§16. Строение клетки. Клеточная мембрана. Цитоплазма
§16. Вспомните.
Задание №1
Какими свойствами обладают молекулы липидов?
Ответ:
Общие свойства липидов:
• обладают высокой энергоёмкостью
• имеют плотность ниже, чем у воды
• имеют высокую температуру кипения
• высококалорийные вещества
Задание №2
Как называются основные структурные части клетки?
Ответ:
Основными составными частями клетки являются клеточная мембрана, ядро и цитоплазма.
Задание №3
Существуют ли клетки, у которых наружная мембрана отсутствует?
Ответ:
Да, существуют. У некоторых одноклеточных представителей вместо мембраны присутствует пелликула (упругие покровы клетки), например у инфузорий.
Подумайте.
Задание №1
Клеточная мембрана имеет одинаковое строение у всех живых существ на Земле, кроме архей. О чём может свидетельствовать этот факт?
Ответ:
Это свидетельствует о том, что все живые организмы имеют общее происхождение, но приобретают новые свойства в процессе эволюции. Клеточная мембрана архей принципиально отличается от мембраны бактерий и эукариот, состоящих из двух слоев фосфолипидов. У архей липиды мембраны содержат простую эфирную связь и два слоя как бы «сшиты» в один. Это делает мембрану более устойчивой, в том числе к антибиотикам.
Тренируемся.
Задание №1
Какое строение имеет мембрана клетки?
Ответ:
Основу любой биологической мембраны образует двойной слой молекул фосфолипидов, расположенных таким образом, чтобы их нерастворимые в воде (гидрофобные) части были обращены друг к другу и формировали внутренний слой мембраны. В двойной слой липидов встроено множество молекул белков, которые могут в нём перемещаться.
У многих клеток в состав окружающей их оболочки, помимо плазматической мембраны, входят и другие структуры, придающие ей особые физиологические свойства. Например, у растительных клеток поверх мембраны находится состоящая из полисахарида целлюлозы и других веществ плотная и прочная клеточная стенка. Из−за неё зрелые растительные клетки практически не могут изменять свою форму. В клеточной стенке имеются поры, благодаря которым клетки растений могут контактировать друг с другом посредством цитоплазматических «мостиков».
У животных клеток клеточная стенка отсутствует, но с наружной стороны плазматической мембраны к молекулам образующих её липидов и белков присоединяются полисахариды, в результате чего образующиеся при этом молекулы гликолипидов и гликопротеинов формируют особый наружный слой животных клеток —гликокаликс.
Задание №2
Какие функции выполняет наружная (плазматическая) мембрана?
Ответ:
Оболочка клеток, основу которой составляет плазматическая мембрана, выполняет следующие функции:
1. Определяет и поддерживает форму клетки, отграничивает её внутреннее содержимое.
2. Защищает клетку от механических воздействий и проникновения повреждающих биологических агентов.
3. Регулирует обмен веществ между клеткой и окружающей средой, обеспечивая постоянство внутриклеточного состава.
4. Осуществляет узнавание многих молекулярных сигналов (например, гормонов).
5. Участвует в формировании межклеточных контактов и различного рода специфических структур (ресничек, жгутиков) и др.
Задание №3
Какие вещества, помимо липидов и белков, могут входит в состав внешней оболочки клетки? Какое они имеют значение?
Ответ:
У многих клеток в состав окружающей их оболочки, помимо плазматической мембраны, входят и другие структуры, придающие ей особые физиологические свойства. Например, у растительных клеток поверх мембраны находится состоящая из полисахарида целлюлозы (полимер глюкозы) и других веществ плотная и прочная клеточная стенка. Из−за неё зрелые растительные клетки практически не могут изменять свою форму. Именно благодаря таким клеточным стенкам в природе существует многообразие древесных видов растений, а человек получает замечательный строительный материал с уникальными свойствами. В клеточной стенке имеются поры, благодаря которым клетки растений могут контактировать друг с другом посредством цитоплазматических «мостиков».
У животных клеток клеточная стенка отсутствует, но с наружной стороны плазматической мембраны к молекулам образующих её липидов и белков присоединяются полисахариды, в результате чего образующиеся при этом молекулы гликолипидов и гликопротеинов формируют особый наружный слой животных клеток — гликокаликс. Он играет важную роль в объединении клеток в ткани и выполняет многие другие важные функции (например, в клетках кишечного эпителия именно гликокаликс служит местом локализации ферментов, осуществляющих расщепление питательных веществ).
Задание №4
Как могут проникать в клетку различные вещества?
