Умблик
7 класс · углублённый
Биология · 7 класс · углублённый уровень
Биология · углублённый уровень · 7 класс · Урок 2

Прокариотическая и эукариотическая клетка: мембрана, органоиды, ядро

Сравним две организации клетки, разберём работу мембраны, цитоплазмы и органоидов и не будем путать отсутствие ядра с отсутствием ДНК.

Введение

Федеральная программа · углублённый уровень · 7 класс

Введение

Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:

  • Структурная организация прокариотической и эукариотической клетки
  • Мембрана, цитоплазма и органоиды; единая мембранная система
  • Митохондрии, пластиды, цитоскелет, органоиды движения
  • Ядро, хромосомы и гены
клеточная стенкамембранаядровакуольхлоропласт
Схема показывает отдельные части эукариотической клетки; сравнение с прокариотами дано в тексте, размеры структур на схеме условны.
Клетки: общие признаки и разные внутренние структурыПрокариотическаяЭукариотическаяМембрана · ДНК · рибосомыМембрана · ДНК · рибосомыНет ядра с оболочкойОбычно есть ядроБактерии и археи — разные прокариотические группы; размеры на схеме не сопоставлены.
Сравнивайте общий набор клеточных структур и отличия организации; отсутствие ядра не означает отсутствие ДНК или рибосом.
Один маршрут секретируемого белкаРибосома + ЭПСАппарат ГольджиПузырёкСборка цепи → обработка и сортировка → перенос к мембране.Митохондрии и пластиды имеют иные функции и собственную ДНК.Не все белки проходят ЭПС и аппарат Гольджи; это путь определённой группы.
Условный путь некоторых белков через шероховатую ЭПС, аппарат Гольджи и транспортный пузырёк; не каждый белок проходит именно так.

Как это устроено

Сначала найдите общее: любая клетка имеет границу-мембрану, внутреннюю среду, наследственный материал и аппарат синтеза белка. Затем сравнивайте различие организации. У бактерий и архей нет ограниченного оболочкой ядра; их ДНК находится в нуклеоиде. У эукариот большая часть ДНК заключена в ядре, а внутренние мембраны разделяют многие процессы. Размер не является абсолютным диагностическим признаком: существуют необычно крупные бактерии и очень маленькие эукариоты.

Сравнение по отдельным признакам надёжнее, чем ярлык «простая» и «сложная». У обеих клеток есть плазматическая мембрана, цитоплазма, ДНК и рибосомы. У бактерий и архей обычно нет ограниченного оболочкой ядра; у эукариот оно есть у большинства клеток в обычном состоянии. Стенка встречается у растений, грибов и многих прокариот, но состав стенок различен. У животных стенки нет, а отсутствие хлоропласта у клетки корня не делает её прокариотической.

Мембрана — не непроницаемый пакет. Липидный слой затрудняет самопроизвольное прохождение многих заряженных частиц, а белки помогают распознавать сигналы и переносить вещества. Эндоплазматическая сеть и аппарат Гольджи участвуют в синтезе, изменении и сортировке молекул. Их не следует представлять как одну открытую трубу: вещества часто переносятся в пузырьках.

Проследите один маршрут: рибосома на шероховатой эндоплазматической сети синтезирует белок, который попадает в её полость или мембрану; транспортный пузырёк доставляет его к аппарату Гольджи, где он может измениться и отсортироваться; следующий пузырёк переносит его к нужному месту. Это пример, а не путь всех белков: многие белки работают в цитозоле или направляются к другим органоидам иным способом. Митохондрии и хлоропласты не являются частями этого пузырькового маршрута.

Митохондрии и пластиды имеют собственные ДНК и двойные мембраны; это связано с их эволюционной историей. Хлоропласт не «заменяет» митохондрию: клетки зелёных растений фотосинтезируют и дышат. Цитоскелет удерживает и перемещает структуры, а жгутики или реснички некоторых эукариот помогают движению. Бактериальные жгутики устроены иначе, хотя называются тем же словом.

В ядре ДНК упакована в хромосомы; ген — участок наследственного материала, а не отдельная маленькая хромосома. Перед делением ДНК копируется. Чтобы понять клеточную функцию, недостаточно указать «ген есть»: нужно учитывать, какие гены активны, какие молекулы созданы и какие условия действуют на клетку.

