Почему клетку называют структурной единицей растения кратко

Обновлено: 03.07.2024

Клетка как структурная и функциональная единица живого

Элементарная живая система

Организмы с клеточным строением — это основные прогрессивные формы жизни на нашей планете.

Клетка как живая система (элементарная) лежит в основе строения и развития всех растительных и животных организмов. Клетка — элементарная единица живого и самая мелкая единица организма, способная к жизни и обладающая основными признаками целого организма.

Все живые существа характеризуются клеточным типом организации. Исключение — вирусы, которые являются эволюционно неклеточными организмами и могут размножаться только, находясь в клетках других организмов.

Клетка — это элементарная структурная единица живого организма, представляющая собой дифференцированный и окруженный клеточной мембраной участок цитоплазмы.

Исходя из функций, можно утверждать, что клетка — главный структурный, функциональный и воспроизводительный элемент живой материи.

При этом, клетки способны существовать как самостоятельные организмы и входя в состав многоклеточных организмов.

Из одной клетки состоит организм бактерий, отдельных водорослей (хлореллы, хламидомонады), низших грибов (дрожжи, мукор), простейших животных (инфузория, эвглена, амёба и др). На этой клетке лежат все функции многоклеточного организма: дыхание, размножение, питание, движение и др. Практически все тела животных и растений сформированы при помощи огромного числа клеток, каждая из которых выполняет в организме определенные функции. Эти группы клеток стоят у начала формирования различных тканей.

Особенности строения и значение клеток

Клетки тканей имеют ряд общих морфологических особенностей и схожих функциональных свойств несмотря на различия в строении и разные функции. К таким морфологическим особенностям относятся, например, сформированное ядро и похожий набор органоидов. Среди общих функциональных свойств выделяются биосинтез белков, процессы, связанные с размножением, использование и превращение энергии.

Все это говорит о том, что у всех живых организмов на планете общее происхождение, а также о том, что органический мир характеризуется единообразием.

У клетки есть типичные структурные элементы:

плазматическая мембрана;
ядро;
цитоплазма с различными органоидами.

Если говорить о клетках растений, то для них характерно наличие вакуоли, хорошо оформленной целлюлозной оболочки, пластид.

Чем же клетки между собой различаются?

Есть несколько моментов, которые указывают на различия между клетками:

форма. Клетки бывают разными по форме. Среди них встречаются круглые (яйцеклетки), цилиндрические и кубические (эпителиальные ткани), дискообразные (эритроциты), звездчатые (нервные), продолговатые и веретенообразные (мышечные).

Для некоторых клеток вообще не свойственно постоянство формы. Речь идет об амебоидных клетках (лейкоцитах).

биохимические характеристики. Если в специализированных клетках нет пигмента хлорофилла или бактериохлорофилла, то процесс фотосинтеза не происходит;
функции. Есть два типа клеток: гаметы и соматические (клетки тела различных типов).

Стандартные размеры большинства клеток многоклеточных организмов — 10-100 мкм. Размеры мельчайших клеток — 2-4 мкм.

Отдельные растительные клетки, у которых большие вакуоли в цитоплазме, характеризуются большими размерами. К примеру, это клетки арбузного мякиша, лимона, которые можно увидеть без каких-либо специальных устройств. Яйцеклетки птиц и некоторых рыб обладают очень большими размерами — их диаметр достигает нескольких сантиметров. Отростки нервных клеток могут достигать одного метра и больше.

Размер тела животного не определяет размер его клеток.

Структурно-функциональная единица печени мыши или лошади одинаковая по своим размерам.

В любом организме достаточно много клеток. Небольшое количество клеток характерно для отдельных многоклеточных организмов.

К примеру, организм коловратки (а это относительно большое животное) содержит всего 400 клеток. Самые многоклеточные структуры в организме людей и позвоночных животных — клетки крови и головного мозга.

У многоклеточных животных небольшие по размерам клетки и большое их количество формируют огромную поверхность. Благодаря этому обеспечивается быстрый обмен веществ.

