Растительная клетка: органоиды, их функции

Органоиды растительной клетки и их функции

Клетки растений, как и клетки большинства живых организмов, состоят из клеточной оболочки, которая отмежевывает содержимое клетки (протопласт) от окружающей его среды. Клеточная оболочка включает в себя достаточно жесткую и прочную клеточную стенку (снаружи) и тонкую, эластичную цитоплазматическую мембрану (внутри). Наружный слой клеточной стенки, представляющий собой пористую целлюлозную оболочку с присутствующим в ней лигнином, состоит из пектинов. Такие составляющие определяют прочность и жесткость растительной клетки, обеспечивают её форму, способствуют лучшей защите внутриклеточного содержимого (протопласта) от неблагоприятных условий. Составляющие цитоплазматической мембраны – белки и липиды. Как клеточная стенка, так и мембрана обладают полупроницаемыми способностями и выполняют транспортную функцию, пропуская внутрь клетки воду и необходимые для жизнедеятельности элементы питания, а также регулируя обмен веществ между клетками и со средой.

Протопласт растительной клетки включает в себя внутреннюю полужидкую среду мелкозернистой структуры ( цитоплазму ), состоящую из воды, органических соединений и минеральных солей, в которой находятся ядро – главная часть клетки – и другие органоиды . Впервые описал жидкое содержимое клетки и назвал его протоплазмой (1825–1827 г.) чешский физиолог, микроскопист Ян Пуркине. Органоиды являются постоянными клеточными структурами, выполняющими специфические, предназначенные только им функции. Кроме того, они отличаются между собой строением и химическим составом. Различают немембранные органоиды (рибосомы, клеточный центр, микротрубочки, микрофиламенты), одномембранные (вакуоли, лизосомы, комплекс Гольджи, эндоплазматическая сеть) и двумембранные (пластиды, митохрондрии).

Вакуоль (одна или несколько) – важнейшая составляющая протопласта, характерная только для растительных клеток. В молодых клетках присутствуют, как правило, несколько небольших вакуолей, но по мере роста и старения клетки, мелкие вакуоли сливаются в одну большую (центральную) вакуоль. Она представляет собой ограниченный мембраной (тонопластом) резервуар с находящимся внутри него клеточным соком. Основной компонент клеточного сока – это вода (70–95%), в которой растворены органические и неорганические соединения: соли, сахара (фруктоза, глюкоза, сахароза), органические кислоты (щавелевая, яблочная, лимонная, уксусная и пр.), белки, аминокислоты. Все эти продукты являются промежуточным результатом метаболизма и временно накапливаются в вакуолях как запасные питательные вещества, чтобы в дальнейшем вторично участвовать в обменных процессах клетки. Также в клеточном соке присутствуют танины (дубильные вещества), фенолы, алкалоиды, антоцианы и различные пигменты, которые выводятся в вакуоль, изолируясь при этом от цитоплазмы. В вакуоли поступают и ненужные продукты жизнедеятельности клетки (отходы), например, щавелевокислый калий.

Благодаря вакуолям клетка обеспечивается запасами воды и питательных веществ (белков, жиров, витаминов, минеральных солей), а также в ней поддерживается осмотическое внутриклеточное давление (тургор). В вакуолях происходит расщепление старых белков и органелл.

Вторая отличительная особенность растительной клетки – присутствие в ней двумембранных органоидов – пластид. Открытие этих органоидов, их описание и классификация (1880 – 1883 г.) принадлежат немецким ученым – естествоиспытателю А. Шимперу и ботанику А. Мейеру. Пластиды представляют собой вязкие белковые тельца и разделяются на три основных типа: лейкопласты, хромопласты и хлоропласты. Все они под влиянием действия определенных факторов среды способны переходить из одного вида в другой.

Среди всех типов пластид наиболее важную роль выполняют хлоропласты: в них осуществляется процесс фотосинтеза. Эти органоиды отличаются зеленой окраской, что связано с наличием в их составе значительного количества хлорофилла – зеленого пигмента, поглощающего энергию солнечного света и синтезирующего органические вещества из воды и углекислого газа. Хлоропласты отмежевываются от цитоплазмы клетки двумя мембранами (внешней и внутренней) и имеют линзообразную овальную форму (длина составляет около 5–10 мкм, а ширина колеблется от 2 до 4 мкм). Кроме хлорофилла в хлоропластах присутствуют каротиноиды (вспомогательные пигменты оранжевого цвета). Количество хлоропластов в растительной клетке может варьироваться от 1–2-х (простейшие водоросли) до 15–20 штук (клетка листка высших растений).

Мелкие бесцветные пластиды лейкопласты встречаются в клетках тех органов растения, которые скрыты от действия солнечного света (корни или корневища, клубни, луковицы, семена). Форма их очень разнообразна (шаровидные, эллипсоидные, чашевидные, гантелевидные). Они осуществляют синтез питательных веществ (главным образом, крахмала, реже – жиров и белков) из моно- и дисахаридов. Под воздействием солнечных лучей лейкопласты имеют свойство превращаться в хлоропласты.

Хромопласты образуются в результате накопления каротиноидов и содержат значительное количество пигментов желтого, оранжевого, красного, бурого цвета. Они присутствуют в клетках плодов и лепестков, определяя их яркую окраску. Хромопласты бывают дисковидные, серповидные, зубчатые, шарообразные, ромбовидные, треугольные и пр. Участвовать в процессе фотосинтеза они не могут по причине отсутствия в них хлорофилла.

Двумембранные органоиды митохондрии представлены небольшими (несколько микронов в длину) образованиями чаще цилиндрической, но также гранулоподобной, нитевидной или округлой формы. Впервые обнаружены с помощью специального окрашивания и описаны немецким биологом Р. Альтманом как биопласты (1890 г.). Название митохондрий им дал немецкий патолог К. Бенда (1897 г.). Наружная мембрана митохондрии состоит из липидов и вдвое меньшего количества белковых соединений, она имеет гладкую поверхность. В составе внутренней мембраны преобладают белковые комплексы, а количество липидов не превышает третьей части от них. Внутренняя мембрана имеет складчатую поверхность, она образует гребневидные складки (кристы), за счет которых поверхность ее значительно увеличивается. Пространство внутри митохондрии заполнено более плотным, чем цитоплазма вязким веществом белкового происхождения – матриксом. Митохондрии очень чувствительны к условиям окружающей среды, и под ее влиянием могут разрушаться или менять форму.

