§ 11. Сравнение строения и жизнедеятельности клеток растений и животных

Определения и обозначения

Клеточная стенка — плотная оболочка растительной клетки, основу которой составляет целлюлоза. Она располагается снаружи плазматической мембраны, поэтому клетка сохраняет и стенку, и мембрану. Стенка защищает клетку и придаёт ей прочность, а мембрана отделяет её содержимое от внешней среды.

Пластиды — органоиды растительной клетки, к которым относятся хлоропласты, хромопласты и лейкопласты. Их строение различается в соответствии с задачами: хлоропласты участвуют в фотосинтезе, хромопласты содержат пигменты, а лейкопласты могут запасать вещества. Благодаря этому пластиды помогают клетке выполнять разные функции.

Вакуоль — ограниченная мембраной полость, заполненная клеточным соком. В ней могут накапливаться вода и растворённые вещества, поэтому вакуоль служит местом их запаса. Крупная вакуоль также помогает сохранять упругость клетки, поддерживая давление содержимого на клеточную стенку.

Клеточный центр — органоид, участвующий в организации микротрубочек и образовании веретена деления. Веретено помогает распределить хромосомы между дочерними клетками при делении. Клеточный центр характерен для животных клеток, поэтому его наличие может быть одним из признаков при сравнении клеток.

Как это устроено

Растительные и животные клетки имеют общий план строения, потому что и растения, и животные состоят из эукариотических клеток. Эукариотами называют организмы, клетки которых содержат оформленное ядро. Мембрана ограничивает клетку, цитоплазма служит средой для процессов обмена, а ядро хранит наследственную информацию и участвует в управлении работой клетки. Общими для клеток могут быть и такие органоиды, как митохондрии, рибосомы и эндоплазматическая сеть.

Клеточная стенка, пластиды и крупная вакуоль связаны с особенностями жизни растений. Стенка поддерживает форму и помогает клетке выдерживать давление изнутри, а значит, обеспечивает опору без скелета. Хлоропласты позволяют использовать энергию света для фотосинтеза, тогда как другие пластиды связаны, например, с окраской или запасанием веществ. Вакуоль удерживает воду и растворённые соединения; наполненная вакуоль поддерживает тургор — упругое состояние клетки.

Клеточная стенка и пластиды характерны для растений, потому что помогают им сохранять форму и использовать свет или запасать вещества. У животных клеток таких структур нет: животные получают органические вещества с пищей и не строят клетки с целлюлозной стенкой. Но нельзя определять принадлежность клетки только по одному признаку. Например, отсутствие хлоропластов не доказывает, что клетка животная: у растения они могут отсутствовать из-за специализации клетки или недостатка света.

Животная клетка не окружена жёсткой клеточной стенкой, поэтому её форма может быть более изменчивой и зависит от выполняемой функции. Пластид в ней нет, а вакуоли, если присутствуют, обычно меньше, чем крупная центральная вакуоль растительной клетки. Для животных клеток характерен клеточный центр, который участвует в организации микротрубочек и помогает формировать веретено деления. Эти особенности связаны с тем, что животные клетки могут активно менять форму, перемещаться или входить в состав разных тканей.

Различия клеток отражают особенности жизнедеятельности организмов. Растения способны образовывать органические вещества при фотосинтезе, используя энергию света, воду и углекислый газ; животные получают готовые органические вещества с пищей. При этом клетки обеих групп расходуют вещества и энергию, растут и могут делиться. Поэтому сходство объясняется общим клеточным планом, а различия — разными способами жизни и функциями клеток.

Сравнение клеток растений и животных

Сначала найдите общие признаки, а затем сравните стенку, пластиды, вакуоли и клеточный центр. Таблица показывает типичные особенности, но не означает, что все клетки одного организма одинаковы: набор органоидов зависит от их специализации. Для вывода лучше использовать несколько признаков одновременно.

Разбор задач

Задача 1. В препарате обнаружена клетка с ядром и плотной наружной оболочкой. Какие дополнительные признаки нужно проверить, чтобы обоснованно отнести её к растительной клетке?

