Особенности строения клеток эукариот

Сходство в строении клеток эукариот.В настоящее время на нашей планете существуют эукариотические организмы, объединенные в несколько царств. Несмотря на большое различие в строении и образе жизни организмов разных групп эукариот, сходства между ними больше, чем различий. Это целый ряд общих признаков, прежде всего в строении и функционировании клеток:

— единый план строения клетки;

— наличие ядра, ци­топлазмы с мембранными органоидами и

включениями;

— принципиальное сходство процессов обмена веществ и энергии в клетке;

— сходные процессы при делении клеток.

Различия в строении клеток эукариот. Сравнивая строение клеток организмов разных царств, помимо сходства, можно выявить мно­жество отличий.

Клетки растений имеет жесткую клеточную оболочку. Клеточная оболочка придает клеткам механическую прочность, защищает их от повреждений и избыточной потери воды, поддерживает форму клеток и их размер, а также препятствует разрыву клеток в гипотонической среде. Клеточная оболочка участвует в поглощении и транспорте веществ в клетку и из нее. Кроме того, основная масса тела многолетних древесных растений образована главным образом оболочками клеток.

Клеточная оболочка является продуктом жизнедеятельности клетки: ее компоненты синтезируются клеткой, выделяются из цитоплазмы и собираются вне клетки, вблизи цитоплазматической мембраны.

Для оболочек клеток растений и грибов характерен общий принцип организации – наличие сложного каркаса из параллельно расположенных волокон, погруженного в аморфный матрикс. Волокнистым компонентом клеточных оболочек является целлюлоза (а у грибов – хитин). Линейные молекулы целлюлозы благодаря возникновению водородных связей могут соединяться в пучки или волокна. В клеточной оболочке целлюлозные волокна образует фибриллы, которые располагаются параллельными рядами в матриксе (рис. ).

В состав матрикса входит различные полисахариды – гемицеллюлоза и пектиновые вещества. Цепочки этих веществ не кристаллизуются и не образуют фибрилл (поэтому их и называют аморфными).

В клеточной оболочке молодых клеток содержание волокнистых элементов невысокое (не более 30 % сухой массы). Такая оболочка называются первичной. Оболочка молодых клеток способны к растяжению, благодаря чему возможет рост клетки. После прекращения роста клетки на первичную оболочку изнутри откладываются новые слои и образуется прочная вторичная оболочка. Содержание волокнистых веществ в ней значительно возрастает. Например, содержание целлюлозы в древесине составляет 50 %, а в волокнах хлопчатника – 90 %.

Кроме целлюлозы, гемицеллюлозы и пектиновых веществ, в состав клеточных оболочек могут входить дополнительные компоненты, придающие им особые свойства. Так, инкрустация (включение внутрь) оболочек веществом лигнином приводит к их одревеснению и повышению прочности и твердости. Часто матрикс укреплен минеральными веществами (SiO, CaCO).

На поверхности клеточных оболочек могут откладываться кутин и суберин, вследствие чего оболочки клетки становятся упругими и непроницаемыми для воды и других веществ. В результате содержимое клеток отмирает, а оболочки выполняют изолирующую функцию. Такой процесс называется опробковение и характерен для клеток покровной ткани растений – пробки.

В клетках эпидермиса на поверхности клеток откладывается воск, который образует водонепроницаемый слой, препятствующий потере клетками воды. Вот почему яблоки, закладываемые на хранение, нельзя мыть и вытирать во избежание повреждения воскового слоя на их поверхности. Оболочки клеток растений способны пропитываться лигнином и одревесневать, что придает им особую прочность. [VV85]

Поскольку растения яв­ляются автотрофами, т. е. сами синтезируют необходимые для жизне­деятельности органические вещества за счет энергии света в процессе фотосинтеза, клетки листьев и молодых стеблей содержат хлоропласты[VV86] . В мембранах хлоропластов заключены светочувствительные пигменты – хлорофилл и каротиноиды. В клетках растений могут присутствовать и другие пластиды – хромопласты и лейкопласты. Характерны крупные вакуоли, являющиеся резервуаром воды и выполняющие функцию осморегуляции. В клетках большинства растений отсутствуют центриоли (исключение составляют мхи и папоротники). Запасным питательным углеводом является крахмал, который откладывается в виде крахмальных зерен.

Клетки животных в поверхностном аппарате не имеют оболочки (подумайте, почему). Животные — гетеротрофы, т. е. источником уг­лерода для синтеза собственных органических веществ для них явля­ются органические вещества, поступающие с пищей. Эти же пищевые вещества, например углеводы, служат для животных источником энергии. Поэтому в клетках животных отсутствуют пластиды. Нет в них и крупных вакуолей. Есть центриоли. Запасным углеводом является гликоген, который откладывается в виде гранул в цитоплазме. В поверхностном аппарате некоторых клеток животных имеются органоиды движения – реснички или жгутики.

У клеток грибов,как и у растений, есть жесткая клеточная оболочка поверх плазматической мембра­ны. Волокнистые элементы клеточной оболочки образованы полисахаридом х и т и н о м. Хитин не переваривается большинством организмов из-за отсутствия фермента хитиназы, поэтому клеточная оболочка надежно защищает внутреннее содержимое от повреждения другими организмами. Тело гриба (грибница) представляет собой совокупность ни­тевидных трубчатых структур — гиф, образованных одним рядом клеток. У некоторых грибов перегородки между клетками утрачиваются, и возникает гриб­ница[VV87] , состоящая из одной гигантской многоядерной клетки. В клетках грибов имеется крупная вакуоль, заполненная водой с растворенными в ней веществами.

Грибы, так же как и животные, — гетеротрофы, питаются готовыми органи­ческими соединениями, поэтому в их клетках отсутствуют пластиды. Запасным пита­тельным веществом в клетках грибов является углевод гликоген, как у животных, а не крахмал, как у растений.

Протисты – неоднородная группа организмов. Существуют определенные различия в строении клеток разных групп протистов и в типах питания. По типу питания они подразделяются на три группы: автотрофные, автогетеротрофные и гетеротрофные протисты. Автотрофные протисты синтезируют органические вещества из неорганических, используя энергию солнечного света, поэтому в их клетках содержатся хлоропласты с хлорофиллом. Хлоропласты имеют чрезвычайно разнообразную форму: они могут быть чашевидными (хлорелла), бокаловидными (хламидомонада), иметь вид спирально закрученной ленты (спирогира) и т.д. Хлоропласты могут также формироваться в клетках автогетеротрофных протистов, так как и представители этой группы могут осуществлять фотосинтез. Помимо хлоропластов, в клетках автотрофных протистов содержатся вакуоли с клеточным соком. Эти две группы организмов, как правило, имеют в составе поверхностного аппарата оболочку (углеводную или белковоуглеводную). Одноклеточные формы имеют светочувствительный глазок и сократительные вакуоли (у пресноводных форм). Гетеротрофные протисты потребляют готовые органические вещества, поэтому у них отсутствуют пластиды и светочувствительный глазок. Не имеют они и оболочки.

Клетки некоторых одноклеточных и колониальных водных протистов снабжены ресничками (инфузории) или жгутиками (хламидомонада, эвглена зеленая).

1. Каковы основные черты строения клеток эукариот? 2. Чем растительная клетка отличается от животной? 3. По каким признакам клетки грибов отличаются от растительных и животных клеток? 4.Что общего и какие различия в строении можно выделить, сравнивая клетки разных групп протистов?

Глава 3. Деление клетки