Органоиды клетки конспект егэ

Органоиды (органеллы) клетки — специализированные структуры клетки, выполняющие различные жизненно необходимые
функции. Особенно сложно устроены клетки простейших, где одна клетка составляет весь организм и выполняет функции
дыхания, выделения, пищеварения и многие другие.

Органоиды клетки подразделяются на:

• Немембранные — рибосомы, клеточный центр, микротрубочки, органоиды движения (жгутики, реснички)
• Одномембранные — ЭПС, комплекс (аппарат) Гольджи, лизосомы и вакуоли
• Двумембранные — пластиды, митохондрии

Ядро не включается в понятие «органоиды клетки», является структурой клетки, однако также будет рассмотрено нами в этой статье.

Прежде чем говорить об органоидах клетки, без которых невозможна ее жизнедеятельность, необходимо
упомянуть о том, без чего вообще не существует клетки — о клеточной мембране. Клеточная мембрана ограничивает клетку
от окружающего мира и формирует ее внутреннюю среду.

Клеточная мембрана (оболочка)

Запомните, что в отличие от клеточной стенки, которая есть только у растительных клеток и у клеток грибов (она придает им плотную,
жесткую форму) клеточная мембрана есть у всех клеток без исключения! Этот важный момент объясню еще раз У клеток животных имеется
только клеточная мембрана, а у клеток растений и грибов есть и клеточная стенка, и клеточная мембрана.

Клеточная мембрана представляет собой билипидный слой (лат. bi — двойной + греч. lipos — жир), который пронизывают молекулы
белков.

Билипидный слой представлен двумя слоями фосфолипидов. Обратите внимание, что их гидрофобные концы обращены внутрь мембраны, а
гидрофильные «головки» смотрят наружу. Билипидный слой насквозь пронизывают интегральные белки, частично — погруженные белки,
имеются также поверхностно лежащие белки — периферические.

Белки принимают участие в:

• Поддержании постоянства структуры мембраны
• Рецепции сигналов из окружающей среды (химического раздражения)
• Транспорте веществ через мембрану
• Ускорении (катализе) реакций, которые ассоциированы с мембраной

Интегральные (пронизывающие) белки образуют каналы, по которым молекулы различных веществ могут поступать в клетку или удаляться из нее.
«Заякоренные» молекулы олигосахаридов на поверхности клетки образуют гликокаликс, который выполняет рецепторную функцию, участвует
в избирательном транспорте веществ через мембрану.

Теперь вы знаете, что гликокаликс — надмембранный комплекс, совокупность клеточных рецепторов, которые нужны клетке для восприятия регуляторных
сигналов биологически активных веществ (гормонов, гормоноподобных веществ). Гормон избирателен, специфичен и присоединяется
только к своему рецептору: меняется конформация молекулы рецептора и обмен веществ в клетке. Так гормоны
регулируют жизнедеятельность клеток.

Вирусы и бактерии не являются исключением: они взаимодействуют только с теми клетками, на которых есть подходящие к
ним рецепторы. Так, вирус гриппа поражает преимущественно клетки слизистой верхних дыхательных путей. Однако, если рецепторов
нет, то вирус не может проникнуть в клетку, и организм приобретает невосприимчивость к инфекции. Вспомните врожденный
иммунитет: именно по причине отсутствия рецепторов человек не восприимчив ко многим болезням животных.

Итак, вернемся к клеточной мембране. Ее можно сравнить со стенами помещения, в котором, вероятно, вы находитесь. Стены дома защищают
его от ветра, дождя, снега и прочих факторов внешней среды. Рискну предположить, что в вашем доме есть окна и двери, которые
по мере необходимости открываются и закрываются Так и клеточная мембрана может сообщать внутреннюю среду клетки с внешней средой:
через мембрану вещества поступают в клетку и удаляются из нее.

Подведем итоги. Клеточная мембрана выполняет ряд важнейших функций:

• Разделительная (барьерная) — образует барьер между внешней средой и внутренней средой клетки (цитоплазмой с органоидами)
• Поддержание обмена веществ между внешней средой и цитоплазмой

Через мембрану по каналам кислород и питательные вещества поступают в клетку, а продукты жизнедеятельности — мочевина
— удаляются из клетки во внешнюю среду.

• Транспортная

Тесно связана с обменом веществ, однако здесь мне особенно хочется подчеркнуть варианты транспорта веществ через клетку.
Выделяется два вида транспорта:

• Пассивный — часто идет по градиенту концентрации, без затрат АТФ (энергии). Возможен путем осмоса, простой диффузии
  или облегченной (с участием белка-переносчика) диффузии.

Внутрь клетки с помощью осмоса поступает вода. Путем простой диффузии в клетку попадают O₂, H₂O,
CO₂, мочевина. Облегченная диффузия характерна для транспорта глюкозы, аминокислот.

• Активный

Активный транспорт чаще происходит против градиента концентрации, в ходе него используются белки-переносчики и
энергия АТФ. Ярким примером является натрий-калиевый насос, который накачивает ионы калия внутрь клетки, а ионы
натрия выводит наружу. Это происходит против градиента концентрации, поэтому без затрат энергии (АТФ) не обойтись.

Внутрь клетки крупные молекулы попадают путем эндоцитоза (греч. endo — внутрь) двумя путями:

• Фагоцитоз (греч. phago — ем + cytos — клетка) — поглощение твердых пищевых частиц и бактерий фагоцитами
• Пиноцитоз (греч. pino — пью) — поглощение клеткой жидкости, захват жидкости клеточной поверхностью

Фагоцитоз был открыт И.И. Мечниковым, который создал фагоцитарную теорию иммунитета. Это теория гласит, что в основе иммунной системы
нашего организма лежит явление фагоцитоза: попавшие в организм бактерии уничтожаются фагоцитами (T-лимфоцитами), которые переваривают их.

В ходе эндоцитоза мембрана сильно прогибается внутрь клетки, ее края смыкаются, захватывая бактерию, пищевые частицы или жидкость внутрь
клетки. Образуется везикула (пузырек), который движется к пищеварительной вакуоли или лизосоме, где происходит внутриклеточное
пищеварение.

Клетки многих органов, к частности эндокринных желез, которые выделяют в кровь гормоны, транспортируют синтезированные вещества к
мембране и удаляют их из клетки с помощью экзоцитоза (от др.-греч. ἔξω — вне, снаружи). Таким образом, процессы экзоцитоза и
эндоцитоза противоположны.

Клеточная стенка

Расположена снаружи клеточной мембраны. Присутствует только в клетках бактерий, растений и грибов, у животных отсутствует.
Придает клетке определенную форму, направляет ее рост, придавая характерное строение всему организму.
Клеточная стенка бактерий состоит из полимера муреина, у грибов — из хитина, у растений — из целлюлозы.

Цитоплазма

Органоиды клетки расположены в цитоплазме, которая состоит из воды, питательных веществ и продуктов обмена. В цитоплазме
происходит постоянный ток веществ: поступившие в клетку вещества для расщепления необходимо доставить к органоидам, а побочные продукты — удалить из клетки.

Постоянное движение цитоплазмы поддерживает связь между органоидами клетки и обеспечивает ее целостность.

Прокариоты и эукариоты

Прокариоты (греч. πρό — перед и κάρυον — ядро) или доядерные — одноклеточные организмы, не обладающие в отличие от
эукариот оформленным ядром и мембранными органоидами. У прокариот могут обнаруживаться только немембранные органоиды.
Их генетический материал представлен в виде кольцевой молекулы ДНК — нуклеоида (нуклеоид — ДНК–содержащая зона клетки прокариот). К прокариотам относятся бактерии, в их числе цианобактерии (цианобактерий по-другому называют — сине-зеленые водоросли).

Эукариоты (греч. εὖ — хорошо + κάρυον — ядро) или ядерные — домен живых организмов, клетки которых содержат оформленное
ядро. Растения, животные, грибы — относятся к эукариотам.

Немембранные органоиды

• Рибосома

Очень мелкая органелла (около 20 нм), которая была открыта после появления электронного микроскопа.
Состоит из двух субъединиц: большой и малой, в состав которых входят белки и рРНК (рибосомальная РНК), синтезируемая
в ядрышке.

Запомните ассоциацию: «Рибосома — фабрика белка». Именно здесь в ходе матричного биосинтеза — трансляции, с которой
подробнее мы познакомимся в следующих статьях, на базе иРНК (информационной РНК) синтезируется белок — последовательность
соединенных аминокислот в заданном иРНК порядке.



• Микротрубочки и микрофиламенты

Микротрубочки являются внутриклеточными белковыми производными, входящими в состав цитоскелета. Они поддерживают
определенную форму клетки, участвуют во внутриклеточном транспорте и процессе деления путем образования нитей веретена деления. Микротрубочки
также образуют основу органоидов движения: жгутиков (у бактерий жгутик состоит из сократительного белка — флагеллина) и ресничек.