При чтении микрофотографии учитывайте предел метода. Ядро растительной клетки можно увидеть в световом микроскопе при подходящем препарате, но рибосомы слишком малы для обычного школьного светового микроскопа. Если на учебном рисунке видны все органоиды сразу, это чаще объединённая схема сведений из разных методов, а не снимок одной живой клетки. Отсутствие видимой детали не доказывает её отсутствие в объекте.

Словарь урока

Каждое понятие — с примером

Прокариотическая клетка

Клетка без ограниченного ядерной оболочкой ядра; основная ДНК находится в нуклеоиде, а рибосомы работают в цитоплазме. Бактерии и археи имеют прокариотическую организацию, но представляют разные эволюционные линии.

Пример: Клетки кишечной палочки и некоторых архей — прокариотические, хотя их клеточные оболочки и молекулярные особенности различаются.

Важно: «Нет ядра» не означает «нет ДНК» или «нет клеточной мембраны».

Эукариотическая клетка

Клетка эукариотического организма, у которой основная часть хромосомной ДНК находится в ядре с ядерной оболочкой; в цитоплазме могут быть митохондрии и другие специализированные структуры.

Пример: Клетки берёзы, дрожжей и человека — эукариотические; зрелые эритроциты млекопитающих утрачивают ядро при развитии, но происходят из эукариотических клеток.

Плазматическая мембрана

Тонкая граница клетки, образованная главным образом липидами и белками; она отделяет внутреннюю среду и регулирует обмен веществ и сигналов.

Пример: Через мембранные белки клетка может переносить определённые ионы, не пропуская все вещества одинаково.

Цитоплазма

Внутреннее содержимое клетки вне ядра, включающее водную среду, растворённые вещества и расположенные в ней клеточные структуры.

Пример: В цитоплазме эукариотической клетки находятся митохондрии и рибосомы.

Органоид

Постоянная или закономерно возникающая специализированная структура клетки, выполняющая определённые функции.

Пример: Рибосомы синтезируют белки, а митохондрии участвуют в процессах получения энергии.

Клеточная стенка

Прочный наружный слой за плазматической мембраной у растений, грибов, многих бактерий и архей; его химический состав у этих групп различается. Стенка поддерживает форму и защищает клетку, но не заменяет мембрану.

Пример: Стенка клетки листа богата целлюлозой, стенка многих бактерий содержит пептидогликан, а у клеток животных стенки нет.

Рибосома

Немембранная клеточная структура из РНК и белков, на которой из аминокислот собирается белковая цепь по информации матричной РНК.

Пример: Рибосомы есть и у бактерий, и у эукариот, хотя их строение различается.

Митохондрия

Органоид эукариотической клетки с двумя мембранами, участвующий в клеточном дыхании и образовании большой части используемого клеткой АТФ.

Пример: В клетках активно работающей мышцы обычно много митохондрий.

Важно: Не вся энергия клетки возникает только в митохондриях; начальные этапы расщепления глюкозы идут в цитоплазме.

Пластида

Группа двумембранных органоидов клеток растений и некоторых водорослей; разные пластиды участвуют в фотосинтезе, окраске или запасании веществ.

Пример: Хлоропласты листа осуществляют фотосинтез; лейкопласты клубня могут запасать крахмал.

Хлоропласт

Разновидность пластиды с двумя оболочечными мембранами и внутренними мембранами, содержащими фотосинтетические пигменты. В хлоропласте световая энергия используется для образования органических веществ из неорганических исходных веществ.

Пример: В зелёных клетках листа хлоропласты осуществляют фотосинтез, а митохондрии тех же клеток участвуют в дыхании.

Эндомембранная система

Совокупность взаимосвязанных мембранных компартментов эукариотической клетки: ядерной оболочки, эндоплазматической сети, аппарата Гольджи, пузырьков и некоторых других структур. Внутри системы вещества могут синтезироваться, изменяться, сортироваться и переноситься; митохондрии и пластиды к ней не относят.