Они выполняют очень сложную физиологическую роль в процессах обмена веществ клетки. Именно в митохондриях происходит ферментативное расщепление органических соединений (жирных кислот, углеводов, аминокислот), и, опять-таки под воздействием ферментов синтезируются молекулы аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), являющейся универсальным источником энергии для всех живых организмов. Митохондрии синтезируют энергию и являются, в сущности, «энергетической станцией» клетки. Количество этих органоидов в одной клетке непостоянно и колеблется в пределах от нескольких десятков до нескольких тысяч. Чем активнее жизнедеятельность клетки, тем большее количество митохондрий она содержит. В процессе деления клетки митохондрии также способны делиться путем образования перетяжки. Кроме того, они могут сливаться между собой, образуя одну митохондрию.

Аппарат Гольджи назван так по имени его первооткрывателя, итальянского ученого К. Гольджи (1897 г.). Органоид расположен вблизи ядра и представляет собой мембранную структуру, имеющую вид многоярусных плоских дисковидных полостей, расположенных одна над другой, от которых ответвляются многочисленные трубчатые образования, завершающиеся пузырьками. Основная функция аппарата Гольджи – это удаление из клетки продуктов ее жизнедеятельности. Аппарат имеет свойство накапливать внутри полостей секреторные вещества, включающие пектины, ксилозу, глюкозу, рибозу, галактозу. Система мелких пузырьков (везикул), расположенная на периферии этого органоида, выполняет внутриклеточную транспортную роль, перемещая синтезируемые внутри полостей полисахариды к периферии. Достигнув клеточной стенки или вакуоли, везикулы, разрушаясь, отдают им свое внутреннее содержимое. В аппарате Гольджи происходит также образование первичных лизосом.

Лизосомы были открыты бельгийским биохимиком Кристианом де Дювом (1955 г.). Они представляют собой небольшие тельца, ограниченные одной защитной мембраной и являются одной из форм везикул. Содержат более 40 различных гидролитических ферментов (гликозидаз, протеиназ, фосфатаз, нуклеаз, липаз и пр.), расщепляющих белки, жиры, нуклеиновые кислоты, углеводы, в связи с чем участвуют в процессах разрушения отдельных органоидов или участков цитоплазмы. Лизосомы выполняют важную роль в защитных реакциях и внутриклеточном питании.

Рибосомы – это очень мелкие немембранные органоиды близкой к шаровидной или эллипсоидной формы. Формируются в ядре клетки. Из-за маленьких размеров они воспринимаются как «зернистость» цитоплазмы. Некоторая часть их находится в свободном состоянии во внутренней среде клетки (цитоплазме, ядре, митохондриях, пластидах), остальные же прикреплены к наружным поверхностям мембран эндоплазматической сети. Количество рибосом в растительной клетке относительно невелико и составляет в среднем около 30000 шт. Рибосомы располагаются поодиночке, но иногда могут образовывать и группы – полирибосомы (полисомы). Этот органоид состоит из двух различных по величине частей, которые могут существовать порознь, но в момент функционирования органоида объединяются в одну структуру. Основная функция рибосом – синтез молекул белка из аминокислот.

Цитоплазму растительной клетки пронизывает огромное множество ультрамикроскопических жгутов, разветвленных трубочек, пузырьков, каналов и полостей, ограниченных трехслойными мембранами и образующих систему, известную как эндоплазматическая сеть (ЭПС). Открытие этой системы принадлежит английскому ученому К. Портеру (1945 г.). ЭПС находится в контакте со всеми органоидами клетки и составляет вместе с ними единую внутриклеточную систему, осуществляющую обмен веществ и энергии, а также обеспечивающую внутриклеточный транспорт. Мембраны ЭПС с одной стороны связаны с наружной цитоплазматической мембраной, а с другой – с наружной оболочкой ядерной мембраны.

По своему строению ЭПС неоднородна, различают два её типа: гранулярную, на мембранах которой расположены рибосомы и агранулярную (гладкую) – без рибосом. В рибосомах гранулярной сети происходит синтез белка, который затем поступает внутрь каналов ЭПС, а на мембранах агранулярной сети синтезируются углеводы и липиды, также поступающие затем в каналы ЭПС. Таким образом, в каналах и полостях ЭПС происходит накопление продуктов биосинтеза, которые затем транспортируются к органоидам клетки. Кроме того, эндоплазматическая сеть разделяет цитоплазму клетки на изолированные отсеки, обеспечивая тем самым отдельную среду для различных реакций.

Ядро представляет собой самый крупный клеточный органоид, ограниченный от цитоплазмы чрезвычайно тонкой и эластичной двумембранной ядерной оболочкой и является наиважнейшей частью живой клетки. Открытие ядра растительной клетки принадлежит шотландскому ботанику Р. Брауну (1831 г.). В молодых клетках ядро размещено ближе к центру, в старых – смещается к периферии, что связано с образованием одной большой вакуоли, занимающей значительную часть протопласта. Как правило, в растительных клетках имеется лишь одно ядро, хотя случаются двухъядерные и многоядерные клетки. Химический состав ядра представлен белками и нуклеиновыми кислотами.

Ядро содержит значительное количество ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), выполняющей роль носителя наследственных свойств. Именно в ядре (в хромосомах) хранится и воспроизводится вся наследственная информация, которая определяет индивидуальность, особенности, функции, признаки клетки и всего организма в целом. Кроме того, одним из наиболее важных предназначений ядра является управление обменом веществ и большинством процессов, происходящих в клетке. Информация, поступающая из ядра, определяет физиологическое и биохимическое развитие растительной клетки.

Внутри ядра находятся от одного до трех немембранных мелких телец округлой формы – ядрышек, погруженных в бесцветную, однородную, гелеобразную массу – ядерный сок (кариоплазму). Ядрышки состоят, главным образом, из белка; 5% их содержания составляет РНК (рибонуклеиновая кислота). Основная функция ядрышек – синтез РНК и формирование рибосом.

Клеточные органоиды: их строение и функции.

Строение растительной клетки : целлюлозная оболочка, мембрана, цитоплазма с органоидами, ядро, вакуоли с клеточным соком.

