"Биология (базовый уровень)", Каменский А.А., Касперская Е.К., Сивоглазов В.И.
Клеточные органоиды отличаются строением, потому что выполняют разные задачи: одни синтезируют и перемещают вещества, другие расщепляют их или обеспечивают клетку энергией. Эндоплазматическая сеть и комплекс Гольджи образуют путь обработки и доставки веществ, лизосомы участвуют во внутриклеточном пищеварении, а вакуоли служат для запасания. Митохондрии синтезируют основную часть АТФ, пластиды обеспечивают фотосинтез или запас веществ, а реснички и жгутики помогают клетке двигаться.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Эндоплазматическая сеть — система мембранных канальцев и полостей внутри клетки. Шероховатая сеть несёт рибосомы, а гладкая их не имеет. Такое разделение помогает понять, где преимущественно синтезируются белки, а где происходят другие процессы, например образование липидов.
Комплекс Гольджи — система уплощённых мембранных цистерн и пузырьков. В нём вещества модифицируются, сортируются и упаковываются. Благодаря этому клетка может направить разные вещества к нужному месту, а не просто оставить их в цитоплазме.
Лизосома — мембранный пузырёк с ферментами, расщепляющими вещества внутри клетки. Ферменты работают в ограниченном пространстве пузырька и помогают переваривать поступившие вещества или разбирать изношенные структуры. Продукты расщепления клетка может использовать повторно.
Митохондрия — двумембранный органоид, в котором происходит клеточное дыхание и синтезируется основная часть АТФ. АТФ — молекула, с помощью которой клетка запасает и передаёт энергию. Поэтому митохондрии особенно нужны клеткам, которым требуется много энергии.
Эндоплазматическая сеть связана с синтезом и перемещением веществ внутри клетки. На рибосомах шероховатой сети собираются белки, а сама сеть помогает направить их дальше, например к комплексу Гольджи. Гладкая сеть не имеет рибосом и участвует в синтезе липидов, поэтому её функции отличаются от функций шероховатой.
Комплекс Гольджи принимает вещества, которые поступают от эндоплазматической сети в мембранных пузырьках. В его цистернах молекулы могут изменяться, а затем распределяются по назначению и упаковываются для перевозки. Пузырьки помогают доставлять вещества к мембране, другим участкам клетки или включать их в состав лизосом.
Лизосомы расщепляют вещества, поступившие в клетку, и старые или повреждённые клеточные структуры. Это позволяет освободить строительные компоненты для повторного использования и удалять ненужное. Вакуоли, напротив, прежде всего накапливают воду и растворённые вещества; у растений большая центральная вакуоль поддерживает водный баланс и тургор, а у животных вакуоли обычно меньше и их функции могут различаться.
Митохондрия окружена наружной и внутренней мембранами. Внутренняя мембрана образует складки — кристы, а пространство внутри неё заполнено матриксом. На внутренней мембране происходят важные этапы клеточного дыхания; складки увеличивают её площадь, позволяя разместить больше белков, участвующих в образовании АТФ.
Пластиды бывают трёх основных типов: хлоропласты, хромопласты и лейкопласты. В хлоропластах находятся тилакоиды — мембранные структуры с хлорофиллом, улавливающим свет для фотосинтеза; хромопласты содержат пигменты, а лейкопласты запасают вещества. Реснички и жгутики — выросты клетки, работа которых обеспечивает её движение или перемещение веществ вдоль поверхности; различия в их длине и количестве связаны с задачей клетки.
