§ 12. Типи клітин. Рослинна, тваринна та грибна клітини

Яка основна відмінність між прокаріотичною та еукаріотичною клітинами?

У прокаріотичній клітині немає ядра, проте це не єдина ознака, що відрізняє її від еукаріотичної клітини.

Прокаріотична клітина. Організми, клітини яких не містять ядра, - це бактерії та археї (§ 42). Вони мають мінімальний набір складників, що забезпечують існування клітини як цілісної системи. Це плазматична мембрана, цитоплазма, рибосоми та молекула ДНК - носій спадкової інформації. У них немає ядра та всіх мембранних органел. Зовні клітини більшості прокаріотів оточені клітинною стінкою. У бактерій вона сформована складними сполуками вуглеводів та коротких амінокислотних ланцюжків - пептидогліканами, а також може містити додаткові компоненти. Клітинні стінки більшості архей мають білкову природу. Зовні клітинної стінки може бути додатковий захисний шар - капсула. Переміщення клітин архей у просторі забезпечується джгутиками (їхня кількість варіюється від 1 до 1000). Деякі бактерії формують волоскоподібні вирости - пілі, що виконують функції комунікації між клітинами та прикріплення до поверхонь. Місце зберігання молекули ДНК в клітинах прокаріотів дещо відрізняється від решти цитоплазми й називається нуклеоїдом (іл. 57). Більша частина нуклеоїду містить одну молекулу ДНК, а також РНК та білки. У прокаріотів молекула ДНК замкнена в кільце (а не лінійна, як у ядрах) і не зв’язана із білками. Синтез білків у прокаріотів також забезпечується рибосомами, які складаються з двох субодиниць. Прокаріотичні рибосоми дещо менші за розміром та мають простішу будову, ніж еукаріотичні.

Іл. 57. Бактеріальна клітина: а - схема будови; б - електронна мікрофотографія клітини кишкової палички

Знайдіть на мікрофотографії нуклеоїд, цитоплазму та клітинну стінку.

Різноманітність еукаріотичних клітин. До еукаріотів належать гриби, рослини й тварини. Окрім обов’язкових складників (плазматична мембрана, цитоплазма, рибосоми, ДНК) клітини таких організмів містять ядра та мембранні органели (іл. 58). Вивчаючи рослинні, грибні та тваринні організми, ви ознайомлювалися з особливостями будови їхніх клітин. Так, рослинам і грибам властива наявність клітинних стінок, основою яких є полісахариди целюлоза (рослини) та хітин (гриби). Рослинні клітини відрізняються від інших наявністю пластид. Хлоропласти, наприклад, забезпечують фотосинтез, що зумовлює унікальну роль рослин у біосфері (§ 48). Також у цих організмів можуть бути наповнені клітинним соком вакуолі великого розміру - до 30 % об’єму цитоплазми. У грибів також можуть бути вакуолі, але меншого розміру. Тваринні клітини не мають клітинних стінок, їхня поверхня утворена вуглеводними залишками, з’єднаними з молекулами плазматичних мембран. Завдяки цьому деякі з них, на відміну від організмів з клітинними стінками, можуть змінювати свою форму, захоплювати тверді часточки їжі (фагоцитоз), формувати несправжньоніжки (псевдоподії). Ще одна принципова відмінність еукаріотичних клітин від прокаріотичних - здатність формувати багатоклітинні організми. Ідеться не про утворення сукупності багатьох клітин, а про формування організмів, між клітинами яких існують численні регуляторні зв’язки. Це надає їм нових властивостей, які забезпечують перехід від клітинного рівня до організмового. Прокаріоти здатні формувати багатоклітинні структури, колонії. Проте взаємодія між клітинами не настільки досконала, щоб ці утворення називати багатоклітинним організмом. Еукаріотичні клітини можуть існувати самостійно (одноклітинні організми), формувати колонії або ж входити до складу багатоклітинних організмів.

Іл. 58. Будова рослинної (а), тваринної (б) та грибної (в) клітин

Проаналізуйте твердження щодо зображених клітин. Чи є поміж них правильні? 1. Тваринна клітина здатна до фагоцитозу. 2. Хлоропласти є складниками лише рослинних клітин. 3. Усі клітини містять органели, в яких синтезується АТФ.

За розмірами клітини прокаріотів значно менші за еукаріотичні клітини. Діаметр бактерії становить близько 1 мкм; в одній типовій клітині еукаріотів може вміститися понад 10 000 бактерій.

Походження еукаріотичної клітини. За палеонтологічними даними, прокаріоти на нашій планеті виникли близько 3,2 млрд років тому, тоді як еукаріоти є набагато молодшими - їх вік становить лише близько 1,6 млрд років. Наразі описано майже 40 тис. видів прокаріотичних організмів, а еукаріотичних - близько 1,7 млн.

У будові прокаріотів майже не відбувалось еволюційних змін: усі їхні викопні форми не відрізняються від сучасних. Це пояснюють передусім тим, що поміж них немає багатоклітинних організмів, тобто прокаріоти нездатні до диференціації клітин.

Є кілька гіпотез походження еукаріотів, з яких у наш час найпопулярніша - симбіотична. Її послідовники вважають, що двомембранні органели, які мають власну спадкову інформацію і здатні до розмноження поділом (пластиди та мітохондрії), - це нащадки симбіотичних прокаріотів, що втратили здатність до існування поза клітиною хазяїна. Спільне існування кількох видів прокаріотів призвело врешті-решт до появи еукаріотичних клітин.

Для еукаріотів характерне ускладнення організації внаслідок еволюції. Навіть в одноклітинних організмів (водоростей, інфузорій) будова клітини набуває певної складності. Поява багатоклітинних організмів - ще один прояв здатності еукаріотів до ускладнення будови. Учені вважають, що багатоклітинні організми походять від колоніальних унаслідок диференціації клітин останніх.

Для закріплення знань про будову клітин виконайте лабораторну роботу.

Зміст