Микрофиламенты — тонкие длинные нитевидные структуры, состоящие из белка актина. Встречаются во всей цитоплазме,
служат для создания тока цитоплазмы, принимают участие в движении клетки, в процессах эндо- и экзоцитоза.



• Клеточный центр (центросома, от греч. soma — тело)

Этот органоид характерен только для животной клетки, в клетках низших грибов (мукор) и высших растений отсутствует. Клеточный
центр состоит из 9 триплетов микротрубочек (триплет — три соединенных вместе). Участвует в образовании нитей веретена деления,
располагается на полюсах клетки.



• Реснички и жгутики

Это органоиды движения, которые выступают над поверхностью клетки и имеют в основе пучок микротрубочек.
Реснички встречаются только в клетках животных, жгутики можно обнаружить у животных, растений и бактерий.

Одномембранные органоиды

• Эндоплазматическая сеть (ЭПС), эндоплазматический ретикулум (лат. reticulum — сеть)

ЭПС представляет собой систему мембран, пронизывающих всю клетку и разделяющих ее на отдельные изолированные части
(компартменты). Это крайне важно, так как в разных частях клетки идут реакции, которые могут помешать друг другу,
что нарушит процессы жизнедеятельности.

Выделяют гладкую ЭПС и шероховатую ЭПС. Обе они выполняют функцию внутриклеточного транспорта веществ, однако между ними
имеются различия. На мембранах гладкой ЭПС происходит синтез липидов, обезвреживаются вредные вещества. Шероховатая
ЭПС синтезирует белок, так как имеет на мембранах многочисленные рибосомы (потому и называется шероховатой).



• Комплекс (аппарат) Гольджи

Комплекс Гольджи состоит из трубочек, сети уплощенных канальцев (цистерн) и связанных с ними пузырьков. Располагается
вокруг ядра клетки, внешне напоминает стопку блинов. Это — «клеточный склад». В нем запасаются жиры и углеводы, с
которыми здесь происходят химические видоизменения.

Модифицированные вещества упаковываются в пузырьки и могут перемещаться к мембране клетки, соединяясь с ней, они
изливают свое содержимое во внешнюю среду. Можно догадаться, что комплекс Гольджи хорошо развит в клетках
эндокринных желез, которые в большом количестве синтезируют и выделяют в кровь гормоны.

В комплексе Гольджи появляются первичные лизосомы, которые содержат ферменты в неактивном состоянии.



• Лизосома (греч. lisis — растворение + soma — тело)

Представляет собой мембранный пузырек, содержащий внутри ферменты (энзимы) — липазы, протеазы, фосфатазы.
Лизосому можно ассоциировать с «клеточным желудком».

Лизосома участвует во внутриклеточном пищеварении поступивших в клетку веществ. Сливаясь с фагосомой, первичная лизосома превращается во вторичную, ферменты активируются. После расщепления веществ образуется остаточное тельце — вторичная лизосома с непереваренными остатками, которые удаляются из клетки.



Лизосома может переварить содержимое фагосомы (самое безобидное), переварить часть клетки или всю клетку целиком.
В норме у каждой клетки жизненный цикл заканчивается апоптозом — запрограммированным процессом клеточной гибели.

В ходе апоптоза ферменты лизосомы изливаются внутрь клетки, ее содержимое переваривается. Предполагают, что
нарушение апоптоза в раковых клетках ведет к бесконтрольному росту опухоли.



• Пероксисомы (лат. per — сверх, греч. oxys — кислый и soma — тело)

Пероксисомы (микротельца) содержат окислительно-восстановительные ферменты, которые разлагают H₂O₂
(пероксид водорода) на воду и кислород. Если бы пероксид водорода оставался неразрушенными, это приводило бы
к серьезным повреждениям клетки.

• Вакуоли

Вакуоли характерны для растительных клеток, однако встречаются и у животных (у одноклеточных — сократительные
вакуоли). У растений вакуоли выполняют другие функции и имеют иное строение: они заполняются клеточным соком, в котором
содержится запас питательных веществ. Снаружи вакуоль окружена тонопластом.

Трудно переоценить значение вакуолей в жизнедеятельности растительной клетки. Вакуоли создают осмотическое давление,
придают клетке форму.

Примечательно, что по размеру вакуолей можно судить о возрасте клетки: молодые клетки имеют
вакуоли небольшого размера, а в старых клетках вакуоли могут настолько увеличиваться, что оттесняют ядро и остальные
органоиды на периферию.

Двумембранные органоиды

• Митохондрия

Органоид палочковидной формы. Митохондрию можно сравнить с «энергетической станцией». Если в цитоплазме происходит
анаэробный этап дыхания (бескислородный), то в митохондрии идет более совершенный — аэробный этап (кислородный). В
результате кислородного этапа (цикла Кребса) из двух молекул пировиноградной кислоты (образовавшихся из 1 глюкозы)
получаются 36 молекул АТФ.

Митохондрия окружена двумя мембранами. Внутренняя ее мембрана образует выпячивания внутрь — кристы, на которых имеется
большое скопление окислительных ферментов, участвующих в кислородном этапе дыхания. Внутри митохондрия заполнена
матриксом.



Запомните, что особенностью этого органоида является наличие кольцевой молекулы ДНК — нуклеоида (ДНК–содержащая зона клетки прокариот), и рибосом. То есть
митохондрия обладает собственным генетическим материалом и возможностью синтеза белка, почти как отдельный организм.

В связи с этим, митохондрия считается полуавтономным органоидом. Вероятнее всего, изначально митохондрии были
самостоятельными организмами, однако со временем вступили в симбиоз с эукариотами и стали частью клетки.

Митохондрий особенно много в клетках мышц, в том числе — в сердечной мышечной ткани. Эти клетки выполняют активную работу и
нуждаются в большом количестве энергии.

• Пластиды (др.-греч. πλαστός — вылепленный)

Двумембранные органоиды, встречающиеся только в клетках высших растений, водорослей и некоторых простейших. У
подавляющего большинства животных пластиды отсутствуют. Подразделяются на три типа:

• Хлоропласт (греч. chlōros — зелёный)

Получил свое название за счет содержащегося в нем зеленого пигмента — хлорофилла (греч. chloros — зеленый
и phyllon — лист). Под двойной мембраной расположены тилакоиды, которые собраны в стопки — граны. Внутреннее
пространство между тилакоидами и мембраной называется стромой.

Запомните, что светозависимая (световая) фаза фотосинтеза происходит на мембранах тилакоидов, а темновая
(светонезависимая) фаза — в строме хлоропласта за счет цикла Кальвина. Это очень пригодится при изучении
фотосинтеза в дальнейшем.



Так же, как и митохондрии, пластиды относятся к полуавтономным органоидам: в них имеется кольцевидная ДНК (находится в нуклеоиде), рибосомы.

• Хромопласты (греч. chromos – краска)

Пластиды, которые содержат пигменты каратиноиды в различных сочетаниях. Сочетание пигментов обуславливает
красную, оранжевую или желтую окраску. Находятся в плодах, листьях, лепестках цветков.

Хромопласты могут развиваться из хлоропластов: во время созревания плодов хлоропласты теряют хлорофилл и крахмал,
в них активируется биосинтез каротиноидов.

• Лейкопласты (др.-греч. λευκός — белый )

Не содержат пигментов, образуются в запасающих частях растения (клубни, корневища). В лейкопластах накапливается
крахмал, липиды (жиры), пептиды (белки). На свету лейкопласты могут превращаться в хлоропласты и запускать
процесс фотосинтеза.

Ядро («ядро» по лат. — nucleus, по греч. — karyon)

Важнейшая структура эукариотической клетки — оформленное ядро, которое у прокариот отсутствует. Внутренняя часть
ядра представлена кариоплазмой, в которой расположен хроматин — комплекс ДНК, РНК и белков, и одно или несколько
ядрышек.

Ядрышко — место в ядре, где активно идет процесс матричного биосинтеза — транскрипция, с которым мы познакомимся
подробнее в следующих статьях. В течение дня, наблюдая за одной и той же клеткой, можно увидеть разное количество
ядрышек или не найти ни одного.

Оболочка ядра состоит из двух мембран и пронизана большим количеством ядерных пор, через которые происходит сообщение
между кариоплазмой и цитоплазмой. Главными функциями ядра является хранение, защита и передача наследственного материала
дочерним клеткам.

Замечу, что хромосомы видны только в момент деления клетки. Хромосомы представляют собой сильно спирализованные молекулы
ДНК, связанные с белками.

Я всегда рекомендую ученикам ассоциировать хромосому с мотком ниток: если все нитки обмотать
вокруг одной оси, то они становятся мотком и хорошо видны (хромосомы — во время деления, спирализованное ДНК), если же клетка не
делится, то нитки размотаны и разбросаны в один слой, хромосом не видно (хроматин — деспирализованное ДНК).

Хромосомы отличаются друг от друга по строению, форме, размерам. Совокупность всех признаков (форма, число, размер) хромосом
называется кариотип. Кариотип может быть представлен по-разному: существует кариотип вида, особи, клетки.