Открытие клеточного строения организмов связано с открытием микроскопа. В 1665 году голландский ученый Роберт Гук усовершенствовал простейший микроскоп и рассмотрел с его помощью строение пробки и увидел в её строении ячейки, которые назвал клетками. Только в середине XIX столетия это было признано открытием, когда ботаник М. Шлейден ( 1938 г.) и зоолог Т. Шванн 1939 г) сформулировали теорию клеточного строения растительных и животных организмов.

Несмотря на различие размеров, внешних форм у животных и растений, у мельчайших бактерий и гигантских деревьев секвои у них есть общее свойство – все они состоят из клеток. Более того эта структура всего живого в течение миллиардов лет эволюции живых организмов на нашей планете претерпели наименьшие изменения. Совершенство внутренней структуры обеспечивает для организмов выполнение клетками у них всех функций. Поэтому клетка является не только структурой организма, но и его функциональной единицей, как одноклеточных ,так и многоклеточных организмов, в том числе и растений. И тем не менее нельзя не отметить существования двух форм организмов, не имеющих клеточного строения – вирусы и бактериофаги. Однако, их жизнь не мыслима вне клетки, в которой они паразитируют: вирусы в клетках растений и животных, бактериофаги – в бактериальных организмах. Только в клетке хозяина, используя продукты его жизнедеятельности, они способны образовывать своё тело и размножаться. Следовательно, жизненные процессы любого организма обусловлены функционированием клетки.

Известно, что живые организмы имеют свои отличительные особенности, одни относятся к прокариотам, не имеющих дифференцированного ядра, и эукариоты, у которых обязательно содержится ядро. Кроме того, клетки одноклеточных организмов являются всем организмом, у многоклеточных, только составной частью. Поэтому у одноклеточных организмов в клетке протекают все без исключения процессы жизнедеятельности вплоть до размножения. В многоклеточном организме, дифференцированном на органы, ткани, клетки выполняют специализированные функции. Будучи дифференцированными по функциям, происходящих в них, они в совокупности и составляют единый и целостный организм. Клетки листа выполняют специфическую функцию фотосинтеза с образованием органических веществ, а клетки корня, как гетеротрофная часть растения, их потребляет и благодаря этому способны поглощать из почвы питательные вещества и воду, и снабжать ими листья, клетки стебля в это время выполняют транспортные функции в двух направления и т. д . Тесная трофическая связь клеток разных органов многоклеточных организмов подтверждается экспериментально двумя фактами: если изолировать их друг от друга, он и погибают, но если такие клетки или органы снабдить всеми необходимыми веществами, образуемых в клеткахдругих органов (питательными, энергетическими, биологически активными), то они будут сохранять жизнедеятельность. На этом основано культивирование изолированных органов, тканей и клеток растений на искусственных питательных среда.

Впервые он был обнаружен в 1958 году Стевардом и Рейнертом, которые независимо друг от друга обнаружили несколько эмбриоподобных структур, которые образовались в культуре клеток моркови (Daucus carota L.) in vitro. Полученные результаты показали, что соматический эмбриогенез – это феномен, присущий всем генерируемых в культуре клеток in vitro растениям. На сегодняшний день это число составляет 400 видов и до сих пор продолжает увеличиваться.

Показано, что для редифференцировки и индуцирования соматического эмбриогенеза у моркови и многих видов злаковых растений требуется только присутствие ауксина. Ряд древесных и некоторых других видов растений, например, Lathyrus – цитокинина или цитокинина и ауксина Растительные гормоны в питательной среде индуцируют процесс деление культивируемых in vitro клеток, приводящих к формированию эмбрионального каллуса или клеточных кластеров. Зародыши после завершения этих образований способны на безгормональной среде регенерироватьт в проростки.

Соматический эмбриогенез in vitro – это строгое доказательство тотипотентности растительной клетки. Тотипотентность заключается в том, что любая растительная клетка, независимо от её тканевого происхождения, несет в себе всю генетическую информацию всего организма, так как являются производными зиготы. Единичные клетки, из которых образуются зародыши, в впоследствии и целые растения, идентичны зиготе, из которой формировалось растение. Все его клетки имеют совершенно идентичный генотип. Соматический эмбриогенез является следствием перепрограммирование генной экспрессии в клетках, индуцирующей каскад структурных эмбриональных изменений. Это и приводит к развитию зародыша, как при зиготическом развитии, так и при соматическом эмбриогенезе из одной клетки.

