Ход работы:
а) На плакате-схеме студенты изучают основные части растительной клетки – ядро и цитоплазму; описывают функции ядра, клеточной оболочки и компоненты цитоплазмы в соответствии с перечнем таблицы 1.
При выполнении работы студенты учитывают, что основными частями клетки являются ядро, заключенное в оболочку и цитоплазма (от греческогоcytos – клетка и plasma – первичная масса).
Ядро – это центр, управляющий всеми процессами жизнедеятельности клетки. В нём сосредоточены материальные носители наследственности всех признаков и свойств организма. В клетках некоторых тканей ядро занимает относительно постоянное положение и располагается, примерно, в центре клетки. В других тканях оно свободно перемещается и может оказаться в любом участке. Оно обычно занимает 1/5 объёма клетки. Ядерная оболочка реализует поступление веществ из ядра в цитоплазму и обратно. В ядре имеется одно или несколько ядрышек, которые участвуют в синтезе рибонуклеиновой кислоты (РНК). Ядро играет важную роль в регуляции протекающих в клетке процессов; оно содержит носители наследственной информации или гены, определяющие признаки данной клетки и всего организма.
Ядро отделено от окружающей цитоплазмы двумембранной оболочкой, которая регулирует передвижение веществ из ядра в цитоплазму и обратно.
Цитоплазма – полужидкая коллоидная масса, состоящая из тончайших нитей, мембран и зёрен. Она заполняет всё пространство клетки. Цитоплазма состоит из 2 –х слоев: внутреннего – эндоплазмы и периферического – эктоплазмы. Цитоплазма, как колллоидная система может менять свое агрегатное состояние, переходя от золя к гелю, она растекается при повреждении оболочек, в ней можно наблюдать броуновское движение частиц.
Таблица 1 - Перечень компонентов цитоплазмы растительной клетки
Структура | Описание |
1 | 2 |
Ядро | |
Клеточная оболочка | |
Цитоплазма в т.ч.: Пластиды | |
Митохондрии | |
Плазмалемма | |
Вакуоли | |
Аппарат Гольджи | |
Эндоплазматический ретикулум | |
Рибосомы | |
Сферосомы | |
Характерной особенностью строения растительной клетки является наличие прочной клеточной стенки – оболочки. Именно благодаря ей возникло слово клетка. Клеточная оболочка – имеет сложное строение, приспособленное к выполнению определенных функций: защитной, избирательной проницаемости и активного втягивания частиц и молекул. Протопласты клеток содержат цитоплазму, ограниченную снаружи специальной плазматической мембраной – плазмалеммой. В цитоплазме существует набор особых структур или органелл, выполняющих специфические функции (пластиды, митохондрии, плазмалемма, вакуоли, аппарат Гольджи, эндоплазматический ретикулум, рибосомы, сферосомы).
Пластиды. Существуют три разновидности их: неокрашенные - лейкопласты, окрашенные – хлоропласты и хромопласты. Одни разновидности пластид могут превращаться в другие, размножаются делением. Наиболее важные пластиды – хлоропласты – содержат зеленый пигмент – хлорофилл, придающий растениям зеленую окраску и играющий важную роль в фотосинтезе, улавливая энергию солнечного света. Помимо этого, они содержат белки и липиды.
Лейкопласты – служат центрами накопления крахмала и других веществ. В хромопластах, окрашенных в желтый, красный или оранжевый цвета, накапливаются биологичеки важные вещества – каратиноиды. В клетках образовательной ткани или меристемы, иногда различают пропластиды, которые отличаются от лейкопластов меньшими размерами и не развиваются системами внутренних мембран.