Изучая кариотип человека, врач-генетик может обнаружить различные наследственные заболевания, к примеру, синдром Дауна — трисомия по 21-ой паре хромосом (должно быть 2 хромосомы, однако при синдроме Дауна их три).

«Строение и функции клетки»

Раздел ЕГЭ: 2.4. Строение клетки. Взаимосвязь строения и функций частей и органоидов клетки — основа ее целостности.

Строение и функции клетки

Клетка представляет собой элементарную систему биополимеров, ограниченных мембраной, образующих основные структурные компоненты — оболочку, цитоплазму и ядро, обеспечивающих метаболические процессы и осуществляющих поддержание и воспроизведение всей системы. Это элементарная структурно-функциональная и генетическая единица живого.

Ранее изученная информация о строении и функции клеток в 6-9 классах:

• конспект «Растительная клетка и ее строение»,
• конспект «Животная клетка»,
• конспект «Клеточное строение организмов».

Структура и функции мембран клетки

Биологическая мембрана образована билипидным слоем жидких фосфолипидов. Молекулы липидов гидрофильными концами обращены наружу, а гидрофобными — друг к другу. Белковые молекулы могут находиться на поверхностях липидов (периферические белки), пронизывать один слой (полуинтегральные) и оба слоя (интегральные) липидов. Липиды и белки удерживаются гидрофильно-гидрофобными взаимодействиями. На поверхности мембран располагается гликокаликс — разветвленные гликопротеиновые структуры, которые обеспечивают рецепторную функцию и взаимосвязь клеток многоклеточного организма. Свойства: пластичность; способность к самозамыканию: избирательная проницаемость. Функции: структурная; регуляторная; защитная; рецепторная; ферментативная; разграничительная.

Плазмалемма — цитоплазматическая мембрана, покрывающая клетку. На наружной поверхности мембраны имеется гликокаликс. У животных клеток она может быть покрыта муцином, слизью, хитином; у растений — целлюлозой, лигнином. Функции: барьерная; регуляторная; рецепторная; структурная.

Эндоцитоз — поступление веществ в клетку. Способы поступления веществ в клетку:

• простая диффузия — поступление в клетку ионов и мелких молекул через плазмалемму по градиенту концентрации без затрат энергии;
• осмос — поступление в клетку растворителя (воды) по градиенту концентрации без затрат энергии;
• облегченная диффузия — перемещение веществ с участием белков-переносчиков (пермеаз) по градиенту концентрации без затрат энергии (некоторые аминокислоты);
• активный транспорт — перемещение веществ против градиента концентрации с помощью транспортных белков — поринов и АТФ-аз с затратой энергии (так в клетку поступают ионы Са²⁺ и Mg²⁺, моносахариды, аминокислоты);
• фагоцитоз — поступление в клетку крупных молекул и частиц; при этом мембрана клетки окружает частицу, края ее смыкаются и частица поступает в цитоплазму в мембранном пузырьке — эндосоме (идет с затратой энергии);
• пиноцитоз — поступление в клетку капелек жидкости аналогично фагоцитозу.

Экзоцитоз — выведение из клетки веществ (гормонов, белков, капель жира), заключенных в мембранные пузырьки.

 Цитоплазма

Цитоплазма состоит из воды (85%), белков (10%), органических и минеральных соединений (остальной объем). В цитоплазме различают гиалоплазму, цитоскелет, органеллы и включения.

Гиалоплазма. Представляет собой коллоидный раствор, обеспечивающий вязкость, эластичность, сократимость и движение цитоплазмы, в котором протекают реакции внутриклеточного метаболизма. Является внутренней средой клетки, где протекают реакции внутриклеточного обмена.

Цитоскелет. Образован развитой сетью белковых нитей — филаментов. Представлен микротрубочками, микрофиламентами и промежуточными филаментами.

Микротрубочки — тонкие трубочки диаметром около 24 нм, толщина их стенки около 5 нм, образованы белком тубулином. Образуют веретено деления, входят в состав жгутиков и ресничек, располагаются в цитоплазме клеток. Обеспечивают расхождение дочерних хромосом в анафазах митоза и мейоза, движение жгутиков и ресничек, перемещение органелл и придают форму клетке.

Микрофиламенты — очень тонкие белковые нити диаметром около 6 нм, образованы преимущественно белком актином. Они переплетаются и образуют густую сеть в цитоплазме. Обеспечивают двигательную активность гиалоплазмы, участвуют в эндо- и экзоцитозе.

Промежуточные филаменты — диаметр их около 10 нм, образованы молекулами разных фибриллярных белков (цитокератин и др.). Выполняют опорную функцию.

 Органеллы клетки. Это постоянные структурные компоненты цитоплазмы клетки, имеющие определенное строение и выполняющие определенные функции. Большинство органелл имеют мембранное строение, мембраны отсутствуют в структуре рибосом и центриолей.

Органеллы общего назначения имеются в большинстве клеток (эндоплазматическая сеть, митохондрии, комплекс Гольджи и др.); специального назначения содержатся только в специализированных клетках (жгутики, реснички, пульсирующие вакуоли, миофибриллы и др.).

 Эндоплазматическая сеть (ЭПС) — это система каналов, образованных биологическими мембранами и пронизывающих гиалоплазму. Каналы ЭПС соединены с перинуклеарным пространством. Имеется гладкая ЭПС и гранулярная — на ее мембранах расположены рибосомы. Участвует в транспорте веществ, синтезированных в клетке и поступивших извне; делении цитоплазмы на отсеки; синтезе жиров и углеводов (агранулярная функция) и белков (гранулярная функция).

Рибосомы — сферические тельца диаметром 15-35 нм, состоящие из большой и малой субъединиц, построены из белка и рРНК. Располагаются на мембранах ЭПС, на наружной ядерной мембране, в цитоплазме. Непосредственно участвуют в сборке молекул белков (трансляция).

 Митохондрии содержат две мембраны, наружную — гладкую и внутреннюю, которая образует выросты внутрь матрикса (гомогенного содержимого) — кристы. В матриксе располагаются кольцевые молекулы ДНК и рибосомы, а на кристах — АТФ-сомы (грибовидные тела). Участвует в кислородном этапе энергетического обмена; синтезе АТФ и специфических белков.

Комплекс (аппарат) Гольджи образован комплексом биологических мембран в виде узких каналов, расширяющихся на концах в цистерны, от которых отпочковываются пузырьки, способные превращаться в вакуоли. Участвует в концентрации, обезвоживании, уплотнении и упаковке веществ; образовании первичных лизосом; сборке комплексных органических соединений (липопротеинов, гликолипидов и др.).

Лизосомы — шаровидные тельца, ограниченные биологической мембраной, диаметром 0,2-1 мкм. Внутри содержится около 40 гидролитических ферментов. Расщепляют пищевые вещества и бактерии, поступившие в клетку (гетерофагия); разрушают временные органы эмбрионов, личинок и отмирающие структуры (аутофагия).

 Пластиды — органоиды, содержащиеся только в растительных клетках. Имеют размеры 5-10 мкм. Их стенка образована двумя мембранами, между которыми располагается строма, пронизанная параллельно расположенными мембранами — тилакоидами. В отдельных участках тилакоидов находятся замкнутые полости (граны). В строме есть ДНК и рибосомы.

Хлоропласты в гранах содержат хлорофилл. В них происходит фотосинтез и синтез специфических белков.

Хромопласты построены сходно с хлоропластами. Содержат пигменты — каротиноиды, придающие окраску цветкам и плодам.

Лейкопласты имеют сходное с хлоропластами строение. Не содержат пигментов. В них происходит синтез и накопление белков, жиров и углеводов.

 Центросома (клеточный центр) — органоид, содержащийся вблизи ядра клетки. Представлен двумя центриолями, окруженными центросферой. Цилиндрические центриоли образованы 27 микротрубочками, сгруппированными по три; центриоли расположены перпендикулярно друг к другу. Образует полюса и веретено деления при митозе и мейозе.

 Вакуоли представляют собой участки гиалоплазмы, ограниченные элементарной мембраной. У растений содержат клеточный сок и поддерживают тургорное давление; у протистов выполняют пищеварительную и выделительную функции.

 Органеллы движения — это жгутики и реснички. Содержат по 20 микротрубочек, образующих девять пар по периферии и две одиночные в центре, покрыты элементарной мембраной. У основания находятся базальные тельца, образующие микротрубочки. Обеспечивают движение протистов, бактерий, сперматозоидов и ресничных червей. В дыхательных путях служат для удаления попавших инородных частиц.

 Включения. Это непостоянные компоненты цитоплазмы клетки, не выполняющие непосредственных функций в клетке, содержание которых изменяется в зависимости от функционального состояния клетки.

Трофические включения — запасы питательных веществ в клетке. В растительных клетках — это преимущественно крахмал и белки; в животных — гликоген и жир.

 Секреторные включения представляют собой продукты жизнедеятельности клеток желез внешней и внутренней секреции. К ним относятся ферменты, гормоны, слизь, подлежащие выведению из клетки.