В сложных растительных организмах клетки разных органов и тканей, выполняющих различные функции, что приводит к их некоторому анатомо-морфологическому отличию, обусловленному экспрессией только тех генов, которые формируют структуру, соответствующую функции. Остальные же гены репрессированы, и могут оставаться в этом состоянии, вплоть до завершения онтогенеза клетки, находящихся под контролем целостного организма. Ни одна соматическая клетка в целостном организме не реализует всей генетической программы, кроме той, которая присуща её функции. И только оставшись один на один может стать эмбриональной, подобно зиготе. Тотипотентность клеток растений лежит в основе регенерации и реституции.

Лекция 2. ФИЗИОЛОГИЯ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ

Тип урока: с применением ИКТ

1. Оргмомент (2 мин.)

2. Контроль знаний (8 мин.)

А) Активная беседа

– По какому признаку различают жизненные формы растений?
– В чем сходство и различие деревьев, кустарников и трав?
– Как условия обитания влияют на внешний облик растений?
– Какова особенность жизни озимых однолетников?

Б) Коллективное заполнение таблицы (на доске нарисовать таблицу) [3]

Заполните таблицу: приведите по несколько примеров многолетних, двулетних и однолетних растений.

3. Изучение нового материала. (20 мин.)

Учитель ставит вопрос и строит свой ответ как объяснение.

[1] ? Почему клетку называют основной единицей живого?

Все растительные организмы имеют клеточное строение. Живые организмы могут состоять из одной клетки, колонии клеток или множества клеток. Вне зависимости от этого в клетке происходят все жизненно важные процессы, связанные с поступлением питательных веществ, их расщеплением, превращением энергии, образованием различных органических соединений, делением и др. Поэтому клетку считают основной структурной и функциональной единицей живого организма.

[1] ? Одинаковы ли растительные клетки по форме и размеру?

По форме и размерам клетки растений значительно различаются.

Одни по форме близки к шару, к кубу, цилиндру – их называют паренхимными, т.е. равносторонними. Другие клетки, сильно вытянутые в длину, называют прозенхимными, т.е. неравносторонними.

[1] ? Какое строение имеет растительная клетка?

При рассмотрении растительной клетки в световой микроскоп можно увидеть оболочку и живое содержимое, которое состоит из цитоплазмы и ядра с ядрышком. Оболочка клетки состоит из целлюлозных волокон. Оболочка придает клетке форму и жесткость и предохраняет ее от внешних воздействий. В оболочке имеются поры, через которые проходят вещества, необходимые клетке. Под оболочкой расположена клеточная мембрана.

[5] Цитоплазма – бесцветное, вязкое, полупрозрачное вещество, составляющее основную часть живой клетки. Цитоплазма находится в постоянном движении, что обеспечивает перемещение питательных веществ. Скорость ее движения зависит от температуры, освещения и других факторов. Цитоплазма имеет сложное строение. Она состоит из водянистого основного вещества и находящихся в нем разнообразных органоидов. Цитоплазма соседних клеток соединены тонкими цитоплазматическими нитями, проходящими через поры оболочек. Вследствие этого между клетками в организме растения происходит постоянный обмен веществами. (Схему растительной клетки зарисовываем в тетрадь)

[1] ? Почему ядро является важнейшей частью клетки?

Ядро – обязательная структура клеток всех многоклеточных организмов. Оно имеет сложное строение. В ядре находится ядрышко (одно или несколько). Через поры ядерной оболочки осуществляется обмен веществ между ядром и цитоплазмой. Ядро регулирует все процессы жизнедеятельности клетки, так как в нем хранится и воспроизводится наследственная информация. Без ядра клетка не может расти, делиться и через некоторое время погибает.

? От чего зависит зеленая окраска растений?

Пластиды – клеточные органоиды, которые имеются только в клетках растений. Они разнообразны по форме, цвету, размерам и функциям.

? Какие функции выполняют включения и вакуоли в клетке?

