§19. Сходство и различии в строении клеток растений, животных и грибов

Определения и обозначения

Клеточная стенка — прочная наружная оболочка клетки, расположенная за мембраной. У растений она состоит преимущественно из целлюлозы, у грибов — из хитина, а у животных отсутствует. Стенка помогает клетке сохранять форму, защищает её и служит опорой. По её наличию и составу можно сопоставлять клетки разных организмов.

Пластиды — органоиды, характерные для растительных клеток. Хлоропласты содержат пигмент хлорофилл и обеспечивают фотосинтез, хромопласты придают окраску, а лейкопласты участвуют в запасании веществ. Благодаря разным типам пластид клетка может создавать органические вещества или накапливать запасы. У животных и грибов пластид нет.

Вакуоль — полость, заполненная клеточным соком и ограниченная мембраной. Она участвует в хранении воды и растворённых веществ, а в растительной клетке крупная вакуоль помогает поддерживать упругость. У животных вакуоли обычно мелкие и временные, а у грибов могут быть хорошо развиты. Поэтому размер вакуоли — полезный, но не единственный признак для сравнения клеток.

Клеточный центр — органоид, который организует микротрубочки, в том числе участвует в подготовке клетки к делению. Микротрубочки помогают упорядочивать внутренние структуры и распределять хромосомы при делении. Типичный клеточный центр характерен для животных клеток и некоторых других эукариот. У высших растений он обычно отсутствует, поэтому считать его обязательной частью любой клетки нельзя.

Как это устроено

Клетки растений, животных и грибов относятся к эукариотическим: их наследственный материал находится в оформленном ядре, а внутри есть цитоплазма с органоидами. У всех трёх групп клетку снаружи ограничивает мембрана, которая отделяет её содержимое от среды и регулирует обмен веществ. Есть и общие органоиды, например митохондрии, участвующие в клеточном дыхании, и рибосомы, где синтируются белки. Общий план показывает родство эукариотических клеток, но не означает, что все они устроены одинаково.

Клеточная стенка есть у растений и грибов, но её состав у этих групп различен: у растений она преимущественно целлюлозная, у грибов — хитиновая. Такая оболочка укрепляет клетку и помогает ей не терять форму, а также служит защитой. Животным клеткам стенка не свойственна: отсутствие жёсткой наружной оболочки позволяет им менять форму и участвовать в движении. Следовательно, наличие стенки говорит о том, что клетка не животная, но само по себе не отличает гриб от растения.

Пластиды характерны для растительных клеток, поскольку растениям необходимо выполнять разные задачи: получать энергию света, окрашивать части растения и запасать вещества. В хлоропластах происходит фотосинтез — образование органических веществ с использованием энергии света. Хромопласты связаны с жёлтой, оранжевой или красной окраской, а лейкопласты — с накоплением запасов. Животные и грибы получают готовые органические вещества, поэтому пластиды в их клетках отсутствуют.

В растительной клетке часто формируется крупная центральная вакуоль с клеточным соком. Заполнение её водой создаёт давление на клеточную стенку, благодаря чему клетка сохраняет упругость; вакуоль также служит местом хранения ряда веществ. У животных вакуоли обычно небольшие и возникают временно, например при перемещении веществ внутри клетки. У грибов вакуоли могут быть хорошо развиты, поэтому крупная вакуоль не является признаком только растений.

Сочетание строения стенки, наличия пластид и особенностей вакуолей помогает определить тип клетки. Растительной характерны пластиды и целлюлозная стенка, грибной — хитиновая стенка без пластид, животной — отсутствие и стенки, и пластид. Эти признаки связаны с тем, как устроены организмы и получают вещества. Однако отдельная деталь может встречаться у разных групп, поэтому вывод делают по нескольким признакам одновременно.

Сходство и различия клеток растений, животных и грибов

Сначала сравнивайте признаки, общие для всех трёх групп, — мембрану и ядро; они подтверждают эукариотическое строение, но не указывают на конкретное царство. Затем обращайте внимание на стенку и пластиды: именно их сочетание часто позволяет сузить выбор. Вакуоли и клеточный центр полезны для уточнения, однако их наличие или размер могут различаться.

Разбор задач

Задача 1. Сравните растительную и животную клетки по наличию клеточной стенки, пластид и вакуоли. Нужно сопоставить именно эти три признака, не смешивая их с общими для эукариот структурами. Сравнение должно показать как отличия, так и сходство.