 Экскреторные включения являются продуктами обмена веществ (кристаллы щавелевой кислоты, щавелевокислого кальция и др.).

 Строение и функции клеточного ядра

Клеточное ядро обязательный компонент всех эукариотических клеток. Содержит кариолемму (ядерную оболочку), кариоплазму (ядерный сок), хроматин и ядрышки.

Кариолемма представлена двумя биологическими мембранами; наружная ядерная мембрана непосредственно переходит в мембраны ЭПС; на ней имеются рибосомы. Между мембранами находится перинуклеарное пространство, сообщающееся с каналами ЭПС. В мембранах есть поры. Обеспечивает регуляцию обмена веществ между ядром и цитоплазмой.

Кариоплазма состоит из воды, минеральных солей, белков (ферментов), нуклеотидов, АТФ и различных видов РНК. Обеспечивает взаимосвязи между ядерными структурами.

 Хроматин образован дезоксинуклеопротеином (ДНП), содержащим молекулы ДНК, белки-гистоны и иРНК. Это деспирализованные хромосомы, образующие гранулы и глыбки. В профазах митоза и мейоза хроматин, спирализуясь, образует хромосомы.

Метафазные хромосомы состоят из двух продольных нитей ДНП — хроматид, соединенных друг с другом в области центромеры (первичной перетяжки). Центромера делит тело хромосомы на два плеча. Некоторые хромосомы имеют вторичную перетяжку, отделяющую от плеча спутник. На конце плеча имеются теломеры, препятствующие соединению разных хромосом.

Типы хромосом:

• метацентрические — равноплечие;
• субметацентрические — неравноплечие;
• акроцентрические — одно плечо очень короткое.

 Ядрышки — шарообразные, не окруженные мембраной образования, состоящие из белков, рРНК и небольшого количества ДНК. Непостоянны. Образуются в области вторичных перетяжек хромосом (ядрышковых организаторов). В них формируются субъединицы рибосом.

Таблица «Строение и функции клетки».

Это конспект по теме «Строение и функции клетки». Выберите дальнейшие действия:

• Перейти к следующему конспекту: 
• Вернуться к списку конспектов по Биологии.
• Проверить знания по Биологии.

Органоиды клетки

Органоиды

Органоиды (органеллы) — постоянные клеточные структуры, обеспечивающие выполнение клеткой специфических функций. Каждый органоид имеет определенное строение и выполняет определенные функции. В зависимости от особенностей строения, различают:

• мембранные органоиды — имеющие мембранное строение, причем они могут быть:
• одномембранными (эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли растительных клеток);
• двумембранными (митохондрии, пластиды);
• немембранные органоиды — не имеющие мембранного строения (хромосомы, рибосомы, клеточный центр и центриоли, реснички и жгутики с базальными тельцами, микротрубочки, микрофиламенты).

Есть органоиды, свойственные всем клеткам, – митохондрии, клеточный центр, аппарат Гольджи, рибосомы, эндоплазматический ретикулум, лизосомы. Их называют органоидами общего значения. Имеются органоиды, характерные только для определенных типов клеток, специализированных к выполнению определенной функции (например, миофибриллы, обеспечивающие сокращение мышечного волокна). Их называют специальными органоидами.

Эндоплазматическая

сеть  (ЭС)

Одномембранный органоид, представляющий собой систему мембран, формирующих цистерны и каналы, соединенных друг с другом и ограничивающих единое внутреннее пространство — полость ЭС. Мембраны с одной стороны связаны с наружной цитоплазматической мембраной, с другой — с наружной оболочкой ядерной мембраны. Наибольшего развития ЭС достигает в клетках с интенсивным обменом веществ. В среднем он составляет от 30 до 50 % всего объема клетки.

Различают три вида ЭС:

• шероховатая, содержащая на своей поверхности рибосомы и представляющий собой совокупность уплощенных мешочков;
• гладкая, мембраны которой рибосом не несут, по строению он ближе к трубчатому;
• промежуточная — частично гладкая, частично шероховатая; большая часть ЭС клеток представлена именно этим видом.

Функции ЭС:

• разделяет цитоплазму клетки на изолированные отсеки (компартменты), обеспечивая тем самым пространственное отграничение друг от друга множества параллельно идущих реакций;
• содержит мультиферментные системы, обеспечивающие поэтапное протекание биосинтетических процессов;
• осуществляет синтез и расщепление углеводов и липидов (гладкая ЭС);
• обеспечивает синтез белка (шероховатая ЭС);
• накапливает в каналах и полостях, а затем транспортирует к органоидам клетки продукты биосинтеза;
• служит местом образования цистерн аппарата Гольджи (промежуточная ЭС).

Аппарат Гольджи

Пластинчатый комплекс, комплекс Гольджи (рис). Одномембранный органоид, обычно расположенный около клеточного ядра (в животных клетках часто вблизи клеточного центра). Представляет собой стопку уплощенных цистерн с расширенными краями, с которой связана система мелких одномембранных пузырьков (пузырьки Гольджи). Каждая стопка обычно состоит из 4-6 цистерн. Число стопок Гольджи в клетке колеблется от одной до нескольких сотен.

Рис. Аппарат Гольджи:

1 — секретирующий полюс; 2 — формирующий полюс; 3 — цистерны аппарата Гольджи; 4 — пузырьки Гольджи.

Пузырьки Гольджи в основном сконцентрированы на стороне, примыкающей к ЭПР, и по периферии стопок. Полагают, что они переносят в аппарат Гольджи белки и липиды, молекулы которых, передвигаясь из цистерны в цистерну, подвергаются химической модификации. Важнейшая функция комплекса Гольджи — выведение из клетки различных секретов (ферментов, гормонов), поэтому он хорошо развит в секреторных клетках. У аппарата Гольджи выделяют две разные стороны:

• формирующуюся, связанную с ЭПР, поскольку именно оттуда поступают небольшие пузырьки, несущие в аппарат Гольджи белки и липиды;
• зрелую, образующую трубчатый ретикулум (сеть), от которого постоянно отпочковываются пузырьки, несущие белки и липиды в разные компартменты клетки или за ее пределы.

Наружная часть аппарата Гольджи постоянно расходуется в результате отшнуровывания пузырьков, а внутренняя — постепенно формируется за счет деятельности ЭПР.

Функции аппарата Гольджи:

• транспорт и химическая модификация поступающих в него веществ;
• синтез сложных углеводов из простых сахаров;
• образование лизосом.

Лизосомы^[1]

Самые мелкие одномембранные органоиды клетки, представляющие собой пузырьки диаметром 0,2-0,8 мкм, содержащие около 40 гидролитических ферментов (протеазы, липазы, нуклеазы, фосфотазы), активных в слабокислой среде (рис. 285). Образование лизосом происходит в аппарате Гольджи, куда из ЭС поступают синтезированные в нем ферменты. Расщепление веществ с помощью ферментов называют лизисом, отсюда и название органоида.

Различают:

Рис. 285. Лизосомы:

1 — первичная лизосома; 2 — митохондрия, окруженная мембраной; 3 — автофагичнеская вакуоль; 4 — переваривание митохондрии; 5 — эндоцитоз; 6 — образование вторичной вакуоли; 7 — переваривание; 8 — остаточное тельце; 9 — выделение содержимого остаточного тельца путем экзоцитоза; 10 — выделение лизосомных ферментов путем экзоцитоза.

• первичные лизосомы — лизосомы, отшнуровавшиеся от аппарата Гольджи и содержащие ферменты в неактивной форме;
• вторичные лизосомы — лизосомы, образовавшиеся в результате слияния первичных лизосом с пиноцитозными или фагоцитозными вакуолями; в них происходит перева-

ривание и лизис поступивших в клетку веществ (поэтому часто их называют пищеварительными вакуолями):

• Продукты переваривания усваиваются цитоплазмой клетки, но часть материала так и остается непереваренной. Вторичная лизосома, содержащая этот непереваренный материал, называется остаточным тельцем. Путем экзоцитоза непереваренные частицы удаляются из клетки.
• Вторичная лизосома, переваривающая отдельные составные части клетки, называется автофагической вакуолью. Подлежащие уничтожение части клетки окружаются одинарной мембраной, обычно отделяющейся от гладкого ЭПР, а затем образовавшийся мембранный мешочек сливается с первичной лизосомой, в результате чего и происходит образование автофагической вакуоли.

Иногда с участием лизосом происходит саморазрушение клетки. Этот процесс называют автолизом. Обычно это происходит при некоторых процессах дифференцировки (например, замена хрящевой ткани костной, исчезновение хвоста у головастика лягушек).

Функции лизосом:

• участие во внутриклеточном переваривании питательных веществ;
• разрушение структур клетки и ее самой при старении;
• участие в процессах дифференцировки в ходе эмбрионального развития.

