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.