§ 16. Типи клітин та їхня порівняльна характеристика. Будова прокаріотичної клітини

Пригадайте будову і функції плазматичної мембрани. Що таке хромосоми, спори, інцистування? Які функції ДНК у клітині?

Ви вже знаєте, що існують організми одноклітинні та багатоклітинні. В одноклітинних істот клітина одночасно є цілісним самостійним організмом, який здійснює всі життєві функції, притаманні й багатоклітинним тваринам, рослинам і грибам. Тому клітина одноклітинних організмів часто організована складніше, ніж клітини багатоклітинних. Клітини багатоклітинних істот зазвичай спеціалізуються на здійсненні лише певних функцій. Вони можуть утворювати тканини. Отже, у багатоклітинних організмів клітини слугують елементарними складовими частинами тканин або органів. Функціонування таких організмів як цілісних біологічних систем можливе лише завдяки взаємодії клітин різних типів (мал. 16.1).

Мал. 16.1. Різні типи еукаріотичних клітин: А. Рослин. Б. Тварин. Завдання. Розгляньте малюнок. Користуючись знаннями з біології, одержаними в попередніх класах, визначте ці клітини, тканини, до складу яких вони входять, залежність їхньої будови від виконуваних функцій

Особливості будови клітини рослин, грибів і тварин. Ви вже знаєте, що залежно від рівня організації клітини всі організми поділяють на дві групи - прокаріотів та еукаріотів. Клітини прокаріотів (бактерій, археїв) мають простішу будову (вони позбавлені ядра, більшості органел тощо). Клітини еукаріотів - тварин, рослин і грибів - організовані складніше. Вони мають ядро, принаймні на певних етапах свого клітинного циклу. Цитоплазма в еукаріотів поділена клітинними мембранами на окремі функціональні ділянки, містить різноманітні органели. Але в будові клітин різних представників еукаріотів є й певні відмінності. Пригадаймо їх.

Мал. 16.2. Схематична будова клітин: А. Рослин, Б. Грибів, В. Тварин: 1 - клітинна стінка; 2 - плазматична мембрана; 3 - цитоплазма; 4 - мітохондрія; 5 - хлоропласт; 6 - ядро; 7 - ендоплазматична сітка; 8 - комплекс Гольджі; 9 - лізосома. Завдання. Знайдіть органели спільні та відмінні для цих груп організмів

Розгляньте уважно на малюнку 16.2 схематичну будову клітин рослин, грибів і тварин та проаналізуйте його.

Будова клітин прокаріотів. Понад 2,5 млрд років тому, коли ще не було ані рослин, ані тварин, ані грибів, на нашій планеті існували лише прокаріоти (від лат. про - перед, замість та грец. каріон - ядро). До них належать археї (нечисленна група прокаріотів) та різні групи бактерій (у тому числі - й ціанобактерії) (мал. 16.3).

Як і клітини еукаріотів, клітини прокаріотів мають поверхневий апарат і цитоплазму, в якій розташовані нечисленні органели та різноманітні включення. У клітинах прокаріотів немає ядра й таких органел, як мітохондрії, пластиди, ендоплазматична сітка, комплекс Гольджі, лізосоми, клітинний центр тощо (мал. 16.4). Така спрощена будова прокаріотів свідчить про давність їхнього походження.

До складу поверхневого апарату клітин прокаріотів входить плазматична мембрана та клітинна стінка (мал. 16.5). Будова клітинної стінки прокаріотів (різних груп бактерій, ціанобактерій) досить складна. У бактерій вона складається з полімерної сполуки - муреїну. Ця сполука утворює сітчасту структуру, яка надає клітинній стінці жорсткості. У ціанобактерій до складу зовнішнього шару клітинної стінки входить полісахарид пектин та особливі скоротливі білки. Вони забезпечують особливий рух клітин - ковзання або обертання. Клітини ціанобактерій джгутиків не мають.

Мал. 16.3. Представники прокаріотів: 1 - археї; 2 - бактерії роду Хелікобактер; 3 - ціанобактерії

Мал. 16.4. Схема будови клітини прокаріотів: 1 - капсула; 2 - клітинна стінка; 3 - плазматична мембрана; 4 - складчасті вп’ячування мембрани; 5 - фотосинтетичні мембрани; 6 - кільцева молекула ДНК; 7 - рибосоми; 8 - джгутик; 9 - цитоплазма; 10 - запасні поживні речовини; 11 - білкові вирости оболонки клітини

Мал. 16.5. Схема будови клітинної стінки прокаріотів: І - плазматична мембрана; II - клітинна стінка: 1 - муреїн

Сполуки з ліпідів і полісахаридів клітинної стінки дають змогу клітинам бактерій прилипати до різних субстратів (клітин еукаріотів, емалі зубів тощо), а також злипатися між собою. Над клітинною стінкою багатьох бактерій інколи розміщена захисна слизова капсула, що складається з полісахаридів. Вона не дуже міцно зв’язана з клітиною і легко руйнується під дією певних сполук.

