§ 6. Основные органоиды клетки. Особенности клеток бактерий, грибов, растений и животных

Определения и обозначения

Органоид — постоянная специализированная структура клетки. Органоиды различаются строением: одни окружены мембраной, другие, например рибосомы, мембраны не имеют. Каждый выполняет определённую задачу, поэтому разделение работы между органоидами помогает клетке поддерживать жизнедеятельность.

Прокариотическая клетка — клетка без оформленного ядра и мембранных органоидов. Пример прокариот — бактерии: их ДНК находится в цитоплазме, а не внутри ядра. Это определение помогает отличить бактерий от организмов, клетки которых имеют внутренние мембранные структуры.

Эукариотическая клетка — клетка с оформленным ядром и мембранными органоидами. К эукариотам относятся грибы, растения и животные. Ядро и органоиды позволяют размещать разные процессы в отдельных частях клетки.

Клеточная стенка — прочная наружная оболочка, расположенная за клеточной мембраной. Она есть у бактерий, грибов и растений, но её состав различается: у растений основа — целлюлоза, у грибов — хитин, а у бактерий состав стенки иной. По стенке можно сравнивать клетки, но нельзя определять их тип без других признаков.

Как это устроено

Клеточная мембрана отделяет содержимое клетки от внешней среды, но не делает клетку полностью изолированной: через неё проходят вещества. Её избирательная проницаемость позволяет клетке получать нужные вещества и удалять продукты обмена. Цитоплазма заполняет пространство внутри мембраны и служит средой для клеточных структур и многих реакций. Поэтому мембрана обеспечивает границу и обмен, а цитоплазма — внутреннюю рабочую среду.

У эукариот ДНК заключена в ядре, окружённом оболочкой. Такое отделение защищает наследственный материал и помогает согласовывать работу клетки. Мембранные органоиды создают внутри клетки отдельные участки, где протекают специализированные процессы. Например, митохондрии участвуют в клеточном дыхании: благодаря их работе клетка получает энергию, необходимую для жизненных процессов.

Рибосомы собирают белки из более простых молекул по информации, связанной с наследственным материалом. Они есть у всех клеток, потому что белки нужны и бактериям, и эукариотам. У бактерий при этом нет оформленного ядра и мембранных органоидов: эти структуры характерны для эукариотической клетки. Наличие рибосом не делает бактерию эукариотом, поскольку тип клетки определяют прежде всего по ядру и мембранным органоидам.

Растительная клетка имеет стенку из целлюлозы, пластиды и обычно крупную центральную вакуоль — полость с клеточным соком. Стенка помогает сохранять форму, а вакуоль участвует в запасании веществ и поддержании состояния клетки. Пластиды выполняют разные функции; хлоропласты содержат хлорофилл и обеспечивают фотосинтез. Они есть не во всех растительных клетках: например, клетки корней обычно не фотосинтезируют и хлоропластов не имеют.

Клетки грибов, как и клетки растений и животных, имеют ядро и митохондрии, поэтому относятся к эукариотическим. Однако пластид у грибов нет, а клеточная стенка содержит хитин, а не целлюлозу. Животные клетки не имеют клеточной стенки и пластид; их наружной границей служит мембрана. Эти различия связаны с особенностями строения и образа жизни организмов, поэтому для сравнения клеток используют сразу несколько признаков.

Сравнение клеток бактерий, грибов, растений и животных

Чтобы определить тип клетки, сначала проверьте наличие ядра и мембранных органоидов: так можно отличить бактерию от эукариот. Затем сравните стенку, пластиды и вакуоли, чтобы различить грибы, растения и животных. Учитывайте, что отдельный признак, например отсутствие хлоропластов, не всегда позволяет сделать вывод безошибочно.

Разбор задач

Задача 1. Ученик рассматривает клетку бактерии и ищет в ней оформленное ядро. Объясните, почему он не сможет его обнаружить.

