тварин і переважна більшість рослин оточені зовні оболонками, званими у бактерій і рослин стінками. Вони утворені продуктами секреції клітини, можуть містити білки, жири і жироподібні речовини, спирти і т.ін. Бактерії та рослини мають суцільну жорстку клітинну стінку, тварини - еластичну оболонку, частково або (рідше) повністю навколишнє клітини.


Рис 4 Клітини ДНК

Життєдіяльність клітини є живою системою, здатної створювати наново і підтримувати в високоупорядкованому працездатному стані свої внутрішні структури і здійснювати численні хімічні перетворення, в т. ч. процеси синтезу білків, нуклеїнових клітин, полісахаридів, ліпідів і пр. Для здійснення цих функцій клітин потребує постійного споживанні енергії з зовнішніх джерел. Такими джерелами є: енергія сонячного світла, утилізуються клітина зелених рослин, і вільна хімічна енергія органічних речовин, укладена в продуктах харчування. Останні містять також необхідні будівельні елементи (органічні сполуки, що містять вуглець, азот, кисень, фосфор та ін.) Ряд синтезованих продуктів або побічних продуктів хімічних реакцій не використовується  і викидається за її межі (секреція, екскреція). Сукупність усіх цих перетворень називається обміном речовин клітини.

Порушення нормального функціонування клітин визначаються безліччю різнорідних факторів і характеризуються загальним чи місцевим порушенням функціональної організації органел клітини, зміною окремих метаболічних (обмінних) процесів. Пропонує учням поглянути відео загадка живої природи



Відео 4 Загадка живої клітини

Давайте проаналізуємо відео.

Несприятливими для клітини факторами можуть бути різного роду світлові, радіоактивні випромінювання, низькі і високі температури, активні хімічні. з'єднання, вірусні, бактеріальні та грибкові інфекції, брак їжі сполук, що постачають клітку або хімічну енергією, або специфічними будівельними матеріалами (незамінні амінокислоти і жирні кислоти, вітаміни і мікроелементи), недолік кисню та ін.. Несприятливими можуть бути і внутрішні чинники - такі, як мутації спадкового матеріалу, що призводять до вроджених дефектів синтезу білків (зокрема, ферментів), ліпідів. Прикладом може служити серповидно-клітинна анемія.


Рис. 5 Вірус грипу

Широко поширеною причиною патологічного розвитку клітини є проникнення і розмноження в ній вірусів, бактерій. При цьому весь метаболізм  перекручується - патогенний вірус «змушує її працювати виключно на себе». Після масового виходу новостворених вірусних часток з клітин остання гине. Серед патогенних вірусів є і такі які, не вбиваючи клітин, викликають її переродження.