Біологія. Повторне видання. 6 клас. Костіков (2020)

§ 9. Відмінні риси будови рослинної і тваринної клітин

Ви довідаєтеся, чому, незважаючи на схожість будови, клітини рослин та тварин мають суттєві відмінності.

З § 7 ви вже знаєте, що прості органічні речовини — це сировина, з якої будуються складні органічні речовини. Але звідки з’являються в клітині прості органічні речовини? Саме у способі отримання простих органічних речовин полягає головна відмінність між рослинами та тваринами.

Рослини самі утворюють органічні речовини з неорганічних у процесі фотосинтезу. Під час фотосинтезу за допомогою світла з вуглекислого газу та води утворюються прості органічні речовини. Зазвичай, це глюкоза. Фотосинтез здійснюється в особливих органелах — хлоропластах.

Фотосинтез — це процес утворення простих органічних речовин з вуглекислого газу та води за допомогою енергії світла.

Тварини не здатні утворювати прості органічні речовини з неорганічних. Тваринні клітини поглинають уже готові органічні речовини. Прості органічні сполуки поглинаються за допомогою клітинної мембрани й одразу можуть бути використані клітиною для побудови потрібних складних органічних речовин.

Чимало тваринних клітин здатні поглинати також складні органічні сполуки. У цьому випадку складна речовина спочатку розкладається на прості органічні речовини. Цей процес відбувається в клітині, через те називається внутрішньоклітинним травленням. Далі прості речовини використовуються як сировина для синтезу складних органічних сполук, які цієї миті потрібні клітині. У тваринних клітинах внутрішньоклітинне травлення відбувається в лізосомах.

Саме спосіб живлення визначає головні відмінності у будові рослинної та тваринної клітин.

Рослинна клітина, на відміну від тваринної, має хлоропласти, клітинну оболонку, велику вакуолю з клітинним соком. Тваринна клітина, на відміну від рослинної, має органели, у яких здійснюється внутрішньоклітинне травлення, — лізосоми.

Хлоропласти — одні з найбільших органел рослинної клітини (мал. 13). Вони добре помітні в оптичний мікроскоп. Хлоропласти містять речовину, яка вловлює світло, — хлорофіл. Хлорофіл завжди забарвлений у зелений колір. Саме тому рослини зелені.

Мал. 13. Клітини з хлоропластами під оптичним мікроскопом

Під час фотосинтезу до хлоропласта надходить вуглекислий газ і вода. Водночас хлорофіл уловлює сонячне світло і перетворює його на хімічну енергію, завдяки якій із вуглекислого газу та води утворюється глюкоза. При цьому вивільняється кисень (мал. 14).

Глюкоза, яка утворилася під час фотосинтезу, може бути використана для:

• утворення складних вуглеводів (наприклад, запасної речовини за назвою крохмаль);
• перетворення на інші прості органічні речовини, з яких згодом утворюються білки, жири, ДНК тощо;
• виробництва вкрай потрібної клітині енергії.

Кисень, що утворюється під час фотосинтезу, є «відходом виробництва». Для клітини він небезпечний, адже може «спалити» чимало потрібних речовин, пошкодити клітинні структури та органели. Через те більша частина кисню, за винятком того, що споживається мітохондріями, виводиться за межі клітини і потрапляє у повітря. Саме завдяки кисню, що утворився у процесі фотосинтезу, наша планета має кисневу атмосферу.

Мал. 14. Процес фотосинтезу

Цікаво знати

У рослинній клітині під час фотосинтезу утворюється так багато кисню, що існує загроза пошкодження ним самого хлоропласта. Проте цього не відбувається, бо в хлоропласті кисень зв’язують особливі захисні речовини — антиоксиданти. Антиоксиданти рослинного походження часто додають до різних продуктів харчування: вони захищають клітини людини від ушкодження киснем.

Клітинна оболонка — це структура, яка додає рослинній клітині міцності. Клітинна оболонка знаходиться ззовні від клітинної мембрани. Вона у 20-1000 разів товща за клітинну мембрану, тож добре помітна в оптичний мікроскоп. Каркас клітинної оболонки складається зі складного вуглеводу — целюлози.

Клітинна оболонка не пропускає до клітинної мембрани великі молекули, зокрема складні органічні речовини. Натомість через неї проникає вода та розчинені в ній солі, вуглекислий газ та кисень. Клітинна оболонка не лише додає міцності, а й разом з вакуолею надає рослинній клітині пружності.

Вакуоля — одна з найбільших органел рослинної клітини, яка добре помітна в оптичний мікроскоп. Вона відмежована від рідини цитоплазми мембраною.