1. Определяем группу клетки: бактерии относятся к прокариотам.
2. Вспоминаем признак прокариот: у них нет оформленного ядра, которое было бы отделено от цитоплазмы оболочкой.
3. Учитываем, что наследственный материал при этом сохраняется, но находится в клетке не в составе оформленного ядра.

Ответ: оформленного ядра ученик не найдёт, потому что бактерии — прокариоты. Это не означает, что в их клетках отсутствует ДНК.

Задача 2. В клетке обнаружены ядро, клеточная стенка из хитина и митохондрии. Определите, к какой группе организмов она относится.

1. Ядро и митохондрии указывают на эукариотическую клетку, поэтому это не бактерия.
2. Сопоставляем состав стенки: хитин характерен для грибов, а растительная стенка состоит преимущественно из целлюлозы.
3. Проверяем сочетание признаков: у грибов есть ядро и митохондрии, но нет пластид.

Ответ: клетка относится к грибам. Решение основано не только на наличии ядра, но и на характерном составе клеточной стенки.

Задача 3. Сравните клетки растения и животного по наличию стенки, пластид и вакуоли. Можно ли по отсутствию хлоропластов заключить, что клетка не растительная?

1. У растительной клетки есть стенка из целлюлозы и пластиды; обычно имеется крупная центральная вакуоль.
2. У животной клетки нет клеточной стенки и пластид, а крупной центральной вакуоли обычно не бывает.
3. Отсутствие хлоропластов проверяем осторожно: они есть не во всех растительных клетках, например отсутствуют в клетках корней.

Ответ: только по отсутствию хлоропластов нельзя заключить, что клетка не растительная. Нужно учитывать и другие признаки, прежде всего стенку, пластиды других типов и особенности вакуоли.

Типичные ошибки

Ошибка: считать клеточную стенку и мембрану одним и тем же. Их путают, потому что обе структуры находятся на границе клетки. Но стенка расположена снаружи мембраны и есть не у всех клеток, например у животных её нет. Проверка: мысленно расположите структуры от цитоплазмы наружу — сначала мембрана, а при наличии стенки за ней стенка.

Ошибка: утверждать, что у бактерий нет наследственного материала. Так думают, смешивая отсутствие ядра с отсутствием ДНК. У бактерий есть наследственный материал, но он не заключён в оформленное ядро. Проверка: различайте понятия «ДНК» и «ядро» — первое у бактерий есть, второго нет.

Ошибка: считать, что хлоропласты есть в каждой растительной клетке. Такое заключение делают, перенося свойства листа на всё растение. В клетках корней хлоропластов обычно нет, потому что они не выполняют фотосинтез на свету. Проверка: выясните, какой тип клеток рассматривается, и не используйте один признак как единственное доказательство.

Ошибка: путать состав стенок грибов и растений. Обе группы имеют стенку, поэтому кажется, что она у них одинаковая. Однако у грибов стенка содержит хитин, а у растений состоит преимущественно из целлюлозы. Проверка: свяжите каждый материал с группой организмов и сверяйте вывод с другими признаками клетки.

Связь с другими темами

Для понимания строения клетки нужно знать, что она является основной структурной и функциональной единицей живого. Представление о мембране, цитоплазме и наследственном материале помогает разобраться, где расположены органоиды и как они связаны. Сравнение клеток пригодится при изучении обмена веществ: строение связано с тем, какие процессы может выполнять клетка. В частности, пластиды связаны с фотосинтезом, митохондрии — с клеточным дыханием, а различия в строении помогают изучать систематические группы организмов.

Что запомнить

• Бактерии — прокариоты: у них нет оформленного ядра и мембранных органоидов.
• Клетки грибов, растений и животных — эукариотические.
• Рибосомы есть у всех клеток и участвуют в синтезе белка.
• Митохондрии имеются в клетках эукариот.
• Клеточная стенка растений состоит из целлюлозы, а грибов — из хитина.
• Пластиды характерны для растений; хлоропласты есть не во всех растительных клетках.