§ 5. Живая клетка

Определения и обозначения

Клетка — элементарная структурная и функциональная единица живого организма. Она структурная, потому что из клеток состоят организмы, и функциональная, потому что в них протекают процессы, поддерживающие жизнь. Мембрана, цитоплазма и другие части клетки действуют совместно, поэтому клетка может обмениваться веществами и сохранять внутренний порядок.

Клеточная мембрана — оболочка клетки, которая отделяет её содержимое от внешней среды и регулирует обмен веществ. Она пропускает одни вещества и ограничивает движение других, поэтому клетка получает нужное и избавляется от продуктов жизнедеятельности. Без такой границы внутренние условия клетки не могли бы поддерживаться.

Цитоплазма — внутреннее содержимое клетки, в котором находятся клеточные структуры и протекают многие процессы. Это не пустая жидкость: в ней размещены части клетки, а растворённые вещества участвуют в реакциях. Цитоплазма нужна, чтобы структуры находились во внутренней среде и могли взаимодействовать.

Ядро — часть эукариотической клетки, содержащая наследственный материал и участвующая в управлении её работой. Эукариотами называют организмы, клетки которых имеют оформленное ядро. Наследственная информация помогает клетке сохранять и передавать сведения, необходимые для её работы и развития.

Как это устроено

Мембрана отделяет клетку от среды, но не превращает её в закрытый сосуд. Для жизни клетке нужны вода и различные вещества, а в процессе работы образуются продукты, которые следует удалить. Избирательная проницаемость мембраны позволяет контролировать этот обмен. Поэтому граница одновременно защищает клеточное содержимое и связывает клетку с окружающей средой.

Цитоплазма служит внутренней средой клетки, потому что именно в ней расположены многие её структуры и идут реакции. В клетку поступают вещества, которые могут участвовать в этих реакциях, а полученные продукты используются или выводятся. Если бы цитоплазма была просто пустым пространством, клеточные структуры не могли бы выполнять свои задачи согласованно. Её состав и состояние важны для нормальной работы клетки.

Органоиды — клеточные структуры, выполняющие определённые функции. Одни структуры помогают преобразовывать вещества, другие связаны с получением энергии или хранением наследственной информации. Ни одна часть не объясняет всю работу клетки в одиночку: результат зависит от того, как структуры взаимодействуют. Такое разделение задач позволяет клетке поддерживать сразу несколько процессов.

Ядро хранит наследственную информацию и участвует в управлении клеточными процессами, поскольку эта информация связана с признаками и работой клетки. Но оформленное ядро есть не у всех организмов. У бактерий наследственный материал не заключён в отдельное ядро, поэтому по этому признаку их отличают от эукариотических клеток. Отсутствие ядра не означает, что бактерия не является клеткой или не обладает наследственной информацией.

Клетки разных организмов имеют общий план: мембрану и цитоплазму, но их набор структур различается. У растительной клетки есть клеточная стенка и хлоропласты; у животной клетки этих структур нет. Стенка даёт дополнительную опору, а хлоропласты участвуют в фотосинтезе. Бактерии также имеют мембрану и цитоплазму, однако оформленного ядра и митохондрий у них нет.

Строение клеток и функции их частей

Сравнивайте столбцы по одной структуре: так легче увидеть, что общего у клеток и чем они различаются. Знак «есть» означает, что структура характерна для данного типа клеток, а «нет» — что в таблице она отсутствует. Некоторые особенности могут различаться у разных клеток одного организма.

Разбор задач

Задача 1. Назовите части клетки на схеме, если стрелками обозначены её наружная оболочка, внутреннее содержимое и ядро. Чтобы не перепутать обозначения, нужно сопоставить каждое описание с определением и расположением части. Сначала найдите границу клетки, затем область внутри неё и отдельную структуру с наследственным материалом.

1. Наружная оболочка, которая отделяет клетку от среды, — клеточная мембрана.
2. Внутреннее содержимое, где находятся клеточные структуры, — цитоплазма.
3. Часть с наследственным материалом, если она видна на схеме, — ядро.

Ответ: стрелки указывают на клеточную мембрану, цитоплазму и ядро. Порядок ответа зависит от того, к какой части направлена каждая стрелка. Ориентируйтесь на описание и положение структуры, а не только на её размер.

Задача 2. В клетке обнаружены клеточная стенка, хлоропласты и ядро. Определите, к какому типу организма она, вероятнее всего, принадлежит. Здесь важно оценить сочетание признаков, а не выбрать тип клетки по одному из них. Сопоставим найденные структуры с их распространением.

1. Клеточная стенка и хлоропласты характерны для растительных клеток.
2. Наличие ядра согласуется с тем, что это эукариотическая клетка.
3. У животной клетки нет хлоропластов, а у бактерии нет оформленного ядра.

Ответ: вероятнее всего, это растительная клетка. Сочетание стенки, хлоропластов и ядра поддерживает такой вывод. Формулировка «вероятнее всего» уместна, поскольку мы судим по указанным признакам, а не по полному описанию клетки.

Задача 3. В образце видны мембрана и цитоплазма, но не обнаружено оформленного ядра. Объясните, какой вывод возможен и почему этого признака недостаточно для полного описания клетки. Не следует приписывать образцу признаки, которые в условии не указаны. Сначала отделим наблюдение от предположения.

1. Мембрана и цитоплазма — общие части клеток, поэтому они сами по себе не определяют тип организма.
2. Отсутствие оформленного ядра согласуется с клеткой бактерии, но одного наблюдения мало для подробного определения.
3. Для более точного вывода потребуются другие данные о строении и свойствах образца.

Ответ: можно предположить, что клетка не относится к эукариотическим, а возможно, является бактериальной. Однако отсутствие видимого ядра само по себе не доказывает, что это бактерия. Нужно учитывать надёжность наблюдения и другие признаки клетки.

Типичные ошибки

Ошибка — называть мембрану непроницаемой оболочкой. Так думают, потому что мембрана действительно отделяет клетку от среды, но при этом забывают о её избирательной проницаемости. Проверьте себя вопросом: как клетка получает необходимые вещества и удаляет продукты жизнедеятельности? Значит, мембрана не просто закрывает клетку, а регулирует обмен.

Ошибка — считать цитоплазму пустой жидкостью. Такое представление возникает, если воспринимать её только как пространство внутри клетки и не учитывать расположенные там структуры. Проверьте себя: где находятся клеточные части и где идут многие реакции? Ответ показывает, что цитоплазма — активная внутренняя среда.

Ошибка — утверждать, что ядро есть у любой клетки. Часто это связано с тем, что на привычных схемах изображают растительную или животную клетку. Спросите себя, относится ли схема к бактериям: у них оформленного ядра нет. Перед выводом о ядре нужно определить, о каком типе клетки идёт речь.

Ошибка — считать все клетки растений и животных одинаковыми по строению. Её допускают, когда запоминают обобщённую схему и принимают её за точное описание каждой клетки. Проверьте себя: может ли форма клетки зависеть от её задачи и могут ли структуры различаться? Учитывайте, что клетки одного организма не обязательно одинаковы, а сравнение типов показывает общие признаки, а не все возможные варианты.

Связь с другими темами

Чтобы разбираться в клетке, нужно знать признаки живых организмов и отличать живое от неживого: клетка поддерживает жизненные процессы. Представление о клеточном строении помогает понять, как из клеток образуются ткани и органы многоклеточного организма. Знание о наследственном материале понадобится при изучении размножения и передачи признаков потомству. Поэтому строение клетки связывает темы об организме, его развитии и наследственности.

Что запомнить

• Клетка — структурная и функциональная единица живого.
• Мембрана отделяет клетку от среды и регулирует обмен веществ.
• В цитоплазме расположены клеточные структуры и протекают жизненные процессы.
• Ядро эукариотической клетки содержит наследственный материал.
• У бактерий нет оформленного ядра.
• Клеточная стенка и хлоропласты характерны для растительных клеток.