У цитоплазмі клітин прокаріотів є рибосоми та різноманітні включення (мал. 16.4). Але ці рибосоми дрібніші за рибосоми клітин еукаріотів. Плазматична мембрана клітин прокаріотів може утворювати гладенькі або складчасті вгини в цитоплазму. На відміну від клітин еукаріотів, ці утвори не поділяють цитоплазму на відокремлені функціональні ділянки. На складчастих мембранних вгинах можуть розташовуватися дихальні ферменти, рибосоми, а на гладеньких — фотосинтетичні пігменти.

Замість ядра в клітинах прокаріотів є ядерна зона. Там розташований спадковий матеріал — кільцева молекула ДНК (мал. 16.4, 6; 16.6, 1), яка в певному місці прикріплена до плазматичної мембрани. У прокаріотів молекули ДНК не пов’язані з ядерними білками. Отже, типові хромосоми, які в клітинах еукаріотів розташовані в ядрі, у прокаріотів відсутні.

Мал. 16.6. Будова клітини ціанобактерії: 1 - кільцева молекула ДНК; 2 - рибосоми; 3 - плазматична мембрана; 4 - клітинна стінка; 5 - слизова капсула; 6 - тилакоїди

Клітини деяких бактерій мають органели руху - один, декілька або багато джгутиків. Джгутики можуть бути набагато довшими за саму клітину, проте їхній діаметр незначний. Тому у світловий мікроскоп вони не помітні. Джгутики прокаріотів лише зовні нагадують джгутики клітин еукаріотів. Їхня будова простіша: вони складаються з однієї трубчастої молекули особливого білка.

Цікаво знати

До складу клітинної стінки багатьох бактерій входить ще додаткова зовнішня мембрана, яка забезпечує надійний захист вмісту клітини. На такі бактерії не діють певні антибіотики (наприклад, пеніцилін, актиноміцин).

Ключові терміни та поняття: прокаріоти, археї.

Перевірте здобуті знання

1. Що спільного та відмінного у будові клітин рослин, грибів і тварин? 2. Чим клітини прокаріотів за будовою відрізняються від клітин еукаріотів? 3. Яка будова поверхневого апарату клітин прокаріотів? 4. Які внутрішньоклітинні структури є у прокаріотів?

Поміркуйте. 1. Чим можна пояснити простішу будову клітин прокаріотів порівняно з еукаріотами? Відповідь обґрунтуйте. 2. Чи можна припустити, що предками еукаріотичних клітин були прокаріотичні?

Лабораторна робота

Вивчення структурно-функціональної різноманітності клітин

Мета: вивчити особливості будови клітин прокаріотів і еукаріотів; навчитися розпізнавати на схемах, постійних мікропрепаратах, мікрофотографіях прокаріотичні та еукаріотичні клітини.

Обладнання, матеріали та об’єкти дослідження: мікроскопи, предметні й накривні скельця, пінцети, скляні й дерев’яні палички, препарувальні голки; постійні мікропрепарати бактерій, епітелію ротової порожнини, шкірки цибулі, гіфів гриба мукора; електронно-мікроскопічні фотографії клітин бактерій, тварин, рослин і грибів.

Хід роботи

1. Підготуйте мікроскоп до роботи.

2. При малому збільшенні мікроскопа на постійних мікропрепаратах знайдіть клітини бактерій, грибів, рослин, тварин.

3. За відсутності постійних мікропрепаратів виготовте тимчасові:

а) стерилізованою скляною або дерев’яною паличкою зніміть із поверхні зубів наліт навколо ясен, перенесіть його на предметне скло і накрийте накривним скельцем;
б) виготовте препарат епітелію ротової порожнини у краплині слини, для чого проведіть скляною паличкою по внутрішній поверхні щоки, перенесіть мазок на предметне скло;
в) виготовте препарат шкірки м’ясистої луски цибулі, для чого перенесіть шкірку на предметне скло у краплину води та накрийте накривним скельцем.

4. Розгляньте при великому збільшенні мікроскопа клітини бактерій, грибів, рослин і тварин. Порівняйте особливості їхньої будови.

5. Роздивіться електронно-мікроскопічні фотографії клітин бактерій, грибів, рослин і тварин. Знайдіть клітинну стінку, плазматичну мембрану, ядро, ендоплазматичну сітку, комплекс Гольджі, мітохондрії, пластиди, вакуолі.

6. Зробіть висновки.