За своєю будовою клітини всіх живих організмів можна розділити на два великі відділи: без'ядерні та ядерні організми.
Для того щоб порівняти будову рослинної та тваринної клітини, слід сказати, що обидві ці структури належать до надцарства еукаріотів, а отже, містять мембранну оболонку, морфологічно оформлене ядро та органели різного призначення.
| Рослинна | Тваринна | |
| Спосіб харчування | Автотрофний | Гетеротрофний |
| Клітинна стінка | Знаходиться зовні та представлена целюлозною оболонкою. Не змінює своєї форми | Називається глікокаліксом – тонкий шар клітин білкової та вуглеводної природи. Структура може змінювати форму. |
| Клітинний центр | Ні. Можливо тільки в нижчих рослин | Є |
| Поділ | Утворюється перегородка між дочірніми структурами | Утворюється перетяжка між дочірніми структурами |
| Запасний вуглевод | Крохмаль | Глікоген |
| Пластиди | Хлоропласти, хромопласти, лейкопласти; відрізняються один від одного залежно від забарвлення | Ні |
| Вакуолі | Великі порожнини, заповнені клітинним соком. Містять велику кількість поживних речовин. Забезпечують тургорний тиск. У клітці їх відносно небагато. | Численні дрібні травні, у деяких – скорочувальні. Будова по-різному з вакуолями рослин. |
Особливість будови рослинної клітини:
Особливість будови тваринної клітини:
Коротке порівняння рослинної та тваринної клітини
Що з цього випливає
- Принципова подібність в особливостях будови та молекулярного складу клітин рослин і тварин вказує на спорідненість та єдність їх походження, найімовірніше, від одноклітинних водних організмів.
- У складі обох видів міститься безліч елементів Періодичної таблиці, які переважно існують у вигляді комплексних сполук неорганічної та органічної природи.
- Проте різним і те, що у процесі еволюції ці два типи клітин далеко відійшли друг від друга, т.к. від різних несприятливих впливів довкілля вони мають абсолютно різні способи захисту і також мають різні один від одного способи живлення.
- Рослинна клітина головним чином відрізняється від тварини міцною оболонкою, що складається з целюлози; спеціальними органоїдами – хлоропластами з молекулами хлорофілу у своєму складі, за допомогою яких здійснимо фотосинтез; і добре розвиненими вакуолями із запасом поживних речовин.
Найменшою частиною організму є клітина, вона здатна існувати самостійно і має ознаки живого організму. У цій статті ми дізнаємося, яку будову має рослинна клітина, коротко розповімо про її функції та особливості.
Будова клітини рослини
У природі існують як одноклітинні рослини, і багатоклітинні. Наприклад, у підводному світі можна зустріти одноклітинні водорості, які мають усі функції притаманні живому організму.
Багатоклітинна особина – це не просто набір клітин, а єдиний організм, здатний утворювати різні тканини, органи, які взаємодіють один з одним.
Будова рослинної клітини у всіх рослин однакова і складається з тих самих компонентів. Її склад наступний:
- оболонка (пластинка, міжклітинник, плазмодесми та плазмолеми, тонопласт);
- вакуолі;
- цитоплазма (мітохондрії; хлоропласти та інші органоїди);
- ядро (ядерна оболонка, ядерце, хроматин).
Мал. 1. Будова клітини рослини.
На відміну від тварини, рослинна клітина має особливу целюлозну оболонку, вакуолю та пластиди.
Вивчення будови та функцій рослинної клітини показало, що:
ТОП-4 статтіякі читають разом з цією
- найбільшою частиною в організмі є ядро , що відповідає за всі процеси, що відбуваються. Воно містить спадкову інформацію, що передається з покоління до покоління. Від інших органоїдів відокремлює ядро ядерну оболонку;
- безбарвна в'язка речовина, яка наповнює клітину, називається цитоплазмою . Саме в ній знаходяться усі органоїди;
- під клітинною стінкою знаходиться мембрана (тонопласт) яка відповідає за обмін речовин. Це тоненька плівка, що відокремлює оболонку від цитоплазми;
- клітинна стінка досить міцна, оскільки до її складу входить целюлоза. Тому функціями стінки є захист та надання форми;
- маленькими складовими компонентами є пластиди . Вони можуть бути кольоровими чи безбарвними. Так, наприклад, хлоропласти мають зелений колір, саме в них відбувається процес фотосинтезу;
- внутрішня порожнина, заповнена соком, називається вакуоллю . Розмір її залежить від віку організму: чим він старший, тим більше вакуоля. До складу соку входить водний розчин мінеральних солей та органічних речовин. Він містить різні цукру, ферменти, мінеральні кислоти та солі, білки та пігменти;
Мал. 2. Зміни розміру вакуолі у разі зростання рослини.