В составе клеток имеются разные включения – это временные образования, например крахмальные и белковые зерна, капли жира и др. Они выступают в качестве запасных веществ, затем используются в процессе жизнедеятельности организма.
С возрастом в клетках заметно выделяются образования – полости, содержащие клеточный сок – вакуоли. В молодых клетках они мелкие и их мало. В зрелой клетке образуется одна большая вакуоль, которая может занимать до 90 % объема.

Живое содержимое клетки (цитоплазма, ядро, пластиды) называют протопластом.

4. Закрепление изученного материала (15 мин.)

Выполнения практических работ:

Все живое имеет клеточное строение: человек и пшеница , заяц и амеба. В сложном многоклеточном организме клетка является самой маленькой структурой. Как вы думаете заглянуть в таинственный микромир мы можем с помощью какого прибора? Ответ учащихся :Микроскоп. Верно. Рассматривая препарат под микроскопом , можно увидеть множество округлых, продолговатых, квадратных клеток, плотно прилегающих друг к другу.

Содержимое разработки

Тема: Клетка – основная структурная единица организма растения. Строение растительной клетки: оболочка, цитоплазма, ядро, пластиды, вакуоль с клеточным соком, включения. Разнообразие клеток по форме и размерам.

Лабораторная работа № 3.

Приготовление микропрепарата кожицы лука, эпидермиса листа.

Образовательная:

Формировать представления о клетке как живой единицы растительного мира, о взаимосвязи клеток, клеточном строении растений

Дать первоначальные представления о жизнедеятельности клетки

Развивающая:

развивать логическое мышление через формирование навыков самостоятельной

работы, умение делать выводы из анализа результатов эксперимента и предъявлять результаты своей деятельности.

3Воспитательная:

воспитывать коммуникативные качества личности через включение учащихся в групповую работу.

Формировать бережное отношение к зеленым растениям, исходя из знаний об их роли в жизни человека и всех живых организмов на Земле..

Тип урока: комбинированный

Методы обучения:

словесные (беседа, объяснение)

практические (проблемный, лабораторная работа)

I. Организационный момент

II. Актуализация знаний

Записать тему на доске,

Проверка знаний (монологический опрос, биологический диктант)

III.Новая тема

Каждая растительная клетка состоит из клеточной оболочки и живого содержимого.

Оболочка покрывает клетку с наружи в которой в некоторых местах расположены поры.

Основное содержимое клетки полужидкое вещество- цитоплазма. При нагревании и замораживании цитоплазма разрушается и клетка гибнет.

В центри клетки находится ядро с ядрышком. Все содержимое клетки состоит из полостей заполненных клеточным соком – это вакуоли.

Клеточный сок – вода с растворенными в ней сахарами и органическими и неорганическими веществами. Содержит красящие вещества(красные, желтые, синие)

Разрезая спелый плод вытекает из вакуолей. В цитоплазме находятся мелкие тельца –пластиды:

Хлоропласты –содержат пигмент хлорофилл(зеленого цвета)

Хлоропласты - содержат красные оранжевые и желтые вещества

Лейкопласты – бесцветные пластиды

Тема: Лабораторная работа № 3.

Тема: Приготовление микропрепарата кожицы лука, эпидермиса листа.

Цель: Изучить под микроскопом строение кожицы чешуи лука и кожицы листьев комнатных

растений. Продолжить формирование навыка работы с микроскопом.

Оборудование: микроскоп, покровное и предметное стекла, пипетка, препаровальная игла,

вода, листья растений, луковица, салфетка, фильтровальная (промокательная) бумага,

Инструктивная карточка.

1. Приготовьте и рассмотрите микропрепарат кожицы чешуи лука под микроскопом. Для этого:

а) Предметное и покровное стекла протрите салфеткой. Пипеткой нанесите каплю воды на предметное стекло.

б) Пинцетом отделите кожицу чешуи лука с внутренней стороны чешуи и положите её в каплю воды на предметное стекло. Расправьте её препаровальной иглой и накройте
покровным стеклом. Излишек воды удалите фильтровальной бумагой.