Основна речовина, яку містить вакуоля, — це вода. Рослинна клітина постійно поглинає воду з навколишнього середовища і накопичує її у вакуолі. Завдяки воді, яка надходить до вакуолі, клітина набуває пружності. Якщо запас води у вакуолі зменшується, наприклад під час посухи, клітини втрачають пружність. Одним із проявів цього процесу є в’янення рослин.

Крім води, у вакуолі утворюються запаси простих цукрів та органічних кислот — лимонної, яблучної, щавлевої. Саме завдяки клітинному соку вакуолей садовина та городина мають кисло-солодкий смак.

Разом з тим вакуоля частково виконує функції складу та клітинного смітника. Вона накопичує деякі речовини, які будуть використані пізніше, та шкідливі продукти життєдіяльності клітини.

Лізосоми — це органели тваринної клітини, у яких відбувається внутрішньоклітинне травлення. Вони мають вигляд дрібних пухирців, які містять клітинний «травний сік» і відмежовані від цитоплазми мембраною. В оптичний мікроскоп ці органели зазвичай непомітні. У лізосомах складні органічні речовини, які поглинула тваринна клітина, розкладаються на прості органічні сполуки. Лізосоми також є «цехом» з утилізації вторинної сировини — у них частини органел, що вийшли з ладу і потребують заміни, розкладаються на прості органічні речовини, які клітина використовує повторно.

ВИСНОВКИ

• 1. Клітини рослини, на відміну від тваринних клітин, мають хлоропласти, клітинну оболонку, вакуолі, а тваринні клітини — лізосоми.
• 2. Відмінності у будові рослинної і тваринної клітин зумовлені різними способами живлення.

ТЕРМІНИ Й ПОНЯТТЯ, ЯКІ ПОТРІБНО ЗАСВОЇТИ

Хлоропласти, вакуоля, клітинна оболонка, лізосома, фотосинтез.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

• 1. Які органели наявні в рослинній клітині, але відсутні в тваринній, і навпаки?
• 2. Які з наведених речовин споживаються клітинами рослин, а які — клітинами тварин: кисень, вода, вуглекислий газ, білки?
• 3. Для чого тваринним клітинам потрібне внутрішньоклітинне травлення?
• 4. Що таке фотосинтез?

ЗАВДАННЯ

• 1. Клітинну оболонку часто плутають із клітинною мембраною. Знайдіть якнайбільше відмінностей між клітинною оболонкою та клітинною мембраною.
• 2. Клітина рослин оточена клітинною оболонкою. Здавалося б, що клітинна оболонка не завадила б і тваринній клітині, але вона відсутня. Спробуйте пояснити чому.
• 3. Порівняйте малюнки, де зображено принципи роботи мітохондрії та хлоропласта (мал. 12 і мал. 14). Що спільного й відмінного в роботі цих органел?
• 4. Натуральні соки вичавлюють із садовини і городини. Де саме у рослинній клітині міститься сік? Чому соки не отримують із тваринної сировини (наприклад, із м’яса)?

ДЛЯ ДОПИТЛИВИХ

Відповіді на деякі запитання школярів

«Чи існують рослини, що живляться сонячними променями або повітрям?»

Майже всі рослини (за винятком деяких рослин-паразитів) живляться вуглекислим газом з повітря, водою та енергією сонячних променів. Живитись тільки сонячними променями або тільки повітрям рослини не можуть.

«Із чого рослини виробляють кисень?»

Кисень, молекули якого складаються з двох атомів Оксигену, виділяється рослинами як один із продуктів фотосинтезу. До хлоропласта, де відбувається фотосинтез, Оксиген надходить у зв’язаному стані у складі молекули води. Під час проміжних реакцій фотосинтезу під дією світла, хлорофілу та деяких інших речовин Оксиген вивільняється і виводиться з клітини у складі кисню. Як бачимо, вихідним джерелом кисню є вода.

«Які поживні речовини рослини отримують від сонячних променів?»

Поживних речовин від сонячних променів рослини не отримують. Сонячні промені — це джерело енергії. Світло лише активує молекулу хлорофілу, яка починає перетворювати вуглекислий газ та воду на молекулу глюкози. Якщо уявити собі хлорофіл молотком, воду і вуглекислий газ — цвяхами та дошками, а кінцевий продукт — глюкозу — дерев’яним ящиком, то сонячний промінь — це та рука, яка приводить молоток у рух. Зрозуміло, що при цьому жодних речовин ящик від руки не отримує.

«Чи правда, що рослини очищують повітря?»

Залежно від того, що вважати повітряним брудом... Якщо вуглекислий газ, то це правда. Адже саме його рослини поглинають у процесі фотосинтезу. Проте від інших речовин, що забруднюють повітря, — сірчаного й чадного газів, мікроскопічних часток сажі тощо — рослини повітря не очищують і так само ушкоджуються ними, як і решта організмів.