- мітохондрії здатні пересуватися разом із цитоплазмою, їх основна роль - обмін речовин. Саме тут відбувається процес дихання та утворення АТФ;
- апарат Гольджі може мати різні форми (диски, палички, зернятка). Його роль - накопичення та виведення непотрібних речовин;
- рибосоми синтезують білок. Знаходяться вони в цитоплазмі, ядрі, мітохондріях, пластидах.
Клітинну будову рослин вчені відкрили ще XVII столітті. Клітини апельсинової м'якоті видно неозброєним оком, але найчастіше розглянути рослинний організм можна під мікроскопом.
Мал. 3. Будова апарату Гольджі.
Особливості рослинного організму
Дослідження різноманітності царства рослин виявило такі особливості:
- на відміну від інших живих організмів, рослини мають вакуолю, яка зберігає всі поживні та корисні речовини, розщеплює старі органели, що віджили, і білки;
- Клітинна стінка за своїм складом відрізняється від грибного хітину та стінок бактерій. До її складу входить целюлоза, пектин та лігнін;
- зв'язок між клітинами здійснюється за допомогою плазмодесм – так звані пори у клітинній стінці;
- пластиди є лише у рослинному організмі. Крім хлоропластів, це можуть бути лейкопласти, які діляться на два види: одні з них запасають жири, інші - крохмаль. А також хромопласти, які синтезують та зберігають пігменти;
- на відміну тваринного організму, рослинної клітини немає центриолей.
1. Дамо визначення поняттям.
Клітина – це одиниця будови всього живого.
Органоїд – це спеціалізовані структури клітини, які виконують певні функції.
2. Спростуємо твердження у тому, що ядро – обов'язкова складова всіх клітин організмів.
Ядро є осередком всіх ядерних клітин. Проте, існують організми, які мають ядра – бактерії. Такі організми називають прокаріотами.
3. Заповнимо таблицю.
4. Доповнимо пропозиції.
Внутрішньою середовищем клітини є цитоплазма. У ній розташовуються ядро та численні органоїди. Вона з'єднує органоїди між собою, забезпечує переміщення різних речовин і є середовищем, в якому йдуть різні процеси. Оболонка служить зовнішнім каркасом клітини, надає їй певну форму та розміри, виконує захисну та опорну функції, бере участь у транспорті речовин у клітину.
5. Підпишемо органоїди клітини, що позначені на малюнку цифрами.
1 – хлоропласт
2 – клітинна стінка
3 – цитоплазматична мембрана
4 – лізосома
5 – вакуоля
6 – апарат Гольджі
7 – ЕПС
8 – ядро
6. Заповнимо таблицю.
7. Позначимо органоїди у контурі тваринної клітини.
8. Виконаємо завдання.
1) Позначимо органоїди цитоплазми:
а) ядро
в) хлоропласти
г) рибосоми
д) мітохондрії
е) вакуолі
2) Позначимо структури, що у ядрі:
б) ядерце
9. З'ясуємо роль хромосом у клітині.
Зберігають спадкову інформацію.
10. Вставимо пропущені букви.
ЕндОплазматична мережа, цитоплазма, мітохондрія, рібосома, хлоропласт, акуоль, хлорофіл, піноцитоз, фаоцитоз.
Лабораторна робота
«Будова рослинна клітина»
4. Замалюємо групу рослинних клітин.
5. Замалюємо одну клітинку листа елодеї та підпишемо її частини.
Лабораторна робота
«Будова тваринна клітина»
2. Замалюємо групу клітин тваринної тканини.
3. Замалюємо одну клітинку та підпишемо її частини.
4. Позначимо відмінні та загальні риси тваринної клітини із клітиною листа елодеї.
Подібність у тому, що є цитоплазматична мембрана, цитоплазма та ядро.
Відмінності: у клітини елодеї є хлоропласти, клітинна стінка та вакуоль, а у тварини – лізосоми та мітохондрії.