Ответ:
В многоклеточных организмах соседние клетки должны взаимодействовать между собой, для чего необходимо обеспечить контакт между ними. Одни контакты нужны для удержания клеток вместе (к таковым относятся, например, плотные контакты клеток эпителия), другие — для поступления в клетку необходимых ей веществ или, наоборот, удаления из неё продуктов обмена (плазмодесмы растительных клеток). Через такие контакты могут проходить только очень маленькие частицы, например анионы или катионы, а относительно крупные частицы попадают в клетку путём эндоцитоза: фагоцитозом (твёрдые частицы) или пиноцитозом (капельки жидкости). В противоположном направлении, т. е. из клетки, вещества удаляются сходным образом. Этот процесс называют экзоцитозом.
Задание №5
Из каких элементов состоит цитоплазма клетки?
Ответ:
Цитоплазма состоит из основного водянистого вещества и находящихся в ней различных органелл.
Совершенствуемся.
Задание №1
Предложите схему, отражающую взаимосвязь компонентов мембраны клетки.
Ответ:
Задание №2
Из содержания параграфа вы узнали, что важнейшей структурой, обусловливающей существование клетки как структурной и функциональной единицы живого, является клеточная мембрана. Изучая в дальнейшем особенности строения клетки, обратите внимание на то, какие из органоидов имеют мембранное строение, а какие нет и почему.
Ответ:
Органоиды клетки бывают немембранными и мембранными.
Мембранные органоиды:
• ядро;
• эндоплазматическая сеть;
• аппарат Гольджи;
• митохондрии;
• лизосомы;
• пластиды;
• вакуоли.
Немембранные органоиды :
• рибосомы;
• реснички и жгутики;
• микротрубочки;
• микрофиламенты;
• микрофибриллы;
• пероксисомы;
• клеточный центр.
Обсуждаем.
Задание №1
Обсудите с одноклассниками, какие известные вам структуры клетки не входят в состав её цитоплазмы и почему. Аргументируйте свою позицию.
Ответ:
Цитоплазма представляет собой полужидкую внутреннюю среду клетки, которую называют гиалоплазмой, и расположенные в ней органоиды клетки и клеточные включения.
В клетке распологаются структуры, которые не входят в состав цитоплазмы. Например, цитоскелет (на переферии клетки), реснички и жгутики (органы движения на мембране) , гликолипиды и гликопротеиды (гликокаликс − на мембране), мембранные белки − вне цитоплазмы.
Проводим исследование.
Задание №1
Выполните лабораторную работу «Наблюдение плазмолиза и деплазмолиза в клетках кожицы лука» на с. 203.
Цель: познакомиться с явлением плазмолиза растительной клетки.
Оборудование: микроскоп, покровные и предметные стёкла, препаровальная игла, пипетка, фильтровальная бумага, репчатый лук.
Реактивы: вода, дистиллированная вода, раствор иода, 3 %−ный раствор хлорида натрия.
Ход работы:
1. Приготовьте временный препарат растительной клетки. Для этого отделите от кусочка луковицы мясистую чешуйку. Пинцетом снимите с внутренней стороны чешуйки тонкую плёнку. Положите кусочек плёнки на предметное стекло, нанесите на него каплю раствора иода и накройте покровным стеклом.
2. Рассмотрите препарат при малом, а затем при большом увеличении. Найдите клеточную стенку, окрашенное иодом ядро (возможно, и ядрышки), цитоплазму, неокрашенные вакуоли. Зарисуйте и подпишите увиденное.
3. Нанесите на один край покровного стекла 3 %−ный раствор хлорида натрия, а с противоположной стороны положите полоску фильтровальной бумаги, которая впитает часть воды. Наблюдайте за состоянием цитоплазмы в клетках (при большом увеличении). Вода из цитоплазмы клетки будет переходить в окружающую среду. Объём цитоплазмы при этом уменьшится, и она начнёт отходить от клеточных стенок. Постепенно цитоплазма примет форму шара. Это явление называют плазмолизом. Зарисуйте увиденное, объясните происходящий процесс.
4. Добавьте под покровное стекло дистиллированную воду. Что происходит с цитоплазмой? Это явление называют деплазмолизом. Зарисуйте увиденное.
5. Сделайте вывод.
Ответ:
Наблюдение плазмолиза и деплазмолиза в клетках кожицы лука
Плазмолиз происходит в результате того, что под воздействием более концентрированного внешнего раствора вода выходит из клетки. При помещении клетки в чистую воду или слабоконцентрированный раствор вода поступает в клетку. Объем вакуоли возрастает, клеточный сок давит на цитоплазму и прижимает ее к клеточной оболочке. Под влиянием внутреннего давления клеточная стенка растягивается, а клетка переходит в напряженное состояние (тургор).
Деплазмолиз – процесс, обратный плазмолизу, проявляющийся в восстановлении нормального состояния клетки при перенесении ее в чистую воду.
Вывод: Клетка является эластичной и достаточно прочной, так она способна в гипертоническом растворе отставать от оболочки клетки, а в гипотоническом вновь восстанавливать первоначальное положение. Плазмолиз и деплазмолиз можно наблюдать только в живых клетках.