Митохондрии^[2]

Двумембранные органоиды эукариотической клетки, обеспечивающие организм энергией (рис. 286). Они имеют палочковидную, нитевидную, шаровидную, спиральную, чашевидную и т.д.  форму.  Длина  митохондрий  1,5-10 мкм,  диаметр — 0,25-1,00 мкм.

Количество митохондрий в клетке колеблется в широких пределах, от 1 до 100 тыс., и зависит от ее метаболической активности. Число митохондрий может увеличиваться путем деления, так как эти органоиды имеют собственную ДНК.

Рис. 286. Митохондрия:

1 — наружная мембрана; 2 — внутренняя мембрана; 3 — кристы; 4 — матрикс.

Наружная мембрана митохондрий гладкая, внутренняя мембрана образует многочисленные впячивания (гребни) или трубчатые выросты — кристы^[3], обладающие строго специфичной проницаемостью и системами активного транспорта. Число крист может колебаться от нескольких  де-

сятков до нескольких сотен и даже тысяч, в зависимости от функций клетки.

Они увеличивают поверхность внутренней мембраны, на которой размещаются мультиферментные системы, участвувующие в синтезе молекул АТФ.

Внутренняя мембрана содержит белки двух главных типов:

• белки дыхательной цепи;
• ферментный комплекс, называемый АТФ-синтетазой, отвечающий за синтез основного количества АТФ.

Наружная мембрана отделена от внутренней межмембранным пространством.

Внутреннее пространство митохондрий заполнено гомогенным веществом — матриксом. В матриксе содержатся кольцевые молекулы митохондриальной ДНК, специфические иРНК, тРНК и рибосомы (прокариотического типа), осуществляющие автономный биосинтез части белков, входящих в состав внутренней мембраны. Но большая часть генов митохондрии перешла в ядро, и синтез многих митохондриальных белков происходит в цитоплазме. Кроме того, содержатся ферменты, образующие молекулы АТФ. Митохондрии способны размножаться путем деления или отшнуровывания мелких фрагментов.

Функции митохондрий:

• кислородное расщепление углеводов, аминокислот, глицерина и жирных кислот с образованием АТФ;
• синтез митохондриальных белков.

Рибосомы

Немембранные органоиды, встречающиеся в клетках всех организмов. Это мелкие органеллы, представленные глобулярными частицами диаметром порядка 20 нм (рис. 287). Рибосомы состоят из двух субъединиц неравного размера — большой и малой,  на которые  они

Рис. 287. Рибосома:

1 — малая субъединица; 2 — большая субъединица.

 могут диссоциировать. В состав рибосом входят белки и рибосомальные РНК (рРНК). Молекулы рРНК составляют 50-63% массы рибосомы и образуют ее структурный каркас. Большинство белков специфически связано с определенными участками рРНК. Некоторые белки входят в состав рибосом только во время биосинтеза белка.

Различают два основных типа рибосом: эукариотические (с константами седиментации целой рибосомы — 80S^[4], малой субъединицы — 40S, большой — 60S)  и  прокариотические  (соответст-

венно 70S, 30S, 50S). В состав рибосом эукариот входит 4 молекулы рРНК и около 100 молекул белка, прокариот — 3 молекулы рРНК и около 55 молекул белка.

В зависимости от локализации в клетке, различают

• свободные рибосомы — рибосомы, находящиеся в цитоплазме, синтезирующие белки для собственных нужд клетки;
• прикрепленные рибосомы — рибосомы, связанные большими субъединицами с наружной поверхностью мембран ЭПР, синтезирующие белки, которые поступают в комплекс Гольджи, а затем секретируются клеткой.

Во время биосинтеза белка рибосомы могут «работать» поодиночке или объединяться в комплексы — полирибосомы (полисомы). В таких комплексах они связаны друг с другом одной молекулой иРНК.

Рибосомы эукариот образуются в ядрышке. Сначала на ядрышковой ДНК синтезируются рРНК, которые затем покрываются поступающими из цитоплазмы рибосомальными белками, расщепляются до нужных размеров и формируют субъединицы рибосом. Полностью сформированных рибосом в ядре нет. Объединение субъединиц в целую рибосому происходит в цитоплазме, как правило, во время биосинтеза белка.

Рис. 288. Клеточный центр:

1. — материнская центриоль; 2 — дочерние центриоли; 3 — микротрубочки.

Центриоли^[5] 

Центриоль представляет собой цилиндр (длиной 0,3 мкм и диаметром 0,1 мкм), стенка которого образована девятью группами из трех слившихся микротрубочек (9 триплетов), соединенных между собой через определенные интервалы поперечными сшивками. Часто центриоли объединены в пары, где они расположены под прямым углом друг к другу. Если центриоль лежит в основании реснички или жгутика, то ее называют базальным тельцем.

Почти во всех животных клетках имеется пара центриолей, являющихся срединным элементом центросомы, или клеточного центра (рис. 288). Перед делением центриоли расходятся к противоположным полюсам и возле каждой из них

возникает дочерняя центриоль. От  центриолей, расположенных на разных полюсах клетки, образуются микротрубочки, растущие навстречу друг другу. Они формируют митотическое веретено, способствующее равномерному распределению генетического материала между дочерними клетками, являются центром организации цитоскелета. Часть нитей веретена прикрепляется к  хромосомам. В клетках высших растений клеточный центр центриолей не имеет.

Центриоли относятся к самовоспроизводящимся органоидам цитоплазмы. Они возникают в результате дупликации уже имеющихся. Это происходит при расхождении центриолей. Незрелая центриоль содержит 9 одиночных микротрубочек; по-видимому, каждая микротрубочка является матрицей при сборке триплетов, характерных для зрелой центриоли.

 Ядро

Наиболее важный компонент эукариотических клеток. Безъядерная клетка долго не существует. Ядро также не способно к самостоятельному существованию.

Рис. 289. Ядро:

1 — гетерохроматин; 2 — эухроматин; 3 — ядрышко; 4 — ядерная оболочка; 5 — пора ядерной оболочки; 6 — кариоплазма.

Большинство клеток имеет одно ядро, но встречаются и многоядерные клетки (у ряда простейших, в скелетных мышцах позвоночных). Число ядер может достигать нескольких десятков. Некоторые высокоспециализированные клетки утрачивают ядро (эритроциты млекопитающих и клетки ситовидных трубок у покрытосеменных растений).

Форма и размер ядер клеток разнообразны. Обычно ядро имеет диаметр от 3 до 10 мкм. Форма в большинстве   случаев  связана  с  формой

клетки, но часто отличается от нее. Как правило, имеет шаровидную или овальную форму, реже может быть сегментированным, веретеновидным.

Главными функциями ядра являются:

• хранение генетической информации и передача ее дочерним клеткам в процессе деления;
• контроль жизнедеятельности клетки путем регуляции синтеза различных белков.
• В состав ядра входят (рис. 289):
• ядерная оболочка;
• кариоплазма^[6] (нуклеоплазма^[7], ядерный сок);
• хроматин^[8];
• ядрышки.

Ядерная оболочка

Ядро отграничено от остальной цитоплазмы ядерной оболочкой, состоящей из двух мембран типичного строения. Между мембранами имеется узкая щель, заполненная полужидким веществом, — перинуклеарное пространство. В некоторых местах обе мембраны сливаются друг с другом, образуя ядерные поры, через которые происходит обмен веществ между ядром и цитоплазмой. Из ядра в цитоплазму и обратно вещества могут попадать также вследствие отшнуровывания впячиваний и выростов ядерной оболочки.

Несмотря на активный обмен веществ, ядерная оболочка обеспечивает различия в химическом составе ядерного сока и цитоплазмы, что необходимо для нормального функционирования ядерных структур. Наружная ядерная мембрана со стороны, обращенной в цитоплазму, покрыта рибосомами, придающими ей шероховатость, внутренняя мембрана гладкая. Ядерная оболочка — часть мембранной системы клетки. Выросты внешней ядерной мембраны соединяются с каналами эндоплазматической сети, образуя единую систему сообщающихся каналов.

Кариоплазма

Кариоплазма — внутреннее содержимое ядра. Представляет собой гелеобразный матрикс, в котором располагаются хроматин и одно или несколько ядрышек. В состав ядерного сока входят различные белки (в том числе ферменты ядра), свободные нуклеотиды, а также продукты жизнедеятельности ядрышка и хроматина.

Ядрышко

Третья характерная для ядра клетки структура — ядрышко, представляющее собой округлое плотное тельце, погруженное в ядерный сок. Количество ядрышек зависит от функционального состояния ядра и может колебаться от 1 до 5–7 и более (даже в одной и той же клетке). Ядрышки обнаруживаются только в неделящихся ядрах, во время митоза они исчезают, а после завершения деления возникают вновь. Ядрышко не является самостоятельной структурой ядра. Оно образуется в результате концентрации в определенном участке кариоплазмы участков хромосом, несущих информацию о структуре рРНК. Эти участки хромосом называют ядрышковыми организаторами. Они содержат многочисленные копии генов, кодирующих рРНК. Поскольку в ядрышке интенсивно идет процесс синтеза рРНК и формирование субъединиц рибосом, можно говорить, что ядрышко — это скопление рРНК и рибосом на разных этапах формирования.