1. У растительной клетки есть клеточная стенка, у животной её нет.
2. У растения имеются пластиды, а животная клетка пластид не содержит.
3. В растительной клетке часто есть крупная центральная вакуоль; у животных вакуоли обычно мелкие и временные.

Ответ. По всем трём признакам клетки различаются: растительная имеет стенку, пластиды и обычно крупную вакуоль, а у животной стенки и пластид нет, вакуоли обычно небольшие. Помните, что вакуоли могут быть и в животных клетках. Поэтому корректнее говорить об их типичных особенностях, а не об абсолютном отсутствии.

Задача 2. В клетке обнаружены ядро, крупная вакуоль и клеточная стенка, но пластид нет. Определите, клетка какого организма это может быть, и обоснуйте ответ. Здесь ядро указывает на эукариотическое строение, но не позволяет отличить растение от гриба. Решение нужно строить на сочетании остальных признаков.

1. Крупная вакуоль встречается у растений, но может быть хорошо развита и у грибов.
2. Клеточная стенка исключает типичную животную клетку, однако бывает у растений и грибов.
3. Пластиды характерны для растений, а в описанной клетке их нет; это согласуется с грибной клеткой.

Ответ. Это может быть клетка гриба: у неё есть ядро, стенка и вакуоль, но нет пластид. Для окончательного подтверждения состава стенки можно проверить, образована ли она хитином. По одному признаку «есть стенка» заключение о растении делать нельзя.

Задача 3. На рисунке показаны три клетки. У первой есть пластиды и крупная вакуоль, у второй — клеточная стенка, но нет пластид, у третьей отсутствуют и стенка, и пластиды. Определите тип каждой клетки и назовите признаки, на которых основан вывод. Для решения нужно последовательно сопоставить каждый набор с характерными особенностями трёх групп. Один и тот же признак следует проверять в сочетании с другими.

1. У первой клетки есть пластиды и крупная вакуоль — это сочетание характерно для растительной клетки.
2. У второй есть стенка, но нет пластид — признаки подходят грибной клетке; стенка гриба хитиновая.
3. У третьей нет ни стенки, ни пластид — это соответствует животной клетке.

Ответ. Первая клетка растительная, вторая грибная, третья животная. Вывод основан на совместном учёте пластид и стенки, а вакуоль помогает уточнить особенности первой клетки. Если бы был указан только один признак, например наличие стенки, уверенно разделить растительную и грибную клетки было бы нельзя.

Типичные ошибки

Ошибка — считать стенки растений и грибов одинаковыми по составу. Такое смешение возникает, потому что обе стенки выполняют сходную защитную и опорную функцию. Но у растений основным компонентом служит целлюлоза, у грибов — хитин. Проверьте себя вопросом: какой именно материал указан для каждой группы?

Ошибка — объявлять растительной любую клетку с клеточной стенкой. Так думают, потому что стенка часто изображается как характерная часть растительной клетки. Однако стенка есть и у грибов, а пластид у них нет. Чтобы проверить вывод, выясните, есть ли пластиды и каков состав стенки.

Ошибка — считать крупные вакуоли исключительной особенностью растений. Вероятно, это связано с тем, что в схемах растительной клетки центральная вакуоль особенно заметна. Вакуоли встречаются также у грибов и могут быть хорошо развиты. Поэтому сопоставьте их с наличием пластид и стенки, а не используйте размер как единственный критерий.

Ошибка — относить клеточный центр к обязательным органоидам всех эукариот. Он хорошо знаком по описанию животных клеток, поэтому его иногда без проверки переносят на все группы. У высших растений типичный клеточный центр отсутствует, хотя микротрубочки организуются и другими способами. Проверьте, о какой группе организмов идёт речь, и не делайте вывод о типе клетки только по этому органоиду.

Связь с другими темами

Чтобы сравнивать клетки, нужно знать, как устроена эукариотическая клетка и что делают мембрана, ядро, цитоплазма и основные органоиды. Эти знания позволяют отделить общий план строения от особенностей отдельных царств. Позже различия между клетками помогут объяснить фотосинтез и особенности питания организмов. Они также пригодятся при изучении размножения и систематики растений, животных и грибов.

Что запомнить

• Клетки растений, животных и грибов имеют эукариотическое строение.
• Клеточная стенка есть у растений и грибов, но отсутствует у животных.
• Состав стенки растений и грибов различается.
• Пластиды характерны для растительных клеток.
• У растительных клеток обычно имеется крупная центральная вакуоль.
• Для определения типа клетки важно учитывать несколько признаков одновременно.