Наличие пластид — главная особенность растительной клетки.

Функции клеточной оболочки — определяет форму клетки, защищает от факторов внешней среды.

Плазматическая мембрана — тонкая пленка, состоит из взаимодействующих молекул липидов и белков, отграничивает внутреннее содержимое от внешней среды, обеспечивает транспорт в клетку воды, минеральных и органических веществ путем осмоса и активного переноса, а также удаляет продукты жизнедеятельности.

Цитоплазма — внутренняя полужидкая среда клетки, в которой расположено ядро и органоиды, обеспечивает связи между ними, участвует в основных процессах жизнедеятельности.

Эндоплазматическая сеть — сеть ветвящихся каналов в цитоплазме. Она участвует в синтезе белков, липидов и углеводов, в транспорте веществ. Рибосомы — тельца, расположенные на ЭПС или в цитоплазме, состоят из РНК и белка, участвуют в синтезе белка. ЭПС и рибосомы — единый аппарат синтеза и транспорта белков.

Митохондрии — органоиды, отграниченные от цитоплазмы двумя мембранами. В них окисляются органические вещества и синтезируются молекулы АТФ с участием ферментов. Увеличение поверхности внутренней мембраны, на которой расположены ферменты за счет крист. АТФ — богатое энергией органическое вещество.

Пластиды (хлоропласты, лейкопласты, хромопласты), их содержание в клетке — главная особенность растительного организма. Хлоропласты — пластиды, содержащие зеленый пигмент хлорофилл, который поглощает энергию света и использует ее на синтез органических веществ из углекислого газа и воды. Отграничение хлоропластов от цитоплазмы двумя мембранами, многочисленные выросты — граны на внутренней мембране, в которых расположены молекулы хлорофилла и ферменты .

Комплекс Гольджи — система полостей, отграниченных от цитоплазмы мембраной. Накапливание в них белков, жиров и углеводов. Осуществление на мембранах синтеза жиров и углеводов.

Лизосомы — тельца, отграниченные от цитоплазмы одной мембраной. Содержащиеся в них ферменты ускоряют реакцию расщепления сложных молекул до простых: белков до аминокислот, сложных углеводов до простых, липидов до глицерина и жирных кислот, а также разрушают отмершие части клетки, целые клетки.

Вакуоли — полости в цитоплазме, заполненные клеточным соком, место накопления запасных питательных веществ, вредных веществ; они регулируют содержание воды в клетке.

Ядро — главная часть клетки, покрытая снаружи двух мембранной, пронизанной порами ядерной оболочкой. Вещества поступают в ядро и удаляются из него через поры. Хромосомы — носители наследственной информации о признаках организма, основные структуры ядра, каждая из которых состоит из одной молекулы ДНК в соединении с белками. Ядро — место синтеза ДНК, и-РНК, р-РНК.

Строение животной клетки

Наличие наружной мембраны, цитоплазмы с органоидами, ядра с хромосомами.

Наружная, или плазматическая, мембрана — отграничивает содержимое клетки от окружающей среды (других клеток, межклеточного вещества), состоит из молекул липидов и белка, обеспечивает связь между клетками, транспорт веществ в клетку (пиноцитоз, фагоцитоз) и из клетки.

Цитоплазма — внутренняя полужидкая среда клетки, которая обеспечивает связь между расположенными в ней ядром и органоидами. В цитоплазме протекают основные процессы жизнедеятельности.

Органоиды клетки :

1) эндоплазматическая сеть (ЭПС) — система ветвящихся канальцев, участвует в синтезе белков, липидов и углеводов, в транспорте веществ в клетке;

2) рибосомы — тельца, содержащие рРНК, расположены на ЭПС и в цитоплазме, участвуют в синтезе белка. ЭПС и рибосомы — единый аппарат синтеза и транспорта белка;

3) митохондрии — «силовые станции» клетки, отграничены от цитоплазмы двумя мембранами. Внутренняя образует кристы (складки), увеличивающие ее поверхность. Ферменты на кристах ускоряют реакции окисления органических веществ и синтеза молекул АТФ, богатых энергией;

4) комплекс Гольджи — группа полостей, отграниченных мембраной от цитоплазмы, заполненных белками, жирами и углеводами, которые либо используются в процессах жизнедеятельности, либо удаляются из клетки. На мембранах комплекса осуществляется синтез жиров и углеводов;

5) лизосомы — тельца, заполненные ферментами, ускоряют реакции расщепления белков до аминокислот, липидов до глицерина и жирных -.кислот, полисахаридов до моносахаридов. В лизосомах разрушаются отмершие части клетки, целые и клетки.

Клеточные включения — скопления запасных питательных веществ: белков, жиров и углеводов.

Ядро — наиболее важная часть клетки. Оно покрыто двухмембранной оболочкой с порами, через которые одни вещества проникают в ядро, а Другие поступают в цитоплазму. Хромосомы — основные структуры ядра, носители наследственной информации о признаках организма. Она передается в процессе деления материнской клетки дочерним клеткам, а с половыми клетками — дочерним организмам. Ядро — место синтеза ДНК, иРНК, рРНК.

Поясните, почему органоиды называют специализированными структурами клетки?

Ответ: органоиды называют специализированными структурами клетки, так как они выполняют строго определенные функции, в ядре хранится наследственная информация, в митохондриях синтезируется АТФ, в хлоропластах протекает фотосинтез и т.д.

Если у Вас есть вопросы по цитологии, то Вы можете обратиться за помощью к репетитору по биологии, он проконсультирует Вас в режиме онлайн.

Строение растительной клетки и ее функции

Мир растений: Freepick

Как строение растительной клетки обеспечивает ее жизнь, из чего она состоит и что содержит? Эта крохотная базовая структура каждого растительного организма отличается от животных клеток и способна сама создавать органические вещества. Познакомимся с уникальным творением природы.

Строение растительной клетки

Клетка растения — самая малая его структурная единица, а в некоторых случаях — единственная. Так, в природе растения бывают как многоклеточными, так и одноклеточными. К группе последних принадлежат многие водоросли, у которых всего одна клетка представляет собой полноценный живой организм.

В то же время многоклеточное растение — это не просто набор клеток, а единый организм, в котором есть различные ткани и органы, взаимодействующие друг с другом.