Хроматин

Хроматином называют глыбки, гранулы и сетевидные структуры ядра, интенсивно окрашивающиеся некоторыми красителями и отличающиеся по форме от ядрышка. Хроматин представляет собой молекулы ДНК, связанные с белками — гистонами. В зависимости от степени спирализации различают:

• эухроматин — деспирализованные (раскрученные) участки хроматина, имеющие вид тонких, неразличимых при световой микроскопии нитей, слабо окрашивающихся и генетически активных;
• гетерохроматин — спирализованные и уплотненные участки хроматина, имеющие вид глыбок или гранул, интенсивно окрашивающихся и генетически не активных.

Хроматин представляет собой форму существования генетического материала в неделящихся клетках и обеспечивает возможность удвоения и реализации заключенной в нем информации.

В процессе деления клеток ДНК спирализуется и хроматиновые структуры образуют хромосомы.

Хромосомами называются постоянные компоненты ядра клетки, имеющие особую организацию, функциональную и морфологическую специфичность, способные к самовоспроизведению и сохранению свойств на протяжении всего онтогенеза. Хромосомы — плотные, интенсивно окрашивающиеся структуры (отсюда и их название). Впервые они были обнаружены Флемингом (1882) и Страсбургером (1884). Термин “хромосома” предложил Вальдейер в 1888 г.

Функции хромосом:

• хранение наследственной информации;
• использование наследственной информации для создания и поддержания клеточной организации;
• регуляция считывания наследственной информации;
• самоудвоение генетического материала;
• передача генетического материала от материнской клетки к дочерним.

Главными химическими компонентами хромосом являются ДНК (40%) и белки (60%). Основным компонентом хромосом является ДНК, так как в ее молекулах закодирована наследственная информация, белки же выполняют структурную и регуляторную функции.

Различают две основные формы хромосом, приуроченные к определенным фазам и периодам митотического цикла:

• митотическая, свойственная периоду митоза и представляющая собой интенсивно окрашенное, плотное тельце;
• интерфазная, соответствующая хроматину ядер интерфазных клеток и представляющая собой более или менее рыхло расположенные нитчатые образования и глыбки.

Реорганизация хромосом происходит в процессе спирализации (конденсации) или деспирализации (деконденсации). В неделящихся клетках хромосомы находятся в деконденсированном состоянии, так как только в этом случае может считываться заложенная в них информация. Во время деления клетки спирализацией достигается плотная упаковка наследственного материала, что важно для перемещения хромосом во время митоза. Общая длина ДНК клетки человека — 2 метра, совокупная же длина всех хромосом клетки — всего лишь 150 мкм.

Все сведения о хромосомах получены при изучении метафазных хромосом. Каждая метафазная хромосома состоит из двух хроматид, являющихся дочерними хромосомами (рис. 290). В процессе митоза они разойдутся в дочерние клетки и станут самостоятельными хромосомами. Хроматиды— сильно спирализованные идентичные  молекулы  ДНК,  образо-

вавшиеся в результате репликации. Они соединяются между собой в области первичной перетяжки (центромеры), к  которой прикрепляются нити веретена деления. Фрагменты, на которые первичная перетяжка делит хромосому, называются плечами, а концы хромосомы — теломерами. Теломеры предохраняют концы хромосом от слипания, способствуя тем самым сохранению целостности хромосом. В зависимости от места положения центромеры различают (рис. 291):

Рис. 290. Строение метафазной хромосомы:

1 — дочерние хроматиды; 2 — плечи; 3 — первичная перетяжка; 4 — вторичная перетяжка; 5 — спутник; 6 — теломеры.

• метацентрические хромосомы — равноплечие, то есть плечи приблизительно одинаковой длины;
• субметацентрические хромосомы — умеренно неравноплечие, то есть одно плечо короче другого;
• акроцентрические хромосомы — резко неравноплечие, то есть одно плечо практически отсутствует.

Рис. 291. Типы метафазных хромосом:

1, 2 — метацентрические; 3, 4 — субметацентрические; 5 — акроцентрическая; 6 — спутничная.

Некоторые хромосомы имеют вторичные перетяжки, возникающие в участках неполной конденсации хроматина. Они являются ядрышковыми организаторами. Иногда вторичная перетяжка очень длинная и отделяет от основного тела хромосомы небольшой участок — спутник. Такие хромосомы называют спутничными.

Хромосомы обладают индивидуальными особенностями: длиной, положением центромеры, формой.

Каждый вид живых организмов имеет в своих клетках определенное и постоянное число хромосом. Хромосомы ядра одной клетки всегда парные. Каждая пара образована хромосомами, имеющими одинаковый размер, форму, положение первичной и вторичной перетяжек. Такие хромосомы называют гомологичными. У человека 23 пары гомологичных хромосом. Совокупность количественных (число и размеры) и качественных (форма) признаков хромосомного набора соматической клетки называется кариотипом. Число хромосом в кариотипе всегда четное, так как соматические клетки имеют две одинаковые по форме и размеру хромосомы: одну — отцовскую, другую — материнскую. Хромосомный набор всегда видоспецифичен, то есть, характерен только для данного вида организмов. Если в ядрах клеток хромосомы образуют гомологичные пары, то такой набор хромосом называют диплоидным (двойным) и обозначают — 2n. Количество ДНК, соответствующее диплоидному набору хромосом, обозначают 2с. Диплоидный набор хромосом характерен для соматических клеток. В ядрах половых клеток каждая хромосома представлена в единственном числе. Такой набор хромосом называют гаплоидным (одинарным) и обозначают — n. У человека диплоидный набор содержит 46 хромосом, а гаплоидный — 23.

[1] от греч. lysis — разложение, распад, растворение и soma — тело

[2] греч. mitos — нить и chondrion — зернышко, крупинка

[3] лат. “криста” — гребень, вырост

[4] S (сведберг) — единица, характеризующая скорость седиментации (осаждения) в центрифуге. Чем больше число S, тем выше скорость седиментации.

[5] от лат. centrum, греч. kentron — срединная точка, центр и греч. meros — часть, доля

Разработка
урока по  биологии ФГОС  в 10 классе по подготовке обучающихся к ЕГЭ .

                                                         учитель
биологии высшей категории

                                                             
Луценко Елена Ивановна

                                                              
2021 -22 учебный год

           ТЕМА:
«Строение эукариотической клетки. Подготовка к ЕГЭ»

Урок разработан  согласно требованиям ФГОС,
подготовка к ЕГЭ.
Оригинально организованный материал с учётом конкретных задач урока, с
выделением опорных знаний, прикладных аспектов и проблемных моментов даёт
возможность учителю использовать также данную   методику для работы  с  любыми
учебниками.

Место темы в учебном курсе. Биология 10 класс. Глава 2. Строение и функции 
клеток.  Основные
понятия, изучаемые на уроке: эукариоты,
органоиды, комплекс Гольджи, ЭПС, клеточная стенка, лизосомы, рибосомы,
митохондрии, цитоскелет, ядро,  хромосомы, плазматическая мембрана, 
цитоплазма.

Тип урока — комбинированный

Методы: частично-поисковый, про­блемного изложения, объясни­тельно-иллюстративный.

Цель:

—
формирование у учащихся целостной системы знаний о живой природе, ее системной организации
и эволюции;

-умения давать аргументированную оценку новой информации по биоло­гическим
вопросам;

-воспитание
гражданской ответственности, самостоятельности, инициативности

Задачи:

Образовательные: о
биологических системах (клетка, организм, вид, экосистема); истории развития
современных представлений о живой природе; выдающихся открытиях в биологической
науке; роли биологической науки в формировании современной естественнонаучной
картины мира; методах научного познания;

 Развитие творческих способностей в
процессе изучения выдающихся достижений биологии, вошедших в общечеловеческую
культуру; сложных и противоречивых путей развития современных научных взглядов,
идей, теорий, концепций, различных гипотез (о сущности и происхождении жизни,
человека) в ходе работы  с различными источниками информации;

Воспитание убежденности в возможности
познания живой природы, необходимости бережного отношения к природной среде,
собственному здоровью; уважения к мнению оппонента при обсуждении биологических
проблем

УУД

Личностные
результаты обучения биологии:

 1.
воспитание российской гражданской идентичности: патриотизма, любви и уважения к
Отечеству, чувства гордости за свою Родину; осознание своей этнической
принадлежности; усвоение гуманистических и традиционных ценностей
многонационального российского общества; воспитание чувства ответственности и
долга перед Родиной;

2.
формирование ответственного отношения к учению, готовности и способности
обучающихся к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и
познанию, осознанному выбору и построению дальнейшей индивидуальной траектории
образования на базе ориентировки в мире профессий и профессиональных
предпочтений, с учётом устойчивых познавательных интересов;

 Метапредметные
результаты обучения биологии:

1. умение самостоятельно определять цели своего обучения, ставить и
формулировать для себя новые задачи в учёбе и познавательной деятельности,
развивать мотивы и интересы своей познавательной деятельности;

2. овладение составляющими исследовательской и проектной деятельности,
включая умения видеть проблему, ставить вопросы, выдвигать гипотезы;

3. умение работать с разными источниками
биологической информации: находить биологическую информацию в различных
источниках (тексте учебника, научно популярной литературе, биологических
словарях и справочниках), анализировать и

оценивать информацию;

Познавательные: выделение существенных признаков
биологических объектов и процессов; приведение доказательств (аргументация)
родства человека с млекопитающими животными; взаимосвязи человека и окружающей
среды; зависимости здоровья человека от состояния окружающей среды;
необходимости защиты окружающей среды;  овладение методами биологической науки:
наблюдение и описание биологических объектов и процессов; постановка
биологических экспериментов и объяснение их результатов.

