Тема 4.9.2 "Практическое занятие №4 (2) Строение эукариотической клетки"
план-конспект урока

Цель: Закрепить знания о строении и функциях эукариотической клетки и ее органоидов

Оборудование:   инструкционные карты, учебники

Литература: Л.Н.Сухорукова Биология. 10-11 классы: учеб. для общеобразовательных организаций: базовый уровень, - М.: Просвещение, 2016г.

СОДЕРЖАНИЕ  ОТЧЕТА:

  1.    Выполнение и оформление лабораторной работы.

     2.    Защита лабораторной работы.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ:

1. Выполните лабораторную работу.
2. Ответьте на предлагаемые вопросы.

                                          Выполнение работы:

1. Заполнить таблицу «Строение и функции клетки»

Вопросы для защиты:

1. Дайте определение эукариотической клетке.
2. Расскажите о каждом органоиде клетки, их строении и функциях
3. Что такое пиноцитоз и фагоцитоз
4. Какие органоиды клетки содержат ДНК и способны к самовоспроизведению?
5. Какие органоиды клетки содержат РНК?
6. В каких органоидах проходит фотосинтез?
7. В каких органоидах клетки осуществляется синтез АТФ?

Что такое эукариоты

  Эукариоты (лат. Eukaryota от др.греческого εὖ – «хорошо, полностью» и κάρυον – «орех, ядро»), или ядерные. Это такая группа живых организмов, в клетках которых содержится обособленное ядро.

 Признаки и особенности клеток эукариот

 Основополагающей особенностью этих клеток является наличие четкого сформированного ядра. Вся генетическая информация находится внутри ядра и отделена от цитоплазмы клетки ядерной оболочкой.

Все клетки эукариот состоят из трех основных частей:

• клеточной оболочки (ограничивает клетку от окружающей среды и защищает ее);
• цитоплазмы (составляет внутреннее содержимое клетки, в котором расположены все органоиды клетки);
• ядра (содержит генетический материал клетки).

 Характеристика клеток эукариот

 ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) линейная и связанна с белками – гистонами (одна из функций которых – упаковка всех молекул ДНК внутри ядра) и другими белками, входящими в состав хромосом.

Цикл жизни эукариотической клетки  состоит из двух фаз жизни ядра клетки:

• Гаплофаза (первая фаза) – это гаплоидный (одинарный) набор хромосом.
• Диплофаза (вторая фаза) – образование диплоидной клетки (ядра), которая содержит диплоидный (двойной) набор хромосом.

Третье отличие эукариот – наличие уникальных органелл, которые имеют собственный генетический аппарат, размножаются делением и окружены мембранами (одной или более).

Эти – митохондрии и пластиды. По своему строению и особенностям жизнедеятельности они сходны с бактериями.

Ещё одним свойством эукариот является явление эндоцитоза – процесс захвата клеткой внешнего материала. Одной из разновидностей является фагоцитоз (дословно «поедание клеткой»). Он выполняет защитную функцию.

И еще одна особенность – строение жгутиков. Это выросты клетки, окруженные мембраной и содержащие цитоскелет (аксонема). Он состоит из микротрубочек. Жгутики эукариот имеют способность изгибаться и извиваться, тогда как у прокариот они могут только вращаться.

Виды и классы эукариот

Классифицируют клетки эукариот по разным параметрам. Самым первым было разделение на царства растений и животных. Отдельно выделили царство грибов. Их выделяют в отдельную группу из-за ряда биохимических особенностей.

В некоторых классификациях выделяют царства протистов (простейших) и хромисты (клетки, в состав которых входит хлоропласт).

Размеры клеток эукариот

 Диаметр эукариотической клетки колеблется в пределах 10 – 100 мкм, тогда как клетки прокариот обычно имеют размер 0,5—10 мкм. Исходя из диаметров, логично, что и объем клеток эукариот в 1 000, а то и в 10 000 больше, чем у прокариот.

Строение эукариот

  Клетки эукариоты достаточно крупные, поэтому и строение их сложнее прокариот. В их клетках встречается около десятка различных внутренних структур, называемые органеллами (иногда их называют органоиды).

 Многие из них имеют собственную одну или несколько мембран, отделяющих их от цитоплазмы. Рассмотрим подробнее особенности их строения.

 Ядро эукариот

 Ядро эукариот имеет две мембраны. В составе ядра содержится генетический материал – молекулы ДНК, заключенные в хромосомы. И в составе клеток может быть как одно ядро, так и несколько. Есть и многоядерные клетки.

Геном эукариот

 Геном эукариот значительно сложнее и его можно представить в виде формулы.