в) Рассмотрите приготовленный вами препарат. Осторожно передвигая предметное стекло по предметному столику, найдите такое место на препарате, где лучше всего видны клетки. Затем окончательно удалите фильтровальной бумагой воду и окрасьте препарат слабым раствором йода.

Вновь рассмотрите препарат.

Найдите органоиды в клетке. Обратите внимание на форму клеток. Зарисуйте, то, что видите. Подпиши рисунок.

Приготовьте и рассмотрите микропрепарат кожицы листьев комнатных растений или элодеи

Найдите органоиды в клетке. Обратите внимание на форму и окраску клеток. Зарисуйте, то, что видите. Подпишите рисунок.

5. Сделайте общий вывод по работе.

Контрольные вопросы.

1. Каково строение кожицы чешуи лука? Для чего вы использовали слабый раствор йода?

Каково строение кожицы листьев комнатных растений?

Что общего и в чем разница микропрепаратов, которые ты увидел?

Примерный образец вывода.

Я изучил (-а) строение кожицы чешуи лука и кожицы листьев комнатных растений.

Общее в микропрепаратах.

Различаются они тем, что .

Приготовление препарата чешуи кожицы

Строение клеток кожицы лука

IV. Закрепление пройденного материала

Беседа с учащимися

V.Домашнее задание: Прочитать § 6

-75%

Как строение растительной клетки обеспечивает ее жизнь, из чего она состоит и что содержит? Эта крохотная базовая структура каждого растительного организма отличается от животных клеток и способна сама создавать органические вещества. Познакомимся с уникальным творением природы.

Строение растительной клетки

Клетка растения — самая малая его структурная единица, а в некоторых случаях — единственная. Так, в природе растения бывают как многоклеточными, так и одноклеточными. К группе последних принадлежат многие водоросли, у которых всего одна клетка представляет собой полноценный живой организм.

В то же время многоклеточное растение — это не просто набор клеток, а единый организм, в котором есть различные ткани и органы, взаимодействующие друг с другом.

Существует базовое строение клетки растения, то есть те компоненты, которые всегда присутствуют в клетках данного типа. Основной состав растительной клетки таков:

оболочка (цитоплазматическая мембрана и стенка клетки);
цитоплазма, в которой находится ядро, митохондрии (энергетические станции клетки), хлоропласты (зеленые пластиды, с помощью которых происходит фотосинтез), вакуоли и другие органоиды.

Рассмотрим особенности строения растительной клетки подробнее.

Строение растительной клетки: Freepick

Растительная клетка: строение внешней части

В отличие от животных у растений каждая клетка отделена от окружающей среды двумя барьерами, а именно:

Прочная оболочка из целлюлозы, пектинов и лигнина (сложное полимерное соединение, вещество, характеризующее одеревеневшие стенки растительных клеток ) поддерживает форму клетки, а также служит надежной защитой от всего, что находится вокруг.
Плазматическая мембрана. Эта тончайшая часть составлена из белков и жиров, через нее транспортируется вода, минеральные и органические вещества. Она регулирует обмен между клеткой и средой.

Клетки растений внутри: цитоплазма

Внутри растительных клеток находится специфическое полужидкое вещество, которое называют цитоплазмой. Оно состоит из воды, веществ минеральной и органической природы.

В цитоплазме находятся и взаимодействуют друг с другом все органоиды. Таким образом, она поле для протекания всех биохимических процессов.

Клеточное строение растений: органоиды

Клетка живет и выполняет все свои функции благодаря органоидам — крошечным структурам с уникальным строением.

Главный органоид каждой клетки — ядро:

Снаружи его покрывают две мембраны, в которых есть поры. Через них в ядро могут проникать и выходить наружу разные вещества.
Внутри ядра спрятаны хромосомы, в которых содержится наследственная информация о признаках организма. Каждая хромосома — это одна молекула ДНК, связанная с белками.
В ядре также находятся крохотные ядрышки, которые синтезируют РНК для рибосом.