Регулятивные: умение
самостоятельно планировать пути достижения целей, в том числе альтернативные,
осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения учебных и   познавательных
задач; умение организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с
учителем и сверстниками; работать индивидуально и в группе: находить общее
решение и разрешать конфликты на основе согласования позиций и учёта интересов;
формирование и развитие компетентности в области использования
информационно-коммуникационных технологий (далее ИКТ-компетенции).

Коммуникативные: формирование
коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками, понимание
особенностей гендерной социализации в подростковом возрасте,
общественно полезной, учебно-исследовательской, творческой и дру­гих видов
деятельности.

Технологии: Здоровьесбережения,
проблем­ного, раз­вивающего обучения, групповой деятельно­сти

Приемы: анализ, синтез, умозаключение, перевод информации с одного вида в
другой, обобщение.

Ход урока

Задачи

Создать общее представление о строении эука­риотической
клетки.

Сформировать знания о строении и функцио­нировании
основных компонентов клетки.

Обеспечить понимание учащимися мембранно­го характера
организации клетки.

Объяснить особенности строения мембранных и немембранных
компонентов клетки.

1.Изучение нового
материала

В ваших творческих заданиях был  органоид,
который мы не встретили в прошлом параграфе и которому посвящен следующий
параграф. О чем речь? (О ядре). Почему ядро изучается отдельно? (Это очень
сложно устроенный органоид  с важными  функциями; ядро считается главным
органоидом клетки).

А) Просмотр видеоролика о строении
и функциях ядра.

Б) Самостоятельное построение рисунка ядра
в разрезе (работа в тетрадях) по описанию в видеоролике; обозначение частей
ядра.

В) Запись (в тетрадях) о функциях ядра,
обсуждение формулировок одного-двух учащихся.

Г) Индивидуально у доски – назвать части
ядра и открыть их. Самопроверка правильности выполнения заданий в тетрадях.

Обратите внимание учащихся на обсуждение следующих
вопросов:

1.         
Каким образом в строении ЭПС получили отраже­ние
ее функции?

2.         
В клетках каких тканей и органов в
наибольшей степени могут быть развиты такие органоиды, как аппарат Гольджи?

3.         
В клетках каких тканей может встречаться
боль­шое количество включений? Какие медицинские проблемы могут быть связаны с
клеточными включе­ниями?

Какой
органоид изображен на рисунке? Что обозначено цифрами?

Установите соответствие
между функциями клеточных структур и структурами, изображёнными на рисунке: к
каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из
второго столбца.

Установите соответствие
между строением органоида клетки и органоидом.

Установите соответствие
между характеристиками и типами клеток: к каждой позиции, данной в первом
столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.

Запишите в ответ цифры,
расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Все перечисленные ниже
признаки, кроме двух, можно использовать для описания изображённой на рисунке клетки.
Определите два признака, «выпадающих» из общего списка; запишите в таблицу
цифры, под которыми они указаны.

1) есть клеточная мембрана

2) клеточная стенка состоит
из хитина

3) наследственный аппарат
заключён в кольцевой хромосоме

4) запасное вещество —
гликоген

5) клетка способна к
фотосинтезу

Задание
.Воспроизведение  материала;

Вставьте в текст пропущенные слова:

Хлоропласты – это пластиды, содержащие1. ……,2……. и
обуславливающие накопление углеводов и запасание энергии в виде АТФ в процессе
3……Хлоропласт окружен двумя мембранами. Внутренняя мембрана имеет
выросты внутрь хлоропласта в виде уплощенных трубочек, которые образуют
мембранную систему хлоропласта. Вся мембранная система состоит из множества
плоских заполненных жидкостью мешков – 4…….. они уложены в стопы
– граны. Граны соединены одиночными слоями – ламеллами.   Мембрана
тилакоида содержит электронно-транспортную цепь, в нее встроен
фермент АТФ-синтетаза, участвующий в синтезе 5……. Фотосинтетические
мембраны окружены 6…………… – основным веществом хлоропласта, которое
содержит ферменты темновой фазы фотосинтеза. В этой части хлоропласта находятся
рибосомы, собственная кольцевая 7…….., а также запасные питательные
вещества: зерна крахмала, капельки жира.

Задание. 
Применение знаний в новой ситуации;

Известно, что хлоропласты и митохондрии – полуавтономные органоиды
эукариотных клеток. В результате какого процесса в ходе эволюции сформировались
митохондрии и хлоропласты в эукариотной клетке? Приведите соответствующее
доказательство.

Задание. Применение знаний в незнакомой ситуации. Групповая
творческая работа  «Клетка – это целый город»

Разноуровневые
задания:    группа первого уровня находит соответствие органоида клетки
какой-либо городской структуре; группа второго уровня придумывает для органоида
соответствующую городскую структуру. На выполнение задания дается 4-5 минут.

Задание
1-го уровня

Установи
соответствие

1.      Клеточная
мембрана

2.      Эндоплазматическая
сеть

3.      Лизосомы

4.      Митохондрии

5.      Пластиды

6.      Рибосомы

7.      Ядро

А. Станки  для  сборки  агрегатов или
строительные бригады

Б.
Производственные предприятия,  дороги и коммуникации

В.
Пограничная зона города

Г.
Предприятия по переработке мусора

Д.
Городская администрация

Е.
Энергетические предприятия – электростанции и котельные

Ж.
Тепличное хозяйство города

Ответы:
1в, 2б, 3г, 4е, 5ж, 6а, 7д

Задание
второго уровня

Придумайте
соответствующие органоидам названия городских структур, выполняющих похожие
функции

В
ответах второго уровня ориентируемся на задание первого уровня, но ребята могут
придумать и иные соответствия. Тогда можно попросить их устно обосновать свой
ответ.

Разбираем
вместе выполнения заданий (ответы можно открыть под  документ-камерой), группы
оценивают свой ответ и ответ другой группы.

Задания,
способствующие осмыслению материала обучающимся;

1.      Посмотрите мультфильм « Клетка» https://www.youtube.com/watch?v=0A48UMPmT7c

Из предложенного материала
выберите только тот, который касается строения клетки.

Отметьте моменты
мультфильма, которые преподносят изучаемый материал в доступной и понятной
форме. Внесите свои предложения по изменению сценария для лучшего восприятия
информации.

2.На основе полученных
знаний о строении и функциях частей клетки составьте виртуальную экскурсию по
клетке или напишите сказку. Определитесь с названием экскурсии и возрастом
детей, для которых данная экскурсия проводится.

 3.Дидактическая игра
«Строение клетки». В предыдущих классах вы уже изучали строение клетки. На
основе имеющихся знаний расположите соответствующие карточки на поля того
органоида клетки, которому они соответствуют

https://multiurok.ru/files/didakticheskii-material-na-temu-stroenie-zhivotnoi.html

4.Отличаются ли по размерам
клетки одних и тех же тканей слона и мыши? Ответ обоснуйте.

Задания, способствующие
закреплению материала обучающимся

1
Вариант проверочной работы по теме “Строение и функции клеток”

Выберите верные утверждения.

1. Включения — это постоянные структуры цитоплазмы клеток

2. Плазматическая мембрана обладает избирательной проницаемостью

3. Лизосомы формируются из структуры комплекса Гольджи.

4. В основе структурной организации клетки лежит мембранный
принцип строения.

5. На мембранах гладкой ЭПС осуществляется синтез белка.

6. В настоящее время общепринята модель мозаичного строения
мембран.

7. Активный транспорт веществ через плазматическую мембрану не
требует затрат энергии.

8. Органоиды – непостоянные, жизненно важные составные части
цитоплазмы клеток.

9. Количество крист зависит от функции клеток.

10. Цитоплазма не выполняет защитную функцию.

11. Синтез АТФ происходит в вакуолях .

12. Запасные питательные вещества и продукты распада
накапливаются в клетках растений в вакуолях.

13. На поверхности шероховатой ЭПС размещаются рибосомы.

14. Клетка- основная единица строения всех организмов, так как
все организмы состоят из клеток.

15. Клетка- генетическая единица организма, так как клетка
растет.

Данную работу можно провести и в форме графического диктанта.

Задания на нахождение в тексте ошибок включены в варианты ЕГЭ.

В данной проверочной работе все утверждения являются неверными.
Учащимся дается задание: найти утверждения, в которых сделаны ошибки и,
исправить их.

1. Биологические мембраны состоят из липидов и углеводов
(липидов и белков)

2. Процессами, происходящими в клетке управляет цитоплазма
(ядро)

3. Из цистерн, трубчатых структур, вакуолей и транспортных
пузырьков состоит эндоплазматическая сеть. (К.Гольджи)

4. Хромопласт содержит пигмент хлорофилл.
(хлоропласт)

5. Пластиды-маленькие округлые тельца, отвечающие за
внутриклеточное пищеварение.(лизосомы)

6. Митохондрии участвуют во внутриклеточном
транспорте веществ. (ЭПС)

7. Ядрышко обеспечивает хранение наследственной
информации.(ядро)

8. Внутренняя мембрана хлоропластов образует
кристы. (митохондрий)

9.Важную роль в образовании веретена деления играет вакуоль.(клеточный
центр)

10.Лизосомы являются немембранным органоидом.(мембранным)

11.Непосредственное образование полимерной цепи белка происходит
в ядре.(рибосомах)

12.Клеточная оболочка обеспечивает передвижение клетки.(защиту)

13.Функцию скелета клетки выполняют полости комплекса
Гольджи. (микротрубочки)

14.Синтез жиров и углеводов осуществляется в вакуолях.(ЭПС)

15.На поверхности гладкой ЭПС синтезируются молекулы нуклеотидов.(углеводов
и липидов)

Следующая работа предполагает работу по вариантам.

• 1
  вариант — выбирает признаки, характерные для прокариот;
• 2
  вариант- выбирает признаки, характерные для вирусов

1.Можно увидеть только в электронный микроскоп.

2.Хромосома имеет форму кольца и погружена в цитоплазму.

3.Являются возбудителями ангины, туберкулеза, столбняка, холеры
и др.

4.Являются возбудителями СПИДа, гриппа, краснухи, бешенства и
др.

5.Обитают в клетках.

6.Свойственно спорообразование.

7.Имеют клеточную стенку.

8.Генетическая информация представлена ДНК или РНК.

9.В цитоплазме клетки находятся рибосомы.

10.По форме выделяют шаровидные клетки-кокки, вытянутые
палочки-бациллы, извитые-спириллы.

11.Форма может быть различной: палочковидной, пулевидной,
сферической, нитевидной, в виде сперматозоида.

12.Могут жить как в аэробных, так и в анаэробных условиях.

13.Отсутствует собственный метаболизм.

14.Обитают внутри бактерий.

5.
Закрепление материала – фронтальная беседа
«Сегодня на уроке я  узнал».

—
Все ли цели на уроке были достигнуты?

6.
Домашнее задание: повт. п.10, п.11 до стр. 64
«Хроматин», одному ученику — подготовить сообщение «Хроматин. Хромосомы.
Кариотип», желающим – сочинить фантастический рассказ «Моё путешествие в
клеточное ядро».

7.
Рефлексия и оценка знаний: 

Давайте
немного поговорим об уроке. Выберите по одному вопросу для устного ответа.

—
Какие вопросы показались тебе наиболее трудными?

—
Какой элемент урока надо было провести иначе? Как именно?

—
Оцени свою работу на уроке, обоснуй оценку.

Вкратце
– мои отзывы об уроке, о работе учащихся, выставление оценок за урок с учетом
самооценок и взаимооценок, рекомендации ученикам.

Технологическая
карта урока

ТЕМА
«Строение эукариотической клетки. Подготовка к ЕГЭ»

Цель
урока формирование у учащихся целостной системы знаний о
живой природе, ее системной организации и эволюции;

-умения давать аргументированную оценку новой информации по биоло­гическим
вопросам;

-воспитание
гражданской ответственности, самостоятельности, инициативности

Планируемые
результаты

 Личностные
результаты обучения биологии:

 1.
воспитание российской гражданской идентичности: патриотизма, любви и уважения к
Отечеству, чувства гордости за свою Родину; осознание своей этнической
принадлежности; усвоение гуманистических и традиционных ценностей
многонационального российского общества; воспитание чувства ответственности и
долга перед Родиной;

2.
формирование ответственного отношения к учению, готовности и способности
обучающихся к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и
познанию, осознанному выбору и построению дальнейшей индивидуальной траектории
образования на базе ориентировки в мире профессий и профессиональных
предпочтений, с учётом устойчивых познавательных интересов;

 Метапредметные
результаты обучения биологии:

1. умение самостоятельно определять цели своего обучения, ставить и
формулировать для себя новые задачи в учёбе и познавательной деятельности,
развивать мотивы и интересы своей познавательной деятельности;

2. овладение составляющими исследовательской и проектной деятельности, включая
умения видеть проблему, ставить вопросы, выдвигать гипотезы;

3. умение работать с разными источниками
биологической информации: находить биологическую информацию в различных
источниках (тексте учебника, научно популярной литературе, биологических словарях
и справочниках), анализировать и

оценивать информацию;

Познавательные: выделение существенных признаков
биологических объектов и процессов; приведение доказательств (аргументация)
родства человека с млекопитающими животными; взаимосвязи человека и окружающей
среды; зависимости здоровья человека от состояния окружающей среды;
необходимости защиты окружающей среды;  овладение методами биологической науки:
наблюдение и описание биологических объектов и процессов; постановка
биологических экспериментов и объяснение их результатов.

Регулятивные: умение
самостоятельно планировать пути достижения целей, в том числе альтернативные,
осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения учебных и  
познавательных задач; умение организовывать учебное сотрудничество и совместную
деятельность с учителем и сверстниками; работать индивидуально и в группе:
находить общее решение и разрешать конфликты на основе согласования позиций и
учёта интересов; формирование и развитие компетентности в области использования
информационно-коммуникационных технологий (далее ИКТ-компетенции).

Коммуникативные: формирование
коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками, понимание
особенностей гендерной социализации в подростковом возрасте,
общественно полезной, учебно-исследовательской, творческой и дру­гих видов
деятельности.

Ход урока:

Живая клетка

Автор статьи — Л.В. Окольнова.

Клетки разных царств имеют много общих черт, но есть и существенные различия.

Мы рассмотрим клетки 4-х живых организмов — животных, растений , грибов и бактерий.

Опишем их общие органоиды и то, что различает их.

Бактериальная клетка

Отличается от всех остальных как самая просто устроенная.

Клеточная оболочка — основные функции — защита и обмен веществ. Запасное питательное вещество уникально, в других живых клетках его нет — это углевод муреин.

Мембрана — как и у остальных живых клеток, основная функция — защита и обмен веществ.

Цитоплазма — внутренняя полужидкая среда, содержит питательные вещества.

Рибосомы — синтезируют белок.
Мезосомы — осуществление окислительно-восстановительных процессов.
Ядра нет, есть нуклеоид — кольцевая ДНК и РНК.
Жгутитки — обеспечивают движение.

Клетка растений

Клеточная стенка — функции те же, запасное питательное вещество — углевод — крахмал, целлюлоза и т.п.
Мембрана — защита и обмен веществ, небольшое отличие — есть плазмодесмы — что-то вроде мостиков между соседними клетками в многоклеточных растениях.
Цитоплазма — внутренняя полужидкая среда, содержит питательные вещества.
Рибосомы — есть, но немного, синтезируют белок.
Ядро — центр генетической информации клетки.
ЭПС (эндоплазматический ретикулум), гладкий (без рибосом) — обеспечивает транспорт веществ, поддерживает форму клетки, шероховатый — рибосомы на нем обеспечивают синтез белка.
Цитоплазма — внутренняя полужидкая среда, содержит питательные вещества.
Хлоропласт — обязательный органойд исключительно растительной клетки. Функция — фотосинтез.
Вакуоль — тоже именно растительный органойд — запас клеточного сока.
Митохондрия — синтез АТФ — обеспечение клетки энергией.
Лизосомы — пищеварительные органеллы.
Аппарат Гольджи — производит лизосомы и хранит питательные вещества.
Микрофиламенты — белковые нити — “рельсы” для передвижения некоторых органелл, участвуют в делении клетки.
Микротрубочки — примерно то же самое, что микрофиламенты, только толще.

Клетка животных

Клеточной стенки нет, нет хлоропластов, нет вакуолей.

Остальные органеллы те же, что и у растительной клетки, есть одно “добавление” — компонент ТОЛЬКО животной клетки — центриоли — участвуют в делении клетки, отвечая за правильное расхождение хромосом.

Клетка грибов

Рисунки животной клетки никогда не встречаются в ЕГЭ, да и строение клетки рассматривается только в сравнении с животной и растительной.

По строению она очень похожа на животную, только нет центриолей и есть клеточная стенка, запасное питательное вещество которой — гликоген.