Существует базовое строение клетки растения, то есть те компоненты, которые всегда присутствуют в клетках данного типа. Основной состав растительной клетки таков:

оболочка (цитоплазматическая мембрана и стенка клетки);
цитоплазма, в которой находится ядро, митохондрии (энергетические станции клетки), хлоропласты (зеленые пластиды, с помощью которых происходит фотосинтез), вакуоли и другие органоиды.

Рассмотрим особенности строения растительной клетки подробнее.

Строение растительной клетки: Freepick

Растительная клетка: строение внешней части

В отличие от животных у растений каждая клетка отделена от окружающей среды двумя барьерами, а именно:

Прочная оболочка из целлюлозы, пектинов и лигнина (сложное полимерное соединение, вещество, характеризующее одеревеневшие стенки растительных клеток ) поддерживает форму клетки, а также служит надежной защитой от всего, что находится вокруг.
Плазматическая мембрана. Эта тончайшая часть составлена из белков и жиров, через нее транспортируется вода, минеральные и органические вещества. Она регулирует обмен между клеткой и средой.

Клетки растений внутри: цитоплазма

Внутри растительных клеток находится специфическое полужидкое вещество, которое называют цитоплазмой. Оно состоит из воды, веществ минеральной и органической природы.

В цитоплазме находятся и взаимодействуют друг с другом все органоиды. Таким образом, она поле для протекания всех биохимических процессов.

Клеточное строение растений: органоиды

Клетка живет и выполняет все свои функции благодаря органоидам — крошечным структурам с уникальным строением.

Главный органоид каждой клетки — ядро:

Снаружи его покрывают две мембраны, в которых есть поры. Через них в ядро могут проникать и выходить наружу разные вещества.
Внутри ядра спрятаны хромосомы, в которых содержится наследственная информация о признаках организма. Каждая хромосома — это одна молекула ДНК, связанная с белками.
В ядре также находятся крохотные ядрышки, которые синтезируют РНК для рибосом.

Кроме ядра, клетки растений содержат:

Эндоплазматическую сеть (ЭПС) — ветвящиеся каналы, расположенные в цитоплазме. Она необходима для синтеза белков, жиров и углеводов, транспорта веществ.
Рибосомы. Эти органоиды могут быть закреплены на ЭПС или располагаться в цитоплазме. В их составе есть РНК и белок, а сами они необходимы для синтеза белков. Вместе ЭПС и рибосомы — это синтетический аппарат по производству белков.
Митохондрии от цитоплазмы отделены двумя мембранами. В них происходит окисление органических веществ и синтез молекул АТФ. АТФ — соединение, которое клетки используют как источник энергии.
Уникальные органоиды — пластиды. Они могут быть бесцветными (лейкопласты) или содержать цветные пигменты (хромопласты). Самые известные пластиды из второй группы называются хлоропластами. В их структуре содержится зеленый пигмент хлорофилл, поглощающий энергию света и применяемый для синтеза углеводов из воды и углекислого газа. На такие чудеса способны только растения.
Комплекс Гольджи — система из полостей, которые от цитоплазмы отделяет одна мембрана. В нем накапливаются белки, жиры и углеводы, а также может происходить синтез веществ из последних двух групп.
Лизосомы. В этих одномембранных органоидах содержатся ферменты, ускоряющие реакции превращения сложных молекул в простые. В лизосомах белки могут превратиться в аминокислоты, сложные углеводы — в простые, жиры — в глицерин и жирные кислоты. Кроме того, лизосомы разрушают части клетки, которые отмерли.
Вакуоли. Еще один уникальный органоид, который наполняет клеточный сок и запасные питательные вещества. Также вакуоль может собирать вредные вещества. В молодых клетках вакуолей обычно несколько, они маленькие, а по мере роста клетки сливаются в одну большую вакуоль.

Размеры растительных клеток варьируются от одного до десятков тысяч микрометров, а вот их наполнение в большинстве случаев практически одинаково.

Растительная клетка: особенности и функции

Разнообразные растения: Freepick

Биологи не случайно поделили клетки на растительные и животные. Несмотря на схожесть, есть у них и заметные отличия. Растительная клетка уникальна благодаря тому, что:

В ее структуре есть вакуоли, которые содержат клеточный сок и разнообразные питательные и биологически активные вещества.
Такой клеточной стенки, как у растительных клеток, у животных нет, а клеточные стенки бактерий и грибов устроены по-другому.
Связи между клетками растения осуществляют специальные цитоплазматические мостики — плазмодесмы.
Только растительные организмы содержат пластиды. Это могут быть зеленые хлоропласты с хлорофиллом, лейкопласты двух видов (запасающие жиры или крахмал), хромопласты, содержащие яркие желто-красные пигменты.
В растительных клетках не содержатся центриоли (эти органоиды, принимающие участие в делении клетки, встречаются только у водорослей и животных).
Основное запасное вещество клетки растения — крахмал. Так называемый животных крахмал (гликоген) имеет такой же состав, но немного другую структуру.
Ткани в растениях не везде содержат межклеточное вещество, которое соединяет клетки между собой. В этих случаях происходит образование межклетников, которые содержат воздух. С их помощью происходит газообмен клетки с окружающей средой.

Остальные органоиды и компоненты у растительной и животной клетки очень похожи. Почему сформировались именно такие особенности строения клеток растений? Они обусловлены их образом жизни и тем, как растения питаются.

В большинстве своем растения известны неподвижным (прикрепленным) образом жизни: они не могут активно двигаться, чтобы находить новые источники питания или более благоприятные условия существования.

Выживают с помощью захвата воды и других необходимых веществ путем диффузии из окружающей среды, а также самостоятельно синтезируют углеводы в хлоропластах.

То есть функции растительной клетки таковы:

поддерживать процессы жизнедеятельности и обмена веществ;
синтезировать глюкозу из воды и углекислого газа, поглощенного из воздуха, а потом превращать ее в крахмал;
накапливать различные питательные вещества;
размножаться путем деления и передавать генетическую информацию дочерним клеткам.

Теперь вам известно не только строение растительной клетки, но и предназначение всех ее структурных компонентов. Природа создала совершенное творение: такая крошечная клетка бесперебойно работает, словно настоящая биохимическая лаборатория.