Кроме ядра, клетки растений содержат:

Эндоплазматическую сеть (ЭПС) — ветвящиеся каналы, расположенные в цитоплазме. Она необходима для синтеза белков, жиров и углеводов, транспорта веществ.
Рибосомы. Эти органоиды могут быть закреплены на ЭПС или располагаться в цитоплазме. В их составе есть РНК и белок, а сами они необходимы для синтеза белков. Вместе ЭПС и рибосомы — это синтетический аппарат по производству белков.
Митохондрии от цитоплазмы отделены двумя мембранами. В них происходит окисление органических веществ и синтез молекул АТФ. АТФ — соединение, которое клетки используют как источник энергии.
Уникальные органоиды — пластиды. Они могут быть бесцветными (лейкопласты) или содержать цветные пигменты (хромопласты). Самые известные пластиды из второй группы называются хлоропластами. В их структуре содержится зеленый пигмент хлорофилл, поглощающий энергию света и применяемый для синтеза углеводов из воды и углекислого газа. На такие чудеса способны только растения.
Комплекс Гольджи — система из полостей, которые от цитоплазмы отделяет одна мембрана. В нем накапливаются белки, жиры и углеводы, а также может происходить синтез веществ из последних двух групп.
Лизосомы. В этих одномембранных органоидах содержатся ферменты, ускоряющие реакции превращения сложных молекул в простые. В лизосомах белки могут превратиться в аминокислоты, сложные углеводы — в простые, жиры — в глицерин и жирные кислоты. Кроме того, лизосомы разрушают части клетки, которые отмерли.
Вакуоли. Еще один уникальный органоид, который наполняет клеточный сок и запасные питательные вещества. Также вакуоль может собирать вредные вещества. В молодых клетках вакуолей обычно несколько, они маленькие, а по мере роста клетки сливаются в одну большую вакуоль.

Размеры растительных клеток варьируются от одного до десятков тысяч микрометров, а вот их наполнение в большинстве случаев практически одинаково.

Растительная клетка: особенности и функции

Разнообразные растения: Freepick

Биологи не случайно поделили клетки на растительные и животные. Несмотря на схожесть, есть у них и заметные отличия. Растительная клетка уникальна благодаря тому, что:

В ее структуре есть вакуоли, которые содержат клеточный сок и разнообразные питательные и биологически активные вещества.
Такой клеточной стенки, как у растительных клеток, у животных нет, а клеточные стенки бактерий и грибов устроены по-другому.
Связи между клетками растения осуществляют специальные цитоплазматические мостики — плазмодесмы.
Только растительные организмы содержат пластиды. Это могут быть зеленые хлоропласты с хлорофиллом, лейкопласты двух видов (запасающие жиры или крахмал), хромопласты, содержащие яркие желто-красные пигменты.
В растительных клетках не содержатся центриоли (эти органоиды, принимающие участие в делении клетки, встречаются только у водорослей и животных).
Основное запасное вещество клетки растения — крахмал. Так называемый животных крахмал (гликоген) имеет такой же состав, но немного другую структуру.
Ткани в растениях не везде содержат межклеточное вещество, которое соединяет клетки между собой. В этих случаях происходит образование межклетников, которые содержат воздух. С их помощью происходит газообмен клетки с окружающей средой.

Остальные органоиды и компоненты у растительной и животной клетки очень похожи. Почему сформировались именно такие особенности строения клеток растений? Они обусловлены их образом жизни и тем, как растения питаются.

В большинстве своем растения известны неподвижным (прикрепленным) образом жизни: они не могут активно двигаться, чтобы находить новые источники питания или более благоприятные условия существования.

Выживают с помощью захвата воды и других необходимых веществ путем диффузии из окружающей среды, а также самостоятельно синтезируют углеводы в хлоропластах.

То есть функции растительной клетки таковы:

поддерживать процессы жизнедеятельности и обмена веществ;
синтезировать глюкозу из воды и углекислого газа, поглощенного из воздуха, а потом превращать ее в крахмал;
накапливать различные питательные вещества;
размножаться путем деления и передавать генетическую информацию дочерним клеткам.

Теперь вам известно не только строение растительной клетки, но и предназначение всех ее структурных компонентов. Природа создала совершенное творение: такая крошечная клетка бесперебойно работает, словно настоящая биохимическая лаборатория.

Читайте также: