Львів
C
» » Будова, функції та властивості клітини

Будова, функції та властивості клітини

Ціла плеяда видатних вчених минулого - Роберт Гук, Антоні ван Левенгук, Теодор Шванн, Матиасс Шлейден, своїми відкриттями в області вивчення природи підготували ґрунт для формування найважливішої галузі сучасної біологічної науки – цитології. Вона вивчає будову і властивості клітини, що є елементарним носієм життя на Землі. Фундаментальні знання, отримані в результаті розвитку науки про клітці, спонукали дослідників на створення таких дисциплін, як генетика, молекулярна біологія, біохімія.


Будова, функції та властивості клітини
Наукові відкриття, зроблені на них, повністю змінили обличчя планети й призвели до появи клонів, генномодифікованих організмів і штучного інтелекту. Наша стаття допоможе розібратися з основними методами цитологічних експериментів і з'ясувати будова і функції клітин.

Як вивчають клітку

Як і 500 років тому, світловий мікроскоп є головним приладом, який допомагає вивчати будову і властивості клітини. Звичайно, його зовнішній вигляд та оптичні характеристики не йдуть ні в яке порівняння з першими мікроскопами, створеними батьком і сином Янсенсами або Робертом Гуком у середині XVI століття. Роздільна здатність сучасних світлових мікроскопів збільшує розміри клітинних структур в 3000 разів. Растрові скануючі прилади можуть фіксувати зображення таких субмікроскопічних об'єктів, як бактерії або віруси, причому останні настільки малі, що навіть не є клітинами. В цитології активно використовують метод мічених атомів, а також прижиттєве вивчення клітин, завдяки яким з'ясовують особливості клітинних процесів.


Центрифугування

Щоб розділити клітинний вміст на фракції і вивчити властивості і функції клітини, цитології застосовують центрифугу. Вона працює за тим же принципом, що й однойменна частина в пральних машинах. Створюючи відцентрове прискорення, прилад розганяє клітинну суспензію, і оскільки всіх органел мають різну щільність, вони осідають пошарово. Внизу виявляються великі частини, такі як ядра, мітохондрії або пластиды, а у верхніх насадках ректифікаційної сітки центрифуги розташовуються микрофиламенты цитоскелета, рибосоми і пероксисома. Отримані шари поділяють, так зручніше вивчати особливості біохімічного складу органел.
Будова, функції та властивості клітини

Клітинна будова рослин

Властивості рослинної клітини багато в чому схожі на функції клітин тварин. Однак навіть школяр, розглядаючи в окуляр мікроскопа фіксовані препарати клітин рослин, тварин або людину, виявить риси відмінності. Це геометрично правильні контури, наявність щільної целюлозної оболонки і великих вакуолей, характерне для рослинних клітин. І ще одна відмінність, яка повністю виділяє рослини в групу автотрофних організмів, – присутність у цитоплазмі добре видимих овальних телець зеленого кольору. Це хлоропласти – візитна картка рослин. Адже саме вони здатні вловлювати світлову енергію, переводити її в енергію макроергічних зв'язків АТФ, а також утворювати органічні сполуки: крохмаль, білки і жири. Фотосинтез, таким чином, визначає автотрофные властивості клітини рослини.
Будова, функції та властивості клітини

Самостійний синтез трофічних речовин

Зупинимося на процесі, завдяки якому, за словами видатного російського вченого К. А. Тімірязєва, рослини грають в еволюції космічну роль. На Землі існує приблизно 350 тис. видів рослин, починаючи від одноклітинних водоростей начебто хлорели або хламидомонады і закінчуючи гігантськими деревами – секвої, досягають висоти 115 метрів. Всі вони поглинають вуглекислоту, перетворюючи її в глюкозу, амінокислоти, гліцерин і жирні кислоти. Ці речовини служать харчуванням не тільки самому рослині, але і використовуються організмами, які називаються гетеротрофами: грибами, тваринами і людиною. Такі властивості клітини рослин, як здатність до синтезу органічних сполук і утворення життєво важливої речовини – кисню, що підтверджують факт виключної ролі автотрофов для життя на Землі.
Будова, функції та властивості клітини