Уникальная подборка новостей от нашего шеф-редактора

Растительная клетка строение особенности (Таблица, схема)

Растительные клетки имеют некоторые характерные отличия от животных клеток – отсутствуют центриоли, имеется жесткая целюлозная клеточная стенка, пластиды и вакуоли.

1 — ядро; 2 — ядерная оболочка; 3 — ядерная пора; 4 — ядрышко; 5 — хроматин; 6 — ядерный сок; 7— стенка клетки; 8 — плазмалемма; 9 — плазмодесмы; 10 — эндоплазматическая гладкая сеть; 11 — то же, гранулярная; 12 — митохондрии: 13 — рибосомы; 14 — лизосомы; 15 — хлоропласт, 16 — аппарат Гольджи; 17 — гиалоплазма; 18 — тонопласт; 19— вакуоль с клеточным соком.

Таблица строение растительной клетки

Особенности строения растительной клетки

Ядро (в прокариотической клетке отсутствует)

— окружено двухслойной мембраной с порами

— комплекс молекул ДНК и белка (перед делением он образует хромосомы)

— ядрышки – комплекс: белок + РНК + ДНК, их может быть до 10 штук

1. В ядре находится генетический материал (ДНК, образующая хромосомы), который содержит инструкции, определяющие характеристики и функции клетки. Хромосомы можно наблюдать только во время деления клетки.

2. Управляет обменом веществ клетки, определяя, какие белки и в каком количестве должны быть синтезированы.

Цитоплазма растительной клетки

Вязкая субстанция, состоит из воды и растворенных веществ, таких как аминокислоты и сахара. Она поддерживает различные органеллы (например, митохондрии, рибосомы), осуществляющие жизненно важные метаболические реакции (например, дыхание).

2. Механические функции.

Двойной слой липидов с включениями белка; На внешнем слое – гликока-ликс (углеводная часть)

1. Ограничивает содержимое клетки от окружающей среды.

2. барьер для вредных веществ

3. белки-«пропускают» ионы из клетки и в клетку

4. гликокаликс-рецепторы, которые «узнают» различные вещества.

Эндоплазматическая сеть (ретикулум) = ЭПС, ЭПР

Цистерны – уплощенные мембранные мешочки в виде трубочек и пластинок ЭР с рибосомами -шероховатый (ШЭР), без рибосом – гладкий (ГЭР)

ШЭР – на рибосомах синтезируется белок, по цистернам он транспортируется. ГЭР – место синтеза липидов

— находятся на ШЭР или свободны; состав: белок + РНК

Место синтеза белка

Окружены оболочкой из двух мембран, внутри образует кристы. Внутренняя среда (матрикс) содержит гранулы АТФ, кольцевую ДНК и некоторое количество рибосом

Энергетический центр клетки (здесь содержится АТФ и происходит высвобождение и связывание энергии)

Стопка цистерн образует диктиосому. На одном конце стопки цистерн образуются, на другом постоянно отделяются в виде пузырьков.

Место синтеза или активации большинства ферментов, транспортирующихся в пузырьках. Место синтеза специфических секретов клетки (мускус и т.д.). Место образования лизосом.

Простой сферический мешочек, заполненный пищеварительными (расщепляющими) ферментами.

Участвуют в клеточном пищеварении, распаде продуктов жизнедеятельности клетки, а также самоуничтожении клетки.

Капли, зерна различных веществ

Целлюлозная клеточная стенка

Плотная структура, состоящая из целлюлозы; имеет поры.

Наличие целлюлозной клеточной стенки означает, что растительные клетки поддерживают постоянную форму;

Целлюлозная клеточная стенка обеспечивает механическую поддержку (содержимое клетки создает тургорное давление) и защиту от возможного повреждения при осмотическом поступлении воды в клетку. Клеточная стенка проницаема для воды и растворенных веществ.

Мешок, образованный одинарной мембраной, содержит клеточный сок, обеспечивающий тургорное давление.

Благодаря присутствию вакуоли растительные клетки могут иметь крупный размер – зачастую 60 мкм (или 0.06 мм) в диаметре

Место хранения различных веществ – ионы и молекулы; иногда выполняет роль лизосом.

Пластиды растительной клетки:

Оболочка из двух мембран, граны (стопки мембран, содержат хлорофилл), ламеллы, ДНК, включения (капли масла, зерна крахмала), рибосомы, строма (внутренняя студенистая среда)

Хлоропласты содержат пигмент хлорофилл (поглощает свет) и ферменты, необходимые для выработки глюкозы путем фотосинтеза.

Место, где происходит фотосинтез

1. Хлоропласты (зеленые)

1. двумембранные органеллы

2. внутри строма расположены тиллакойды → граны

3. в строме: ДНК, рибосомы, белки, углеводы, жиры

4. находятся во всех зеленых участках растений

5. пигменты сосредоточены в мембранах тиллакойдов

В тиллакойдах проходит световая фаза фотосинтеза:

— поглощение света молекулами хлорофилла α и дополнительного пигмента

— трансформации энергии света в хим. энергию АТФ и востанавл. НАДФ)

В строме – темновая фаза:

— получение орг. веществ с использованием энекргии световой фазы в виде АТФ и НАДФ)

2. Хромопласты (красные, желтые)

1. пластиды желтого, оранжевого и красного цвета.

2. отсутствуют граны.

3. Форма: дисковидная, шаровидная, игловидная, палочковидная

4. Пигменты – каротинойды: желто – красный (каротин), желтый – ксантофил

5. Локализация: клетки лепестков цветов, зрелые окрашенные плоды, некоторые корнеплоды, осенние листья

— окраска цветка и плода

— синтез некоторых витаминов и места синтеза и локализации многих пигментов

3. Лейкопласты (белые)

1. бесцветные пластиды без пигментов

2. Двумембранная пластида с редко расположенными одиночными тиллакойдами.

3. На внутренней мембране – выросты (кармашки), в которых возникают центра крахмала образования.

4. Форма – округлая ,яйцевидная, палочкообразная.

5. Локализация – части растений, скрытые от солнечного цвета, где откладываются запас. пит. веществ (клубни, корневища, луковицы, семена)

6. Лейкопласты → хлоропласты,

Накопление запаса питательных веществ. Амилопласты содержат крахмал, протеинопласты содержат белки, олеопласты содержат жиры.