1. Сначала уточним, что именно называют плотной оболочкой: это может быть клеточная стенка, но наличие ядра само по себе встречается у клеток растений и животных.
2. Проверим, есть ли под оболочкой плазматическая мембрана. Стенка расположена снаружи неё и не подменяет её.
3. Затем поищем пластиды и крупную вакуоль. Наличие пластид, особенно хлоропластов, вместе с крупной вакуолью подкрепляет предположение о растительном происхождении.

Ответ: следует проверить наличие пластид и крупной вакуоли, а также отличить стенку от мембраны. Вывод делают по совокупности признаков, поскольку не каждая растительная клетка содержит хлоропласты.

Задача 2. Сравните две эукариотические клетки: в первой есть хлоропласты и крупная вакуоль, во второй — клеточный центр, но нет клеточной стенки. К каким организмам они вероятнее всего относятся и почему?

1. В первой клетке отметим два признака вместе: хлоропласты участвуют в фотосинтезе, а крупная вакуоль типична для многих растительных клеток.
2. Во второй клетке учитываем отсутствие стенки и наличие клеточного центра. Оба признака характерны для животной клетки.
3. Проверим, не противоречат ли выводам общие признаки: обе клетки эукариотические, значит, наличие ядра не помогает различить их.

Ответ: первая клетка, вероятнее всего, растительная, вторая — животная. Вывод основан на сочетании органоидов и оболочек, а не на одном признаке.

Задача 3. Представьте, что из растительной клетки исчезли клеточная стенка, хлоропласты и крупная вакуоль. Какие функции и свойства изменятся, а какие общие для эукариот признаки сохранятся?

1. Без клеточной стенки клетка потеряет часть механической опоры и защиты, а её форма станет менее устойчивой.
2. Без хлоропластов эта клетка не сможет фотосинтезировать. Исчезновение крупной вакуоли уменьшит возможность запасать клеточный сок и поддерживать тургор.
3. Отделим эти изменения от общего плана: если ядро, мембрана и цитоплазма остались, сохраняются основные признаки эукариотической клетки и многие процессы обмена веществ.

Ответ: изменятся прочность и форма клетки, её способность к фотосинтезу и поддержанию тургора. Ядро, мембрана, цитоплазма и общие для эукариот органоиды сохранятся, если они не исчезли вместе с перечисленными структурами.

Типичные ошибки

• Путать клеточную стенку и плазматическую мембрану. Ошибка возникает из-за того, что обе структуры окружают клетку. Проверьте расположение: стенка находится снаружи мембраны и не заменяет её.
• Считать, что во всех растительных клетках есть хлоропласты. Так думают, потому что связывают растения прежде всего с фотосинтезом. Но клеткам корней обычно не нужен фотосинтез, поэтому хлоропластов в них, как правило, нет.
• Утверждать, что вакуоли есть только у растений или отсутствуют у животных. Крупная центральная вакуоль действительно особенно характерна для многих растительных клеток, но у животных тоже бывают небольшие вакуоли. Проверяйте не только наличие, но и размеры и типичность структуры.
• Полагать, что растительные и животные клетки полностью различны. Такое впечатление создают заметные отличия, однако обе группы имеют общий эукариотический план и многие общие органоиды. Для самопроверки назовите общие части клетки, а затем отдельно перечислите характерные различия.

Связь с другими темами

Для сравнения клеток нужно знать общий план строения эукариотической клетки и функции мембраны, цитоплазмы, ядра и основных органоидов. Эти знания помогают понять, почему сходные структуры выполняют общие задачи, а специализированные — поддерживают особенности растительной или животной клетки. Сравнение пригодится при изучении тканей растений и животных, фотосинтеза, обмена веществ и размножения. Оно также помогает обсуждать эволюцию организмов и происхождение их клеточных особенностей.

Что запомнить

• Растительные и животные клетки — эукариотические клетки с общим планом строения.
• Клеточная стенка расположена снаружи плазматической мембраны.
• Пластиды характерны для растительных клеток; хлоропласты обеспечивают фотосинтез.
• Для многих растительных клеток характерна крупная центральная вакуоль.
• Клеточный центр характерен для клеток животных.
• Набор органоидов зависит от типа и функции клетки, поэтому признаки нужно оценивать в совокупности.