| Органоид или структура | Особенности строения | Основные функции | Где встречается |
|---|---|---|---|
| Эндоплазматическая сеть: шероховатая и гладкая | Мембранные канальцы и полости; на шероховатой есть рибосомы | Синтез белков и липидов, внутриклеточный транспорт | В клетках эукариот |
| Комплекс Гольджи | Уплощённые цистерны и пузырьки | Модификация, сортировка и упаковка веществ | В клетках эукариот |
| Лизосомы | Мембранные пузырьки с ферментами | Внутриклеточное расщепление | Преимущественно в животных клетках |
| Вакуоли | Полости, ограниченные мембраной | Запасание веществ и воды; у растений — поддержание тургора | У растений обычно крупные; у животных могут быть мелкими |
| Клеточные включения | Непостоянные скопления веществ, обычно без мембраны | Запас веществ или накопление продуктов обмена | В разных типах клеток |
| Митохондрии | Две мембраны; внутренняя образует кристы | Клеточное дыхание и синтез АТФ | В клетках эукариот |
| Пластиды: хлоропласты, хромопласты, лейкопласты | Разные пигменты и внутреннее строение; у хлоропластов есть тилакоиды | Фотосинтез, окраска, запасание веществ | В клетках растений и водорослей |
| Органоиды движения: реснички и жгутики | Подвижные выросты клетки | Движение клетки или веществ по её поверхности | У некоторых клеток эукариот |
Сравнивайте строки по строению и функции: это помогает увидеть, почему органоиды выполняют разные задачи. Столбец «Где встречается» показывает, что набор структур зависит от типа клетки. Например, пластиды характерны для растений и водорослей, а не для всех клеток.
Условие. В клетке активно синтезируются белки, предназначенные для выведения наружу. Нужно указать органоиды, участвующие в их синтезе, обработке и транспортировке.
Сначала определяем место синтеза: белок собирается на рибосомах шероховатой эндоплазматической сети. Выбор шероховатой сети связан с тем, что на ней находятся рибосомы. Гладкая сеть в этом пути не является местом сборки белка.
Затем прослеживаем обработку: белок переносится в пузырьке к комплексу Гольджи. Там его модифицируют, сортируют и упаковывают. Это нужно, чтобы направить молекулу к месту выведения, а не к случайному участку клетки.
В конце транспортный пузырёк перемещается к клеточной мембране и сливается с ней. Содержимое пузырька оказывается снаружи клетки. Так завершается путь белка от синтеза до выведения.
Ответ. В синтезе участвуют рибосомы шероховатой эндоплазматической сети, в обработке и сортировке — комплекс Гольджи, в доставке — транспортные пузырьки и клеточная мембрана.
Условие. В клетке растения обнаружены крупная центральная вакуоль и пластиды с зелёным пигментом. Нужно назвать структуры и объяснить их значение для клетки.
Крупная центральная полость — вакуоль. По её размеру и положению можно предположить, что она накапливает воду и растворённые вещества. Наполненная вакуоль помогает поддерживать давление содержимого клетки на её оболочку.
Зелёный пигмент — хлорофилл, поэтому пластиды относятся к хлоропластам. Хлорофилл улавливает свет, который используется в фотосинтезе. Благодаря этому клетка может создавать органические вещества из неорганических.
Сопоставляем признаки с функциями: большая вакуоль связана с запасанием воды и поддержанием тургора, а зелёные пластиды — с фотосинтезом. Это разные задачи, поэтому их выполняют разные органоиды. Вместе они помогают растительной клетке поддерживать состояние и получать органические вещества.
Ответ. Обнаружены центральная вакуоль, поддерживающая водный баланс и тургор, и хлоропласты, участвующие в фотосинтезе.
Условие. В клетке мышцы повышена потребность в АТФ. Нужно объяснить, активность какого органоида должна обеспечивать энергией работу клетки и почему его строение подходит для этой функции.
Связываем АТФ с клеточным дыханием: основная часть АТФ образуется в митохондриях. При повышенной нагрузке клетке требуется усилить процессы, которые обеспечивают этот синтез. Поэтому возрастает значение активности митохондрий.
Находим особенности строения: митохондрия имеет наружную и внутреннюю мембраны, а внутренняя образует кристы. Складки увеличивают площадь внутренней мембраны. На ней размещаются белки, участвующие в этапах клеточного дыхания и образовании АТФ.
