§ 2. Строение клетки

Определения и обозначения

Клетка — основная структурная и функциональная единица живого организма. Она структурная, потому что из клеток построены организмы, и функциональная, потому что в них идут процессы жизни. Одноклеточный организм состоит из одной клетки, которая выполняет все необходимые функции. Многоклеточный организм состоит из множества клеток, часто специализированных.

Клеточная мембрана — тонкая оболочка, отделяющая клетку от внешней среды и регулирующая обмен веществ. Благодаря ей содержимое клетки не смешивается бесконтрольно с окружающей средой. Мембрана пропускает одни вещества и ограничивает поступление других. Поэтому клетка может поддерживать условия, необходимые для её работы.

Цитоплазма — внутреннее полужидкое содержимое клетки, в котором расположены клеточные структуры и протекают процессы жизнедеятельности. Это не просто жидкость: в ней размещены части, выполняющие разные задачи. Цитоплазма служит для них общей внутренней средой. Так структуры могут взаимодействовать друг с другом.

Ядро — часть клетки, содержащая наследственную информацию и участвующая в управлении её жизнедеятельностью. Наследственная информация — это сведения о признаках и работе организма, которые передаются при размножении клеток. Ядро помогает согласовывать процессы в клетке. Без этой связи её части не могли бы действовать как единая система.

Как это устроено

Мембрана образует границу между клеткой и окружающей средой, поэтому клетка сохраняет свою целостность. Но эта граница не должна полностью перекрывать обмен: клетке нужны вещества извне, а продукты её работы могут выводиться наружу. Мембрана регулирует такой обмен, пропуская вещества избирательно. Значит, она одновременно отделяет клетку и помогает ей взаимодействовать со средой.

Внутри мембраны находится цитоплазма, поэтому она образует среду для клеточных структур. В ней располагаются ядро и другие части, а многие процессы происходят именно в этой внутренней среде. Если бы структуры не были размещены внутри клетки и связаны общей средой, их работа была бы разобщённой. Цитоплазма помогает клетке действовать согласованно.

Ядро хранит наследственную информацию, необходимую для сохранения особенностей клетки и передачи сведений при её делении. Оно участвует в управлении жизнедеятельностью, то есть помогает согласовывать процессы, происходящие в клетке. При этом ядро не выполняет работу мембраны и не заменяет цитоплазму: у каждой части своя роль. Согласованность функций ядра и других структур поддерживает работу всей клетки.

У растительной клетки, помимо общих с животной клеткой мембраны, цитоплазмы и ядра, есть клеточная стенка, пластиды и крупная вакуоль. Стенка расположена снаружи мембраны и придаёт клетке прочность, поэтому эти структуры нельзя считать одной оболочкой. Пластиды — особые структуры растительной клетки; некоторые из них участвуют в образовании органических веществ при свете. Вакуоль — полость с клеточным соком, которая помогает клетке сохранять форму и запасать вещества.

Форма и положение частей связаны с их задачами: мембрана находится на границе клетки, цитоплазма заполняет её изнутри, а ядро хранит наследственную информацию. Стенка укрепляет растительную клетку, пластиды выполняют специальные функции, вакуоль содержит клеточный сок. Ни одна из этих частей не описывает клетку целиком. Клетку считают целостной системой, потому что её части работают совместно и влияют на жизнедеятельность друг друга.

Основные части клетки и их функции

Сначала найдите в таблице общие части растительной и животной клеток, а затем сравните их с характерными признаками растительной. Столбец «Особенности строения» помогает отличить части друг от друга, а столбец «Функция» объясняет, зачем они нужны. Не путайте расположение структуры с её назначением: например, стенка находится снаружи мембраны, но не регулирует обмен вместо неё.

Разбор задач

Задача 1. Назовите три части клетки, общие для растительной и животной клеток, и укажите их основные функции. Чтобы ответить, нужно отделить общие для обеих клеток части от тех, которые характерны только для растений. Затем каждой части следует сопоставить её роль. Решение:

1. Вспоминаем общий набор: клеточная мембрана, цитоплазма и ядро.
2. Мембрана отделяет клетку от внешней среды и регулирует обмен веществ.
3. Цитоплазма является внутренней средой клетки, где находятся структуры и идут процессы жизнедеятельности.
4. Ядро содержит наследственную информацию и участвует в управлении клеткой.

Ответ: мембрана, цитоплазма и ядро; мембрана регулирует обмен, цитоплазма служит внутренней средой, ядро хранит наследственную информацию и участвует в управлении.

Задача 2. В клетке обнаружены клеточная стенка, пластиды и крупная вакуоль. Определите, к какой клетке она относится, и объясните ответ. Для решения важно опираться не на одну случайную деталь, а на сочетание признаков. Решение:

1. Проверяем, характерна ли клеточная стенка для животной клетки: в данном сравнении она относится к растительной.
2. Пластиды также входят в набор структур растительной клетки.
3. Крупная вакуоль дополняет этот набор характерных признаков.
4. Все три признака указывают на один и тот же тип клетки, значит, оснований выбирать животную клетку нет.

Ответ: это растительная клетка, потому что у неё обнаружены характерные для растений клеточная стенка, пластиды и крупная вакуоль.

Задача 3. При наблюдении клетки заметили, что её содержимое отделено от внешней среды, а внутри расположены ядро и другие структуры. Опишите, какие части клетки обеспечивают эти особенности и как они связаны между собой. Условие описывает и границу, и внутреннее устройство клетки. Решение:

1. Границу клетки образует мембрана: она отделяет содержимое от внешней среды и регулирует обмен веществ.
2. Внутреннюю среду образует цитоплазма, в которой находятся ядро и другие клеточные структуры.
3. Ядро содержит наследственную информацию и участвует в управлении жизнедеятельностью.
4. Части выполняют разные задачи, но действуют совместно: мембрана поддерживает связь со средой, цитоплазма объединяет внутренние структуры, ядро участвует в согласовании процессов.

Ответ: содержимое отделяет мембрана, внутри структуры расположены в цитоплазме, а ядро хранит наследственную информацию и участвует в управлении. Их совместная работа делает клетку целостной системой.

Типичные ошибки

Путать клеточную стенку с мембраной. Это разные структуры: стенка у растительной клетки расположена снаружи мембраны, а мембрана непосредственно отделяет клетку от среды и регулирует обмен. Путаница возникает из-за того, что обе части связаны с границей клетки. Проверь себя вопросом: какая структура есть у растительных и животных клеток? Это мембрана.

Называть цитоплазмой только жидкость. Такое представление упускает клеточные структуры, расположенные во внутренней среде. Ошибку допускают, потому что слово «полужидкое» легко принять за описание одной лишь жидкости. Проверь себя: если в цитоплазме находятся структуры и идут процессы, значит, это не просто пустая жидкость.

Считать, что все клетки устроены одинаково. У растительных и животных клеток есть общие части, но есть и различия. Ошибка появляется, если запомнить только мембрану, цитоплазму и ядро и не сравнивать клетки. Проверь себя: перечисли клеточную стенку, пластиды и крупную вакуоль — это признаки растительной клетки.

Приписывать ядру функции мембраны или вакуоли. Ядро хранит наследственную информацию и участвует в управлении; мембрана регулирует обмен, а вакуоль содержит клеточный сок. Ошибка возникает, когда части запоминают без связи между строением и функцией. Проверь себя, сопоставив каждую структуру с её расположением и ролью, а не с функцией соседней части.

Связь с другими темами

Чтобы разбираться в строении клетки, полезно знать, что растения и животные — живые организмы, которым необходимы обмен веществ и рост. Знание клетки помогает понять, как клетки образуют ткани, а ткани — органы и системы органов растений и животных. Представление о наследственной информации в ядре пригодится при изучении размножения, развития и наследственности. Поэтому клетка связывает темы о строении организма с темами о его жизненном цикле.

Что запомнить

• Клетка — основная структурная и функциональная единица живого организма.
• Мембрана отделяет клетку от внешней среды и участвует в обмене веществ.
• В цитоплазме расположены клеточные структуры.
• Ядро содержит наследственную информацию.
• У растительной клетки есть клеточная стенка, пластиды и крупная вакуоль.
• Строение частей клетки связано с выполняемыми ими функциями.