Геном эукариотической клетки = ДНК ядра + ДНК митохондрии + ДНК хлоропластов + ДНК других пластид, в зависимости от типа клетки.

 Оболочка клетки эукариот

 Основу клеточной оболочки составляет плазмолемма или плазматическая мембрана. Основная ее функция – отделение всего внутреннего содержимого клетки от других клеток и внешней среды. Все плазмолеммы состоят из двойного слоя липидов (жиров), которые имеют два конца – гидрофобный и гидрофильный. Первые обращены внутрь клетки, вторые – наружу.

Кроме липидного слоя, в мембранах есть белки: периферические, погруженные (полуинтегральные) и пронизывающие (интегральные).

Периферические белки прилегают к липидному слою с внутренней или внешней стороны. полуинтегральные белки частично встроены в мембрану, а интегральные — проходят через всю толщу мембраны. Белки способны перемещаться в плоскости мембраны.

Функции белков различны: это транспортировка молекул, получение сигналов извне, поддержание массой структуры мембран.

 Наверно, второе по значимости свойство мембран клеток – избирательная проницаемость. То есть через мембрану могут пройти далеко не все вещества.

Особенностью животных клеток эукариот является наличие наружного слоя – гликокаликса. Он выполняет функцию рецепторов и сигнальной системы. Кроме этого, этот слой необходим для объединения клеток и формирования тканей.

Мембраны растительных клеток покрыты стенкой из целлюлозы. В ней есть поры, которые пропускают внутрь клетки воду и небольшие молекулы. Такая клеточная стенка достаточно жесткая, она усиливает механическую опору и защиту клетки в целом.

Функции клеточных оболочек:

• поддерживать, и определять форму и внутреннее содержимое клетки;
• защищать от механических повреждений и проникновения повреждающих биологических агентов;
• регулировать обмен веществ между клеткой и окружающей средой;
• осуществлять «узнавание» многих молекулярных сигналов;
• участвовать в формировании межклеточных контактов и специфических образований (реснички или жгутики).

 Рибосомы в клетках эукариот

 Рибосомы эукариот это немембранный органоид, который состоит из большой и малой субъединицы. Диаметр рибосом около 20 нм.

В химическом плане рибосомы – это белки (около 100 молекул) и рРНК – 4 молекулы. Молекулы рРНК составляет 50-63% ее массы. Она формирует структурный каркас рибосомы.

 Основной функций рибосом является синтез белка (сборка полипептидных цепочек). Для выполнения этой функции рибосомы могут объединиться в комплекс, так называемую полирибосому или полисому. Но синтез возможен и на одиночной рибосоме.

Органоиды эукариот

  Органоиды — это различные компоненты клеток. У них разные специфические функции и они обычно постоянно находятся в клетках.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС), или эндоплазматический ретикулум (ЭПР) – это двумембранная органелла. Внутренняя мембрана образует систему «цистерн» и каналов. Они соединены между собой и ограничивают полости ЭПС.

 Функциями ЭПС являются:

• транспортировка веществ внутри клетки и разделение цитоплазмы;
• участие в синтез органических веществ;
• место образования аппарата Гольджи.

Аппарат Гольджи, или комплекс Гольджи  – это органоид, который также имеет одну наружную мембрану. Его можно представить как в виде стопок плоских «цистерн» с расширенными краями. В каждой стопочке от 4 до 6 «цистерн». Вместе они называются диктиосома.

 Функции аппарата Гольджи:

• секреция, синтез и накопление органики;
• переработка и преобразование поступивших веществ и их «укладка» в мембранные пузырьки;
• здесь образуются лизосомы.

Аппарата Гольджи больше всего в клетках различных желез.

 Лизосомы – это еще один одномембранный органоид. Это пузырьки, содержащие от 20 до 60 различных видов гидролитических ферментов. С их помощью происходит лизис – расщепление веществ.

 Функции лизосом:

• переработка органики внутри клетки;
• ликвидация клеточных и неклеточных структур.

 Вакуоли – это своеобразные хранилища растворов веществ, как  органических, так и неорганических. В них хранятся вещества, поступающие из ЭПС и аппарата Гольджи.

В клетках растений содержится больше вакуолей. По мере роста клетки, все маленькие вакуоли объединяются в одну центральную вакуоль. Она может быть очень крупной и занимать до 95% от всего объема клетки. Жидкость внутри – это клеточный сок. Состав его очень разнообразен.

 В животных клетках вакуолей меньше количеству и они значительно мельче. Обычно они содержат ферменты.