Митохондрии. Число митохондрий в одной клетке варьирует от нескольких штук до нескольких тысяч и более. Их больше в тех клетках и в той части клетки, где обмен веществ наиболее интенсивен. Это палочковидные, зернистые или нитчатые образования. Каждая митохондрия ограничена двумембранной оболочкой, от внутренней мембраны которой отходят складки в виде параллельных, направленных к центру митохондрии выступов – крист. Количество и степень развития крист зависит от функциональной активности ткани, в состав которой входит клетка. Митохондрии способны сливаться между собой, образуя сети или кольца. Они состоят из белка, липидов, РНК и ДНК. В митохондриях происходит клеточное дыхание. Это силовые станции клеток. В них накапливается энергия. Митохондрии представлют собой обновляющиеся структуры с довольно кратким жизненным циклом (5-10 дней). Новые митохондрии образуются в результате роста и деления предшествующих митохондрий.
Плазмалемма – Цитоплазматические органеллы окружены одно- или двумембранной оболочкой. Биологические мембраны – важнейшие регуляторные системы живых организмов. Состоят из липидов и белков. В их состав также входят полисахариды и нуклеиновые кислоты.
Биологические мембраны или плазмалемма выполняют роль разделительных перегородок между отдельными отсеками клетки и служат биологическими барьерами, отделяющими содержимое клетки от внешней среды. Об этом свидетельствует явление плазмолиза, когда эта мембрана выполняет барьерную функцию, не пропуская молекулы крупнее, чем молекулы воды. Плазмалемма принимает участие в различных функциях клетки: защите, поглощении и выделении веществ.
Вакуоли – полости, наполненные клеточным соком и отделённые от цитоплазмы мембраной – тонопластом. Клеточный сок является разбавленным раствором солей, органических кислот, сахаров, растворимых танинов, антоциантов и других полифенолов. Вакуоли растительной клетки выполняют многообразные функции: осморегуляция, поддержание тургора клетки, концентрация отходов метаболизма, запасание сахаров и белков, переваривание отдельных частей своей же клетки (автофагия).
Аппарат Гольджи – сложная структура, состоящая из группы цистерн и системы пузырьков разного размера, расположенных по краям этих цистерн. Он непрерывно создаёт мембраны эндоплазматическогоретикулума.
Основной функцией аппарата Гольджи является секреция веществ, синтезируемых в клетке.В аппарате Гольджи происходит полимеризация полисахаридов; кроме этого здесь могут накапливаться различные биологически активные вещества (липопротеиды, ферменты). Пузырьки Гольджи участвуют в построении клеточной оболочки.
Эндоплазматический ретикулум – это пронизывающая всю цитоплазму система сообщающихся между собой мембран и канальцев с гранулами на наружной поверхности. Эндоплазматическая сеть является системой транспорта веществ в клетке. Кроме того, эта сеть принимает участие в биосинтезе липидов.
Важнейшей функцией эндоплазматического ретикулума считается накопление синтезированных на рибосомах белков. Из элементов эндоплазматического ретикулума формируются провакуоли, сферосомы и аппарат Гольджи.
Рибосомы свободно располагаются в цитоплазме или прикрепляются к наружной поверхности мембран эндоплазматической сети. Они состоят из белка и РНК. Химический состав рибосом почти у всех организмов одинаков. Это фабрики белка. В них происходит сборка из аминокислот белковых молекул. Синтезированный рибосомами белок направляется в каналы эндоплазматического ретикулума, а оттуда – во все органеллы цитоплазмы и ядро клетки. Синтез белка в рибосомах осуществляется при участии РНК. Рибосомы "работают" очень высокопроизвольно: за один час они производят белка больше своей массы.
Сферосомы – представляют собой организмы размером 0,5-2,5 мкм. В образовании сферосом участвует эндоплазматическийретикулум. Установлено, что фракция сферосом, выделенная из растительной клетки содержит различные ферменты. Во всех изученных сферосомах обнаружен фермент липаза. Это свидетельствует о том, что сферосома представляет собой центр синтеза и накопления масел.
По результатам изучения студенты зарисовывают схему строения растительной клетки в соответствии с рисунком 1.
Рисунок 1 – Схема строения растительной клетки