_______________

Источник информации: Биология в таблицах и схемах / Спб. — 2004.

Органоиды клетки: строение и функции

Содержание:

Все живые организмы на Земле состоят из клеток:

одноядерных и многоядерных,
сложных и простых,
эукатиотических и прокариотических.

Прокариоты или доядерные организмы не содержат оформленного ядра и устроены довольно просто. Это бактерии и сине-зеленые водоросли. Считается, что они первыми появились на Земле. Клетки эукариот устроены сложнее.

Органоиды и их функции

Эукариотическая клетка содержит ядро, цитоплазму (внутреннее жидкое содержимое) и цитоплазматическую мембрану. Это три основных, но не единственных составляющих клетки. Ее размеры измеряются в мкм (микрометры), одна единица которой равна миллионной доле метра. Размер животной клетки составляет 10-40 мкм, растительной – 100-200 мкм.

Эукариотическая клетка устроена сложно. Это живая «фабрика», где происходят различные обменные процессы. Они идут за счет внутренних структур клетки или органоидов.

Если классифицировать органоиды, то получится такая схема:

Одномембранные органоиды

Сформировались в ходе эволюции за счет впячивания внутрь наружной мембраны и отпочковывания (отделения) ее участков. К этой группе органоидов относится

1. Эндоплазматическая сеть. Это система мембран, которые похожи на крошечные цистерны.

Их общая полость не сообщается с цитоплазмой. Сеть бывает двух видов: гладкая и шероховатая. На шероховатой со стороны цитоплазмы расположены рибосомы, которые синтезируют белки. От сети отделяются пузырьки с белками и переносятся в комплекс Гольджи. В гладкую встроены ферменты, синтезирующие липиды (жиры).

2. Аппарат Гольджи. Большая часть синтезируемых в клетке веществ поступает в аппарат или комплекс Гольджи. Это особая система сложенных стопочкой мембранных цистерн, где идет сортировка белков. Часть из них встраивается в мембрану, другая часть – экспортируется из клетки. Дополнительно на стенках мембран синтезируются липиды и углеводы. Здесь же происходит синтез клеточных органелл, которые называют лизосомами.

3. Лизосомы – это мембранные пузырьки, содержащие ферменты. Они способны расщеплять белки, жиры, сложные углеводы (полисахара). Внутри лизосом кислая среда, за счет чего и идут процессы пищеварения. Происходит разложение отработанных компонентов клетки, а также веществ, поглощенных в результате пиноцитоза и фагоцитоза.

4. Вакуоли представляют собой особые полости, в которых содержится клеточный сок. В этих органоидах происходит накопление питательных веществ и вредных продуктов метаболизма. Благодаря вакуолям поддерживается водный баланс клетки. В клетках растений есть крупная центральная вакуоль, которая занимает почти весь клеточный объем. Она поддерживает осмотическое давление.

Двумембранные органоиды

Это следующие органоиды:

1. Ядро – хранилище наследственного материала клетки. Благодаря ядру, каждая клетка тела производит себе подобные клетки. Ядро представляет собой крупный органоид до 6-7 мкм в диаметре. Оно покрыто двухслойной ядерной оболочкой, в которой находятся ядерные поры. С их помощью налажена связь с цитоплазмой и происходит обмен соединениями. В ядре содержатся ядрышки, где синтезируются р-РНК. Здесь находятся нити хромосом (ДНК) – основного наследственного вещества клетки. Хромосомы состоят из участков – генов, каждый из которых «отвечает» за определенные признаки клетки.

2. Митохондрии по-другому называют «маленькими силовыми станциями». Они отделены от цитоплазмы двухслойной мембраной. Наружный слой защищает органоид от внешней среды, а внутренний образует полости и ходы (кристы). Здесь происходит окисление органических веществ, идет синтез энергетического соединения АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты). При ее распаде выделяется значительное количество энергии, которая необходима клетке. Митохондрий много в молодых, растущих клетках. С возрастом их количество уменьшается.

3. Пластиды – органоиды, характерные для растительных клеток. У высших растений их количество колеблется в пределах 10- 200 штук размером 3-10 мкм. Различают три вида пластид:

бесцветные – лейкопласты;
окрашенные в зеленый цвет – хлоропласты;
окрашенные в красные, желтые, оранжевые цвета – хромопласты.

Они могут превращаться друг в друга: лейкопласты, накопившие хлорофилл, превращаются в хлоропласты. Если в хлоропластах накапливаются красные или бурые пигменты, они переходят в хромопласты.

Наиболее важны хлоропласты, в составе которых содержится зеленый пигмент хлорофилл. Благодаря нему идет процесс фотосинтеза – самый важный процесс в природе, когда из простых неорганических соединений строится органическое вещество глюкоза.

Снаружи хлоропласт покрыт двумя белково-липидными мембранами, а во внутренней полужидкой среде находятся свои рибосомы, ДНК и РНК, жировые включения, зерна крахмала. Также есть граны и мембранные каналы, на которых и происходит процесс фотосинтеза. Хлоропласты пассивно перемещаются внутри клетки, обычно находятся на самой освещенной стороне.

Клетки эукариот получили сложное строение в процессе эволюции. В них содержится множество органоидов, и происходят сложные биохимические процессы. Каждая клетка, являясь единицей всего живого, принимает участие в работе целого организма. Каждой клеточке предназначена определенная роль, которую она добросовестно выполняет. Благодаря такому строению любой многоклеточный организм уникален и работает «как часы».

Растительная клетка — строение и функции органоидов, сравнительная характеристика с животной клеткой

— основа любого зеленого организма. Первые открытия о ее существовании сделали еще ученые XVII в. Сегодня любой человек, даже далекий от углубленных знаний биологии и не имеющий под рукой микроскопа, может увидеть ее на примере привычных продуктов питания. Самым ярким в этом плане является апельсин, мякоть которого имеет очень четкое клеточное строение. Но это — не самая мелкая часть растений. Она также имеет свой состав, который включает огромное количество органелл. Каждая из них выполняет свою функцию и обеспечивает жизнь растению.