Связываем строение с задачей: большая площадь внутренней мембраны позволяет разместить больше участников энергетических процессов. Это помогает клетке производить АТФ для работы. Следовательно, особенности митохондрии соответствуют потребности мышечной клетки в энергии.
Ответ. Энергию обеспечивают митохондрии: при повышенной нагрузке усиливается клеточное дыхание и синтез АТФ, а кристы увеличивают площадь внутренней мембраны, на которой идут связанные с этим процессы.
Считать шероховатую и гладкую эндоплазматическую сеть одинаковыми — ошибка, потому что наличие рибосом связано прежде всего с синтезом белка, тогда как гладкая сеть выполняет другие задачи, включая синтез липидов. Путаница возникает из-за общего названия и единой системы мембран. Проверьте себя: если речь идёт о рибосомах, речь о шероховатой сети.
Путать комплекс Гольджи и лизосомы значит смешивать упаковку веществ с их расщеплением. Комплекс Гольджи сортирует и упаковывает вещества, а лизосомы содержат ферменты для внутриклеточного расщепления. Чтобы проверить ответ, спросите себя: органоид готовит груз к доставке или переваривает его?
Считать клеточные включения органоидами неверно: включения обычно представляют собой непостоянные скопления веществ без собственной мембраны. Их можно принять за органоиды, потому что они тоже заметны внутри клетки и могут выполнять полезную роль, например служить запасом. Проверьте, есть ли у структуры постоянное строение и собственная мембрана: для включений это обычно не характерно.
Нельзя считать, что крупные вакуоли и пластиды есть во всех клетках. Такая ошибка возникает, если свойства растительной клетки переносят на животные клетки; набор структур зависит от типа клетки. Проверьте, о каком организме и типе клетки идёт речь: пластиды характерны прежде всего для растений и водорослей, а у растений обычно особенно заметна крупная центральная вакуоль.
Чтобы понять работу органоидов, нужно знать, что клетка ограничена мембраной, а её внутренние структуры имеют определённое строение и специализированные функции. Эти знания пригодятся при изучении обмена веществ: митохондрии связаны с клеточным дыханием, хлоропласты — с фотосинтезом, а эндоплазматическая сеть — с синтезом белков и липидов. Сопоставляя строение органоидов, можно объяснить различия между растительными и животными клетками и понять, как клеточная специализация помогает выполнять разные задачи.
Чем шероховатая эндоплазматическая сеть отличается от гладкой?
На шероховатой сети расположены рибосомы, которые синтезируют белки. На гладкой рибосом нет; она участвует, например, в синтезе липидов.
Как связаны эндоплазматическая сеть и комплекс Гольджи?
Эндоплазматическая сеть синтезирует или принимает вещества и передаёт их в пузырьках к комплексу Гольджи. Там вещества изменяются, сортируются и упаковываются для доставки к нужному участку клетки или за её пределы.
Чем лизосома отличается от вакуоли?
Лизосома содержит ферменты, которые расщепляют вещества и изношенные клеточные структуры. Вакуоль в основном накапливает воду и растворённые вещества; крупная вакуоль растительной клетки также помогает поддерживать её форму.
Почему внутренняя мембрана митохондрии образует складки?
Складки, называемые кристами, увеличивают площадь внутренней мембраны. На ней происходят этапы клеточного дыхания, связанные с образованием АТФ, поэтому большая площадь позволяет разместить больше участвующих в этих процессах белков.
Какие пластиды бывают и чем различаются их функции?
Хлоропласты содержат хлорофилл и участвуют в фотосинтезе, хромопласты придают клеткам окраску благодаря пигментам, а лейкопласты запасают вещества. Различие связано с тем, какие вещества содержатся в пластидах и какие задачи выполняет клетка.
§ 9. Строение клетки. Эндоплазматическая сеть. Комплекс Гольджи. Лизосомы. Вакуоли. Клеточные включения. Митохондрии. Пластиды. Органоиды движения
