Строение и функции клетки и ее элементов

Клетка – элементарная (минимальная) единица живой материи, она обладает всеми свойствами живого организма и способна передавать эти свойства из поколения в поколение. Клетки передают информацию следующим поколениям через специальные процессы деления (митоз и мейоз).

Изучая историю развития клеточной теории, обратите внимание на постепенное накопление информации о клеточном строении организмов, выявлении ядер, хлоропластов, способов воспроизведения клеток путем деления (работы Р.Гука, А. Левенгука, Р.Броуна, Грю и Мальпиге). Запомните имена русского ботаника П.Ф. Горянинова, и также М. Шлейдена и Г.Шванна внесших важный вклад в разработку клеточной теории строения организмов.

Представление о строении клетки и функциях отдельных ее элементов необходимо для понимания процессов наследственности и изменчивости организмов при индивидуальном развитии организмов и в ходе эволюции видов.

При изучении данного раздела нужно иметь в виду, что первоначально выделение в клетке основных составляющих: ядра, цитоплазмы, клеточной оболочки было сделано на основании наблюдений с помощью световой микроскопии. Дальнейший прогресс в изучении клетки, выявление новых органелл и выяснение их функций было связано с совершенствованием методов исследований (электронной микроскопии, цитохимии, биохимии и др.).

Внимательно изучите строение ядра – основного хранилища наследственной информации клетки. Наследственный материал – дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) содержится в ядре в форме хромосом. Хромосомы состоят из хроматина, представляющего собой комплекс ДНК и специализированных ядерных белков – гистонов.

Специализированный участок хромосомы – ядрышко, представляет собой место образования рибосомальной рибонуклеиновой кислоты - р-РНК, составляющей основу в состав рибосом.

Совокупность признаков набора хромосом вида называется кариотипом. Кариотип характеризуется количеством хромосом, их формой, расположением первичных и вторичных перетяжек. Для характеристики кариотипа хромосомы изучают с помощью светового микроскопа во время деления клеток. Все виды растений и животных в своих соматических клетках содержат строго определенный и постоянный набор хромосом. На рисунке 1 приведено изображение хромосом вида, имеющего в своем составе всего лишь 3 пары хромосом. Парные хромосомы называют гомологичными. На рис.2 приведена классификация хромосом в зависимости от расположения первичной перетяжки – центромеры. Упорядоченное графическое изображение хромосом вида называется идиограммой.

Следует отметить, что – характеристика кариотипа является широко распространенным методом для изучения полиморфизма лесных культур, выявления различных подвидов и разновидностей, для изучения эволюции растений.

Рис.1. Диплоидный набор метафазных хромосом в клетке (2n =6).

Одинаковыми буками помечены гомологичные (парные) хромосомы.

1- центромера (первичная перетяжка); 2 – вторичная перетяжка; 3 – спутничная хромосома; 4 – спутник.

Рис.2. Формы хромосом на стадии метафазы (схема):

1,6 – равноплечие; 2,3 – неравноплечие; 4,5 – головчатые.

Изучите строение и функции пластид. Разнообразие пластид в клетке является результатом изменения их функций в процессе развития и функционирования клетки. Особая роль хлоропластов заключается в улавливании солнечной энергии и фиксации ее в форме химических связей в молекулах углеводов в процессе фотосинтеза.

Изучите строение митохондрий. Уясните их особую роль в энергетическом обмене клетки. Рассмотрите строение и функции других органелл и составляющих клетки: эндоплазматического ретикулума, аппарата Гольджи, сферосом, микротрубочек, включений, плазмалеммы, клеточной оболочки.

Обратите внимание, что пластиды и митохондрии содержат собственную ДНК в форме кольцевых молекул. Наличие ДНК в митохондриях и пластидах приводит к особенностям наследования признаков, которые называются цитоплазматическим наследованием. Как правило, свойства цитоплазмы передаются организму от материнской формы.

Рассмотрите гипотезу симбиотического происхождения эукариотической клетки. Эта гипотеза была сформулирована на основании существования полуавтономных молекул ДНК в пластидах и митохондриях.

Литература: [1 – с.63-70, 77-81].