Клетка: границы, содержимое и наследственная информация
У всех клеток есть общие компоненты, но строение бактериальной, растительной и животной клеток нельзя смешивать.
Федеральная программа · базовый уровень · 5 класс
Организмы — тела живой природы
Этот урок раскрывает следующие элементы программы:
- Клетка и история её открытия; цитология
- Строение клетки под световым микроскопом
- Доядерные и ядерные организмы
- Микропрепарат кожицы лука
Что есть у каждой клетки
Плазматическая мембрана отделяет клетку от внешней среды и участвует в обмене веществами. Внутри находятся цитоплазма, наследственный материал (ДНК) и рибосомы, на которых синтезируются белки. Эти компоненты есть у клеток разных организмов, хотя их устройство и расположение могут различаться.
Клеточная стенка — не то же самое, что мембрана: она находится снаружи мембраны у растений и многих других организмов, придаёт форму и защиту. У животной клетки стенки нет. По одной схеме клетки нельзя судить обо всех клетках организма.
Чем отличаются клетки
У эукариот, в том числе у растений и животных, ДНК в основном находится в ядре, отделённом оболочкой. У бактерий оформленного ядра нет: их ДНК расположена в области цитоплазмы, называемой нуклеоидом. Поэтому подпись «ядро» на рисунке бактерии была бы ошибкой.
Хлоропласты есть у фотосинтезирующих клеток растения, например во многих клетках листа, но не у всех его клеток: клетки корня обычно их не имеют. Крупная центральная вакуоль характерна для многих зрелых растительных клеток. Митохондрии участвуют в клеточном дыхании и есть и у растений, и у животных.
Словарь урока
Определения с пояснением и примером
Прочитайте значение термина, затем проверьте его на конкретной ситуации. Оговорки отмечают границы школьной модели.
- Клетка
Наименьшая структурная и функциональная единица клеточных организмов, способная выполнять основные процессы жизнедеятельности. У многоклеточного организма клетки различаются по строению и работе.
Пример: Клетка кожицы лука имеет границу, цитоплазму и наследственный материал; она часть целого растения.
- Цитология
Раздел биологии, который изучает клетки: их строение, работу, деление и взаимодействие. Название науки не означает, что любую деталь клетки можно увидеть в школьный микроскоп.
Пример: Сравнение клеток растения и бактерии — один из вопросов цитологии.
- Плазматическая мембрана
Тонкая граница клетки, отделяющая её внутреннее содержимое от внешней среды и участвующая в регулируемом переносе веществ. Она есть и у растений, и у животных, и у бактерий.
Пример: При приготовлении препарата кожицы лука клеточная мембрана находится внутри клеточной стенки.
Важно: Мембрана не является жёсткой стенкой и не одинаково пропускает все вещества.
- Клеточная стенка
Расположенная снаружи плазматической мембраны прочная структура, которая поддерживает форму клетки. Стенки растений в основном содержат целлюлозу; стенки бактерий устроены иначе. У клеток животных стенки нет.
Пример: На микропрепарате кожицы лука границы соседних клеток хорошо видны благодаря стенкам.
- Цитоплазма
Внутреннее содержимое клетки между плазматической мембраной и ядром у ядерных клеток; включает водную среду и клеточные структуры. В ней протекают многие реакции обмена веществ.
Пример: На схеме клетки цитоплазма окружает ядро и другие структуры.
- Ядро
Окружённая оболочкой структура эукариотической клетки, где находится большая часть её ДНК. Ядро участвует в хранении и использовании наследственной информации.
Пример: У клетки кожицы лука ядро может стать видимым после подходящего окрашивания.
Важно: У бактерий оформленного ядра нет; зрелые эритроциты млекопитающих также не имеют ядра, хотя происходят от ядерных клеток.
- ДНК
Дезоксирибонуклеиновая кислота — молекула, в последовательности частей которой записана наследственная информация клетки. Эта информация нужна для образования молекул, участвующих в строении и работе организма, и передаётся при делении клеток.
Пример: ДНК есть и у клетки лука, и у бактерии, но расположена и организована в их клетках по-разному.
- Нуклеоид
Область цитоплазмы клетки бактерии, где находится основная часть её ДНК. В отличие от ядра эта область не окружена собственной мембраной.
Пример: На схеме бактерии ДНК подписывают внутри нуклеоида, а не внутри ядра.
- Доядерные организмы (прокариоты)
Организмы, клетки которых не имеют ограниченного мембраной ядра. К прокариотам относят бактерий и архей; их ДНК находится в области цитоплазмы, а не в оформленном ядре.
Пример: На рисунке бактерии ДНК находится в области цитоплазмы, а не внутри ядра.
- Ядерные организмы (эукариоты)
Организмы, клетки которых на большинстве стадий развития содержат ядро, отделённое от цитоплазмы оболочкой. К эукариотам относятся растения, животные, грибы и многие одноклеточные.
Пример: У клетки кожицы лука есть ядро; лук относится к ядерным организмам.
