Конспект урока: Многообразие клеток. Обмен веществ и энергии в клетке

Прокариотические клетки

В настоящее время различают два основных типа организации клеток: прокариотические и эукариотические.

Прокариотические клетки были первыми живыми организмами, появившимися на Земле, они имеют наиболее простое строение.

Бактерии и археи выделяются в рангах разных надцарств (доменов) , они отличаются между собой многими биохимическими процессами и, как считается, имеют разные эволюционные пути. Кроме них, третьим надцарством являются эукариоты.

Рис. 1. Прокариотическая клетка

Клетки прокариотического типа мельче клеток эукариот. У них нет ядра, настоящих мембранных органелл, клеточного центра. У ряда групп бактерий есть впячивания цитоплазматической мембраны, которые выполняют различные функции за счёт локализации на них тех или иных ферментов. У цианобактерий есть фотосинтетические мембраны (везикулы, тилакоиды, хроматофоры), образованные из клеточной мембраны. Они могут сохранять с ней связь, а могут быть и обособленными.

Генетический материал прокариот находится в цитоплазме. Основной его объём сосредоточен в  нуклеоиде — кольцевой молекуле ДНК, в одном месте прикреплённой к цитоплазматической мембране. Она не связана с белками гистонами, как у эукариот. В прокариотических клетках по-другому регулируется реализация генетической информации. Кроме нуклеоида есть ещё плазмиды (мелкие кольцевые молекулы ДНК). Почти вся ДНК транскрибируется (в то время как у эукариот обычно менее половины).

Прокариоты почти всегда гаплоидны. Новые клетки образуются путём бинарного деления, перед этим нуклеоид удваивается. У прокариот нет процессов митоза и мейоза.

Их рибосомы мельче, чем эукариот. Цитоплазма прокариот почти неподвижна. Не характерно амёбоидное движение.

Есть автотрофы и гетеротрофы. Автотрофный способ питания осуществляется не только путём фотосинтеза, но и за счёт хемосинтеза (энергия поступает не от солнечного света, а от химических реакций окисления различных веществ).

Согласно симбиотической гипотезе, в процессе эволюции от внедрившихся в другую клетку определённых групп прокариотических клеток произошли митохондрии и пластиды.

Клетки бактерий отличаются разнообразной формой (палочковидные, округлые, извитые и др.). У них есть сложная клеточная оболочка (состоящая из клеточной стенки, капсулы, слизистого чехла), жгутики и ворсинки.

Большинство архей хемоавтотрофы. Археи не образуют спор и среди них нет паразитов.

Археи могут жить в самых сложных условиях, многим из них не нужен кислород для дыхания. Такие существа называют анаэробами . Описано не менее 100 видов архей. Их обнаруживают как в самых обычных местах, включая почву, океаны, болота, так и в 30 %-ном растворе поваренной соли в соляных озёрах, в сильнокислой среде, в кипящей воде на огромной глубине около подводных вулканов. Возможно, именно последняя группа архей — самая древняя ветвь живых существ на Земле.

Эукариотические клетки

Рис. 2. Растительная клетка

К эукариотическим организмам относят растения, животные и грибы.

 

Кроме характерных для прокариот и эукариот особенностей, клетки растений, животных, грибов обладают ещё целым рядом особенностей. Так, клетки растений содержат специфические органоиды — хлоропласты, которые обусловливают их

способность к фотосинтезу, тогда как у остальных организмов эти органоиды не встречаются.

Растительные клетки, как правило, содержат крупные вакуоли, наполненные клеточным соком. В клетках животных и грибов они также встречаются, но имеют совершенно иное происхождение и выполняют другие функции. Основным запасным веществом, встречающимся в виде твёрдых включений, у растений является крахмал, у животных и грибов — гликоген.

Рис. 3. Грибная клетка

Ещё одним отличительным признаком этих групп организмов является организация поверхностного аппарата : у клеток животных организмов клеточная стенка отсутствует, их плазматическая мембрана покрыта лишь тонким гликокаликсом , тогда как у всех остальных она есть. Это целиком объяснимо, поскольку способ питания животных связан с захватом пищевых частиц в процессе фагоцитоза , а наличие клеточной стенки лишило бы их данной возможности. Химическая природа вещества, входящего в состав клеточной стенки, неодинакова у различных групп живых организмов: если у растений это целлюлоза, то у грибов — хитин.

Клетки растений содержат характерные только для них пластиды — хлоропласты, лейкопласты и хромопласты; они окружены плотной клеточной стенкой из целлюлозы, а также имеют вакуоли с клеточным соком. Все зелёные растения относятся к автотрофным организмам.

Рис. 4. Животная клетка

У клеток животных нет плотных клеточных стенок. Они окружены клеточной мембраной, через которую происходит обмен веществ с окружающей средой.

 

Клетки грибов покрыты клеточной стенкой, отличающейся по химическому составу от клеточных стенок растений. Она содержит в качестве основных компонентов хитин, полисахариды, белки и жиры. Запасным веществом клеток грибов и животных является гликоген.

Несмотря на большие различия во внешнем строении и принципах жизнедеятельности клеток, всегда надо помнить, что сходства между ними гораздо больше и все клетки на Земле являются дальними потомками какой-то одной предковой клетки.