Класифікація пластид

Важко залишитися байдужим, споглядаючи феєрію фарб квітучих троянд або осіннього лісу. Забарвлення рослин обумовлена спеціальними органоидами – пластидами, характерними тільки для рослинних клітин. Можна стверджувати, що наявність спеціальних пігментів у їх складі впливає на функції хлоропластів, хромопластов і лейкопластов в обміні речовин. Органели, що містять зелений пігмент хлорофіл, зумовлюють важливі властивості клітини, які відповідають за процес фотосинтезу. Вони також можуть перетворюватися в хромопласты. Це явище ми спостерігаємо, наприклад, восени, коли зелене листя дерев стають золотими, фіолетовими або багряними. Лейкопласти можуть трансформуватися в хромопласты, наприклад, томати молочної стиглості дозрівають до оранжевого або червоного кольору. Вони здатні переходити і в хлоропласти, наприклад, поява зеленого кольору на шкірці картопляних бульб відбувається при їх тривалому зберіганні на світлі.
Будова, функції та властивості клітини

Механізм утворення рослинних тканин

Одна з відмінних рис клітин вищих рослин – це наявність твердою і міцною оболонки. Зазвичай вона містить макромолекули целюлози, лігніну або пектину. Стійкість і опір стисненню і інших механічних деформацій, виділяють рослинні тканини в групу найбільш жорстких природних конструкцій, здатних витримувати великі навантаження (згадаймо, наприклад, властивості деревини). Між клітинами виникає безліч цитоплазматичних тяжів, що проходять через отвори в оболонках, які, подібно пружним ниткам, зшивають їх між собою. Тому міцність і твердість - це основні властивості клітини рослинного організму.

Плазмолиз і деплазмолиз

Наявність перфорованих стінок, що відповідають за пересування води, мінеральних солей і фітогормонів, можна виявити завдяки явища плазмолізу. Помістимо рослинну клітину в гіпертонічний розчин кухонної солі. Вода з її цитоплазми буде дифундувати назовні, а в мікроскоп ми побачимо процес відшарування пристінкового шару гиалоплазмы. Клітка зіщулюється, її обсяг зменшується, тобто відбувається плазмолиз. Повернути вихідну форму можна, додавши на предметне скло кілька крапель води і створивши концентрацію розчину нижче, ніж у цитоплазмі клітини. Молекули Н 2 Про будуть через пори в оболонці надходити всередину, обсяг і внутрішньоклітинний тиск клітини збільшаться. Цей процес назвали деплазмолизом.
Будова, функції та властивості клітини

Специфіка будови і функцій клітин тварин

Відсутність у цитоплазмі хлоропластів, тонкі мембрани, позбавлені зовнішньої оболонки, дрібні вакуолі, що виконують в основному травні або видільні функції – все це відноситься до клітин тварин і людини. Їх різноманітний зовнішній вигляд і гетеротрофный спосіб харчування – ще одна відмітна риса. Багато клітини, що представляють собою окремі організми, або входять до складу тканин, здатні до активного руху. Це фагоцити та ссавців сперматозоїди, амеба, інфузорія-туфелька і т. д. Об'єднання клітин тварин в тканини здійснюється завдяки надмембранному комплексу – гликокаликсу. Він складається з гликолипидов і білків, пов'язаних з вуглеводами, і сприяє адгезії – злипання клітинних мембран між собою, що приводить до утворення тканини. Також в гликокаликсе відбувається позаклітинний травлення. Гетеротрофный спосіб харчування зумовлює присутність в клітинах цілого арсеналу травних ферментів, зосередженого в спеціальних органелах – лізосомах, які формуються в апараті Гольджи – обов'язкової одномембранной структурі цитоплазми. У клітинах тварин ця органелла представлена загальною мережею каналів і цистерн, а у рослин має вигляд численних відокремлених структурних одиниць. Як рослинні, так і тваринні соматичні клітини діляться мітозом, а гамети – мейозом.
Будова, функції та властивості клітини
Отже, ми встановили, що від особливостей мікроскопічного будови і функцій органел буде залежати те, якими властивостями володіють клітини різних груп живих організмів.