Функции вакуолей:

• регуляция водно-солевого обмена за счет накопления воды и водорастворимых веществ;
• поддержание внутриклеточного (тургорного) давления;
• окрашивание цветов и плодов растений.

 Митохондрии – двумембранный органоид. Одна внешняя мембрана – гладкая, в внутренняя образует кристы – складки. За счет них внутренняя поверхность митохондрии увеличивается.

Количество митохондрий в клетках зависит от активности процессов обмена веществ. Митохондрии могут размножаться простым делением пополам.

Функции митохондрий:

• синтез АТФ
• расщепление органики с помощью кислорода.

 Пластиды – это специфические  органоиды клеток растений. У них также две мембраны. Пластиды бывают трех типов:

• лейкопласты – бесцветные;
• хромопласты – желтого, красного и оранжевого цвета;
• хлоропласты – зеленые.

 Функции пластид разнообразны, как и они сами:

• Хлоропласты, двумембранные. Пигмент хлорофилл придает им зеленый цвет. Наличие хлорофилла позволяет им выполнять основную функцию – фотосинтез.
• Лейкопласты, как и хлоропласты двумембранные. Они не содержат пигментов, поэтому бесцветные. Основная функция их – это все что связано с питательными веществами (синтез, накопление и хранение). Поэтому их много в подземных частях растений.

 Различают несколько видов лейкопластов по типу накапливаемых веществ. Амилопласты – накапливают крахмал, элайопласты – масла, а протеинопласты – белки.

• Хромопласты содержат каротиноиды. Эти пигменты придают им красную, желтую или оранжевую окраску (плоды, лепестки, листья). Яркий цвет привлекает опылителей и распространителей семян растений.

Пластиды имеют способность переходить из одной формы в другую.

 Цитоскелет в его состав входят микротрубочки и микрофиламенты – это белковые нити. Внутри клетки они образуют сложные структуры – переплетения.

Функции цитоскелета:

• определяет форму клетки и является опорой для органоидов;
• образует «веретено деления»;
• участвует в движениях клетки и токах цитоплазмы.

 Клеточный центр

Особенное образование. Он участвует в процессе митоза или мейоза (об этом ниже) и играет определенную роль в формировании цитоскелета.

Клеточный центр состоит из двух центриоль и центросферы. Центриоли внешне напоминают цилиндры, состоящие из микротрубочек. В процессе деления клетки они расходятся к полюсам клетки, и образуют веретено деление.

Органоиды движения есть не у всех клеток эукариот. Основная функция их, конечно, движение клетки, но также функции захвата веществ или сократительные. К этим органоидам относят:

• реснички (встречаются у инфузорий и клеток эпителия дыхательных путей);
• жгутики (жгутиконосцы и сперматозоиды);
• ложноножки (корненожки и лейкоциты);
• миофибриллы (мышечные клетки).

 Деление клеток эукариот

 Для эукариотических клеток присущи 3 вида деления клеток:

• амитоз — прямое деление;
• митоз — непрямое деление;
• мейоз — редукционное деление.

Амитоз — самый простой, но редкий способ деления клетки. Он характерен для стареющих или опухолевых клеток. В этом случае ядро делится путем перетяжки. Наследственный материал в таком случае распределяется не равномерно.

Митоз – это основной тип деления клеток, когда обе дочерние клетки получаю генетический материал идентичный материалу исходной (материнской) клетки. Митоз состоит из четырех стадий: профаза, метафаза, анафаза и телофаза.

Значение митоза высоко с точки зрения биологии. Это:

• генетическая стабильность;
• увеличение числа клеток и, соответственно, рост организма;
• явления регенерации.

Мейоз – это еще один способ деления клеток, но в результате этого деления образуются клетки с гаплоидным (одинарным) набором хромосом. Он также состоит из тех же 4 стадий, но в случае мейоза, по окончании первых стадий делений, после небольшой паузы, наступает вторая стадия деления уже без удвоения хромосом.

Значение мейоза:

• является основой полового размножения (формирование гамет (половых клеток);
• является основой комбинативной изменчивости организмов.

Примеры, функции и значение эукариотических клеток

  Примерами эукариотических клетоя являются клетки растений, животных, грибов и протозоа (одноклеточные эукариоты).

 Эукариотические клетки осуществляют все функции, характерные для живых организмов – обмен веществ, рост, развитие, размножение. Они также способны к адаптации и регенерации.  В многоклеточных организмах, клетки отличаются по строению в зависимости от выполняемых функций. Из таких специализированных клеток уже формируются ткани: эпителиальные, мышечные, нервные, соединительные и т.д.