Пример: Белок может синтезироваться на рибосоме ЭПС, изменяться в аппарате Гольджи и переноситься в пузырьке к мембране.

Эндоплазматическая сеть

Сеть мембранных канальцев и мешочков эукариотической клетки. На шероховатой ЭПС рибосомы синтезируют часть белков, поступающих в мембраны или секрет; гладкая ЭПС участвует, среди прочего, в синтезе липидов.

Пример: Белок, предназначенный для выделения из клетки, может войти внутрь шероховатой ЭПС при синтезе и затем переместиться к аппарату Гольджи.

Аппарат Гольджи

Стопки мембранных мешочков и связанные с ними пузырьки эукариотической клетки, где часть полученных молекул изменяется, сортируется и направляется дальше по внутриклеточным маршрутам.

Пример: Пузырёк может доставить белок от ЭПС к аппарату Гольджи, а другой пузырёк — к плазматической мембране.

Вакуоль и лизосома

Вакуоль — мембранный отдел клетки для хранения веществ, осморегуляции и других задач; у зрелых растительных клеток часто есть крупная центральная вакуоль. Лизосома — мембранный отдел многих животных клеток с ферментами внутриклеточного расщепления.

Пример: Центральная вакуоль клетки листа помогает поддерживать тургор, а лизосомы животных клеток могут перерабатывать поступившие частицы.

Важно: Эти структуры не универсальны для всех эукариотических клеток и не выполняют только одну функцию.

Цитоскелет

Система белковых нитей и трубочек внутри эукариотической клетки, поддерживающая форму и участвующая в перемещении структур и делении.

Пример: Микротрубочки участвуют в расхождении хромосом во время деления.

Ресничка и жгутик эукариот

Выступы некоторых эукариотических клеток, движение которых связано с внутренними микротрубочками и моторными белками. Короткие многочисленные реснички и более длинные жгутики могут перемещать клетку или жидкость у её поверхности.

Пример: Реснички мерцательного эпителия перемещают слизь; жгутик сперматозоида помогает клетке двигаться.

Важно: Бактериальный жгутик имеет иное строение и принцип движения; совпадение названия не делает структуры одинаковыми.

Ядро

Ограниченный двойной мембраной отдел эукариотической клетки, содержащий большую часть её хромосомной ДНК.

Пример: На препарате клеток кожицы лука ядро может быть видно после подходящего окрашивания.

Хромосома

Организованная структура из ДНК и связанных с ней белков; в ней расположено множество генов.

Пример: Перед делением клетка удваивает ДНК, поэтому подготовленная к делению хромосома содержит две сестринские хроматиды.

Ген

Участок наследственного материала, информация которого используется для создания функционального продукта — РНК или белка — и может влиять на признаки организма.

Пример: Изменение гена фермента способно изменить работу соответствующего обменного пути.

Важно: Один признак часто зависит от нескольких генов и условий среды.

Пример по шагам

На рисунке у клетки видны мембрана, рибосомы и ДНК, но нет ядра. Можно ли назвать её «безъядерной и лишённой наследственности»?

  1. Отметьте наличие ДНК как наследственного материала.
  2. Проверьте именно ядерную оболочку: если её нет, возможна прокариотическая организация.
  3. Не делайте вывод о точной группе только по одной схеме: нужны дополнительные признаки и происхождение образца.

Вывод: Отсутствие оформленного ядра не означает отсутствия ДНК; рисунок совместим с прокариотической клеткой.

Практическая работа

Отделяем наблюдение от вывода на микрофотографии

  1. Возьмите подписанную учебную микрофотографию растительной клетки и схему бактериальной клетки с масштабной линейкой.
  2. Отметьте структуры, действительно видимые на каждом изображении, отдельно от тех, что известны по другим методам, но здесь не различимы.
  3. Сравните масштаб и запишите, почему по отсутствию видимого ядра на плохом фото нельзя автоматически объявлять клетку бактерией.

Что можно заключить: Вывод о типе клетки опирается на качество изображения, масштаб и совокупность признаков.

Безопасность: Пользуйтесь готовыми снимками; самостоятельная работа с красителями и микроскопом проводится по инструкции учителя.

Попробуйте сами

Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.

Открываем задания…

Сверка содержания

Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.