Строение растительной клетки

Растительная клетка включает в своем составе такие органеллы:

Ядро;
Ядрышко;
Аппарат Гольджи;
Микротрубочки;
Пластиды;
Лизосомы;
Хлоропласты;
Лейкопласты;
Хромопласты;
Митохондрии;
Рибосомы;
Вакуоль;
Эндоплазматическая сеть.

Рис. 1 Строение растительной клетки

Чем растительная клетка отличается от животной?

Основной строительный элемент растений и других живых организмов имеет свои отличия. Главные из них заключаются в следующем:

В составе растительной базовой ячейки имеется вакуоль.
Отличается состав клеточных стенок — у растений он включает пектиновые вещества, целлюлозу, лигнин.
В растительных организмах функцию связующего элемента между клетками выполняет плазмодесма, или поры стенок.
Только в составе растений имеются пластиды, а вот центриоли отсутствуют.

Функции органоидов растительной клетки

Наглядно сравнить разные функции и устройство строительных ячеек растений поможет таблица 1.
Таблица 1 Функции органоидов растительной клетки

Органеллы клетки

Более понятно будет строение клетки и сложность этого базового компонента, если детально разобраться во всех элементах ее структуры.

Ядро — это самая значительная часть зеленых организмов. Именно на него возлагается вся ответственность за любые процессы, происходящие внутри ячейки. Уникальная роль этой органеллы в том, что посредством нее передается наследственная информация.

Важно! Есть также и другой способ генетической наследственности — цитоплазматический, но он отличается меньшими объемами “хранения памяти”.

Привычно одна ячейка имеет только одно ядро, хотя были зафиксированы и клетки, в которых насчитывалось несколько ядер. Диаметр этого компонента варьируется в пределах 5-20 мкм. По форме центральный элемент может быть сферическим, дисковидным, удлиненным. Внешняя поверхность вскрыта ядерной оболочкой, которая отграничивает эту органеллу от других. Ее химический состав включает полисахариды, целлюлозу , пектин, лигнин и белки. Нет стабильности и в отношении расположения ядра внутри. В молодой клетке эта органелла находится ближе к центру. По мере взросления смещается к стенкам, и ядро замещается вакуолью. Химическая основа ядра — комбинация белков и нуклеиновых кислот. Обмен веществ осуществляется посредством тонопласта — тонкой пленочной мембраны. Остальное внутреннее пространство клетки вокруг ядра заполнено цитоплазмой — бесцветным веществом высокой степени вязкости. В ней же содержатся и остальные органоиды.

Ядрышко

Ядрышко, по сути, является ничем иным, как производным органоидом от хромосомы. Главная функция этого компонента — организация единиц рибосом.

Важно! Если на растение попадает чрезмерно большое количество солнечного света или ультрафиолета из другого источника, то под его воздействием ядрышко разрушается. Вместе с этим ядро утрачивает возможность деления.

Аппарат Гольджи

Комплекс Гольджи участвует в процессе накопления и выведения ненужных веществ. Форма его может быть различной — палочковой, дисковой или в виде зернышка.
Рис. 2 Лизосомы

Лизосомы

Лизосомы — это органоиды, которые не являются самостоятельными компонентами клеток. Они продуцируются в процессе функционирования комплекса Гольджи и эндоплазматической сети. Под микроскопом можно их легко узнать, так как это — пузырьки, различия между которыми заключаются только в размерах. Внутри пузырьков могут присутствовать различные компоненты — липазы, нуклеазы, протеазы. Главная функция этих клеточных включений — расщепление и преобразование поступивших в ячейку питательных элементов и их выведение. Таким образом, можно отметить сходство характеристики с основным назначением самостоятельной органеллы — комплекса Гольджи.

Микротрубочки

Микротрубочки — это белковые образования фибриллярной структуры прямолинейной формы, диаметром около 24 нм и с толщиной стенок не более 5 нм. По своему назначению они имеют сходство с мембраной, но размеры их меньше, и они могут формировать довольно сложные образования, к примеру, веретено деления ячейки для репродуктивной деятельности. Присутствуют микротрубочки в составе более сложных органоидов — центриолей и базальных телец, а также из них складывается структура ресничек и жгутиков.

Вакуоль

Вакуоль — это внутренняя полость клетки, наполненная соком. Ее размеры увеличиваются по мере развития растения, и, соответственно, роста клетки. Основу химического состава вакуоли представляют минеральные соли и органические вещества, сахара, белки, ферменты и пигменты.

Пластиды

Пластиды — это мелкие элементы клетки. Различают бесцветные пластиды и те, что имеют в своем химическом составе различные пигменты. Самые узнаваемые — зеленые, которые принимают непосредственное участие в процессе фотосинтеза.

Хлоропласты

Эти компоненты клетки имеют очень высокую чувствительность к свету за счет пигментов хлорофиллов. Как раз на них и приходится реакция фотосинтеза.

Лейкопласты

В лейкопластах происходит накопление питательных компонентов — жиров, крахмала, белков, что обеспечивает возможность жизнедеятельности клетки, ее развития, деления.

Хромопласты

В составе хромопластов присутствуют металлические соли и пигменты. Благодаря именно этим органеллам листва растений, их соцветия и плоды имеют ту или иную окраску.
Рис. 3 Строение митохондрии

Митохондрии

Благодаря митохондриям клетки, а соответственно и растения, способны дышать и развиваться. Эти органоиды также принимают активное участие в обмене веществ и образовании АТФ.

Рибосомы

В рибосомах, которые присутствуют в ядре, цитоплазме, пластидах и митохондриях, происходит синтез белка.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС)

Впервые этот органоид был обнаружен в 1945 г., когда К. Портер проводил свои исследования клеток с помощью электронного микроскопа. Это — полноценная система полостей и канальцев с хорошо развитым разветвлением. За счет наличия такого комплекса во много раз увеличивается полезная внутренняя поверхность клетки, что обеспечивает стабильному протеканию всех процессов, необходимых для жизни растения. Также к основному назначению ЭПС относят такие функции:

синтезирование белковых соединений;
транспортировка белков;
синтез полисахаридов и жиров.

Несмотря на свои мелкие размеры, растительная клетка представляет собой довольно сложный организм. И именно она и является базовой основой всех биологических организмов, обеспечивая их рост за счет своего деления.
Для более подробной информации смотрите видео:

Функции и строение органоидов клетки

Любой человек знает ещё со школы, что все живые организмы, как растения, так и животные, состоят из клеток. Но вот из чего состоят они сами — это известно отнюдь не каждому, а если всё-таки и известно, то не всегда хорошо. В данной статье мы рассмотрим строение растительных и животных клеток, разберёмся в их отличиях и сходствах.