- Вакуоль
Ограниченное мембраной пространство внутри клетки, содержащее жидкость с растворёнными веществами. У многих зрелых клеток растений крупная центральная вакуоль занимает значительную часть объёма.
Пример: На схеме зрелой клетки листа большая центральная вакуоль оттесняет часть цитоплазмы к краю.
- Хлоропласт
Органоид фотосинтезирующих эукариотических клеток, в котором происходит фотосинтез. Хлоропласты есть у многих клеток зелёных частей растения, но не у всех его клеток.
Пример: Клетки зелёного листа часто имеют хлоропласты, а клетки подземной чешуи луковицы обычно нет.
- Органоид
Постоянная специализированная структура клетки, выполняющая определённую работу. Строение органоидов различается; не каждый органоид можно увидеть в обычный школьный световой микроскоп.
Пример: Хлоропласт участвует в фотосинтезе, а митохондрия — в процессах клеточного дыхания.
- Митохондрия
Органоид ядерной клетки, в котором проходят важные этапы клеточного дыхания и образуется пригодная для клеточной работы энергия. Митохондрии есть как у животных, так и у растений.
Пример: Клетки корня, не имеющие хлоропластов, всё равно содержат митохондрии и используют их для получения энергии.
- Клеточное дыхание
Совокупность процессов, с помощью которых клетка высвобождает энергию из органических веществ и делает её доступной для своей работы. При наиболее распространённом кислородном варианте расходуется кислород и образуются углекислый газ и вода.
Пример: Клетки прорастающего семени дышат, даже когда росток ещё не вышел на поверхность.
Важно: Клеточное дыхание не равно вдоху и выдоху: газообмен доставляет кислород, а превращения веществ происходят внутри клеток.
- Белок
Крупная молекула, построенная из соединённых в определённой последовательности аминокислот. Белки выполняют разные задачи: входят в состав клеточных структур, ускоряют реакции, переносят вещества.
Пример: Одни клеточные белки помогают расщеплять вещества, другие входят в состав оболочек и внутренних структур.
- Рибосома
Мелкая клеточная структура, на которой собираются белки по инструкции, полученной из наследственной информации. Рибосомы есть у клеток бактерий, растений и животных, хотя их размеры и состав могут различаться.
Пример: Клетка кожицы лука и бактерия обе содержат рибосомы, но обычная школьная схема может не показывать их по отдельности.
- Микропрепарат
Тонкий образец для рассмотрения под микроскопом, помещённый на предметное стекло и обычно накрытый покровным стеклом. Подготовка зависит от объекта и должна проводиться по безопасной инструкции.
Пример: Тонкую кожицу чешуи лука можно изучать как учебный препарат под руководством учителя.
Почему это важно понимать именно так
В школьной программе 5 класса под световым микроскопом прежде всего различают общую границу клетки, цитоплазму и ядро на подходящих препаратах. Более мелкие структуры не стоит обещать увидеть обычным школьным микроскопом без специальных методов. Схема на странице показывает типичную фотосинтезирующую растительную клетку, а не любую клетку луковицы.
Роберт Гук в XVII веке назвал «клетками» ячейки, которые увидел в тонком срезе пробки. Он наблюдал стенки мёртвых клеток, поэтому это историческое наблюдение не было полным описанием живой клетки. Современное представление о клетке складывалось благодаря множеству исследований и совершенствованию микроскопии.
Пример по шагам
В микропрепарате кожицы лука не видны зелёные хлоропласты. Значит ли это, что перед нами не растительная клетка?
- Хлоропласты не обязаны быть в каждой растительной клетке.
- Рассматривают другие признаки: клеточную стенку, форму клеток, вакуоль и ядро при подходящем окрашивании.
- Кожица луковицы развивается под землёй и обычно не фотосинтезирует.
Вывод: Нет. Отсутствие видимых хлоропластов в этом препарате не отменяет растительную природу клетки.
Практическая работа
Как описать препарат кожицы лука
- Подготовленный учителем препарат рассмотрите сначала при меньшем увеличении, затем при большем.
- Найдите границы нескольких клеток и зарисуйте одну из них; подпишите только действительно различимые структуры.
- Отдельно запишите, какие детали вы знаете из схемы учебника, но не увидели на этом препарате.
Что можно заключить: По наблюдению можно описать форму и расположение клеток, видимые стенки и при подходящих условиях ядро; отсутствие видимого хлоропласта не означает, что клетка не растительная.
Безопасность: Работайте со стеклом и микроскопом только по правилам кабинета; не используйте неизвестные красители и не касайтесь линз пальцами.
Попробуйте сами
Назовите три компонента, общие для клетки бактерии и клетки листа растения, и одно важное различие.
Показать ориентир для ответа
Общие: плазматическая мембрана, цитоплазма, ДНК (также рибосомы). У растительной клетки есть оформленное ядро; у бактерии его нет.
Сверка содержания
Объяснения и рисунки созданы для Умблика. Объём темы сопоставлен с федеральной программой, а биологические понятия — с открытыми учебными источниками. Схемы учебные и не передают реальные масштабы.