Но сначала давайте разберёмся, что же вообще такое органоид.

Органоид — это орган клетки, осуществляющий какую-либо свою, индивидуальную функцию в ней, обеспечивая при этом её жизнеспособность, ведь без исключения каждый процесс, происходящий в системе, очень для этой системы важен. А все органоиды составляют систему. Органоиды ещё называют органеллами.

Растительные органеллы

Итак, рассмотрим, какие же органоиды имеются в растениях и какие именно функции они выполняют.

Ядро и цитоплазма

Ядро (ядерный аппарат) — один из самых важных органоидов. Оно отвечает за передачу наследственной информации — ДНК (дезоксирибонуклеиновую кислоту). Ядро — органелла округлой формы. У него есть подобие скелета — ядерный матрикс. Именно матрикс отвечает за морфологию ядра, его форму и размеры. Внутри ядра содержится ядерный сок, или кариоплазма. Она представляет собой достаточно вязкую, густую жидкость, в которой находятся маленькое ядрышко, формирующее белки и ДНК, а также хроматин, который реализует накопленный генетический материал.

Сам ядерный аппарат вместе с другими органоидами находится в цитоплазме — жидкой среде. Цитоплазма состоит из белков, углеводов, нуклеиновых кислот и прочих веществ, являющихся результатами производства других органоидов. Главная функция цитоплазмы — передача веществ между органоидами для поддержания жизни. Так как цитоплазма — это жидкость, то внутри клетки происходит незначительное движение органелл.

Мембранная оболочка

Мембранная оболочка, или плазмалемма, выполняет защитную функцию, оберегая органеллы от каких-либо повреждений. Мембранная оболочка представляет собой плёнку. Она не сплошная — оболочка имеет поры, через которые одни вещества входят в цитоплазму, а другие выходят. Складки и выросты мембраны обеспечивают прочное соединение клеток между собой. Защищена оболочка клеточной стенкой, это наружный скелет, придающий клетке особую форму.

Вакуоли

Вакуоли — это специальные резервуары для хранения клеточного сока. Он содержит в себе питательные вещества и продукты жизнедеятельности. Вакуоли накапливают его в процессе всей жизни клетки, подобные запасы необходимы в случае повреждений (редко) или же нехватки питательных веществ.

Аппарат, лизосомы и митохондрии

Аппарат, или комплекс Гольджи, — это органелла, предназначенная для выведения побочных, ненужных веществ за пределы мембранной оболочки.
Лизосома — органоид, окружённый специальной защитной мембраной. Внутри лизосомы всегда поддерживается кислотная среда. В её функции входит внутриклеточное переваривание макромолекул, превращение их в полезные вещества.
Митохондрии — своеобразные «энергостанции», имеют сферическую или эллипсоидную форму. Они обеспечивают клетку энергией. Процесс, происходящий в митохондриях, иногда называют «внутриклеточным дыханием». Эти органеллы, окисляя органические соединения, образуют АТФ (аденозинтрифосфат) — универсальный источник энергии для органоидов.

Хлоропласты, лейкопласты и хромопласты

Пластиды — двумембранные органоиды клетки, делящиеся на три вида — хлоропласты, лейкопласты и хромопласты:

Хлоропласты придают растениям зелёный цвет, они имеют округлую форму и содержат особое вещество — пигмент хлорофилл, участвующий в процессе фотосинтеза.
Лейкопласты — органеллы прозрачного цвета, отвечающие за переработку глюкозы в крахмал.
Хромопластами называют пластиды красного, оранжевого или жёлтого цвета. Они могут развиваться из хлоропластов, когда те теряют хлорофилл и крахмал. Мы можем наблюдать этот процесс, когда желтеют листья или созревают плоды. Хромопласты могут превратиться обратно в хлоропласты при определённых условиях.

Эндоплазматическая сеть

Эндоплазматическая сеть состоит из рибосом и полирибосом. Рибосомы синтезируются в ядрышке, они выполняют функцию биосинтеза белка. Рибосомные комплексы состоят из двух частей — большой и малой. Количество рибосом в пространстве цитоплазмы преобладающее.

Полирибосома — это множество рибосом, транслирующих одну большую молекулу вещества.

Органоиды животной клетки

Некоторые из органелл полностью совпадают с органоидами растительной, а некоторых растительных вообще нет в животных. Ниже приведена таблица сравнения особенностей строения.

Название органоида клетки	В растительной	В животной
Ядро и все его составляющие	Имеется; отличий нет	Имеется; отличий нет
Мембранная оболочка	Имеется; защищена клеточной стенкой снаружи	Имеется, клеточная стенка отсутствует
Цитоплазма	Имеется; отличий нет	Имеется; отличий нет
Вакуоли, пластиды	Имеются	Не имеются
Аппарат Гольджи, лизосомы и митохондрии	Имеются; отличий нет	Имеются; отличий нет
Пиноцитозный пузырёк	Не имеется	Имеется
Центриоли	Не имеются	Имеются

Разберёмся с последними двумя:

Центриоли — не до конца изученная органелла. Её функции до сих пор остаются загадкой, предполагается, что они определяют полюс животной клетки при её делении (размножении).
Пиноцитозный пузырёк — временная органелла, образующаяся во время пиноцитоза, процесса захвата капельки жидкости клеточной поверхностью. Сначала образуется пиноцитозный канал, от которого отходят пиноцитозные пузырьки. Пиноцитозный пузырёк предназначен для транспортировки полученного извне вещества, он движется, «гуляет» по цитоплазме до последующей переработки.

Можно сказать, что строение животной и растительной клеток различно потому, что растения и животные имеют различные формы жизни. Так, органоиды растительной клетки лучше защищены, потому что растения недвижимы — они не могут убежать от опасности. Пластиды имеются в растительной клетке, обеспечивая растению ещё один вид питания — фотосинтез. Животным же в силу их особенностей питание посредством переработки солнечного света совершенно ни к чему. А потому и ни одного из трёх видов пластидов в животной клетке быть не может.