Тип уроку: комбінований.
Методи: словесний, наочний, практичний, проблемно-пошуковий.
Цілі уроку
Освітня: поглибити знання учнів про будову клітин еукаріотів, навчити застосовувати їх на практичних заняттях.
Розвиваючі: удосконалювати вміння учнів працювати з дидактичним матеріалом; розвивати мислення учнів, пропонуючи завдання для порівняння клітин прокаріотів і еукаріотів, клітин рослин і клітин тварин з виявленням схожих і відмінних ознак.
Устаткування: плакат «Будова цитоплазматична мембрана»; картки-завдання; роздатковий матеріал (будова прокаріотичної клітини, типова рослинна клітина, будова тваринної клітини).
Міжпредметні зв'язки: ботаніка, зоологія, анатомія та фізіологія людини.
План уроку
I. Організаційний момент
Перевірка готовності до уроку.
Перевірка облікового складу учнів.
Повідомлення теми та цілей уроку.
ІІ. Вивчення нового матеріалу
Поділ організмів на про- та еукаріоти.
За формою клітини надзвичайно різноманітні: одні мають округлу форму, інші схожі на зірочки з багатьма променями, треті витягнуті тощо. Різні клітини і за розміром - від дрібних, важко помітних у світловому мікроскопі, до чудово видимих неозброєним оком (наприклад, ікринки риб і жаб).
Будь-яке незапліднене яйце, у тому числі гігантські скам'янілі яйця викопних динозаврів, які зберігаються в палеонтологічних музеях, теж були живими клітинами. Однак, якщо говорити про основні елементи внутрішньої будови, всі клітини схожі між собою.
Прокаріоти (Від лат. pro- Перед, раніше, замість і грец. karyon– ядро) – це організми, клітини яких немає обмеженого мембраною ядра, тобто. всі бактерії, включаючи архебактерії та ціанобактерії. Загальна кількість видів прокаріотів близько 6000. Вся генетична інформація прокаріотичної клітини (генофор) міститься в одній-єдиній кільцевій молекулі ДНК. Мітохондрії та хлоропласти відсутні, а функції дихання або фотосинтезу, що забезпечують клітину енергією, виконує плазматична мембрана (рис. 1). Розмножуються прокаріоти без вираженого статевого процесу шляхом поділу надвоє. Прокаріоти здатні здійснювати цілу низку специфічних фізіологічних процесів: фіксують молекулярний азот, здійснюють молочнокисле бродіння, розкладають деревину, окислюють сірку та залізо.
Після вступної розмови учні розглядають будову прокаріотичної клітини, порівнюючи основні особливості будови із типами еукаріотичної клітини (рис. 1).
Еукаріоти – це вищі організми, які мають чітко оформлене ядро, яке оболонкою відокремлюється від цитоплазми (каріомембраної). До еукаріотів відносяться всі вищі тварини та рослини, а також одноклітинні та багатоклітинні водорості, гриби та найпростіші. Ядерна ДНК у еукаріот міститься в хромосомах. Еукаріоти мають клітинні органоїди, обмежені мембрани.
Відмінності еукаріотів від прокаріотів
- Еукаріоти мають справжнє ядро: генетичний апарат еукаріотичної клітини захищений оболонкою, схожою на оболонку самої клітини.
– Включені до цитоплазми органоїди оточені мембраною.
Будова клітин рослин та тварин
Клітина будь-якого організму є системою. Вона складається з трьох взаємопов'язаних між собою частин: оболонки, ядра та цитоплазми.
При вивченні ботаніки, зоології та анатомії людини ви вже знайомилися із будовою різних типів клітин. Коротко повторимо цей матеріал.
Завдання 1.Визначте на малюнку 2, яким організмам та типам тканин відповідають клітини під цифрами 1–12. Чим зумовлена їхня форма?
Будова та функції органоїдів рослинних та тваринних клітин
Використовуючи малюнки 3 і 4 та користуючись Біологічним енциклопедичним словником та підручником, учні заповнюють таблицю, порівнюючи тваринну та рослинну клітини.
Таблиця. Будова та функції органоїдів рослинних та тваринних клітин
Органоїди клітини |
Будова органоїдів |
Функція |
Присутність органоїдів у клітинах |
|
рослин |
тварин |
|||
Хлоропласт |
Являє собою різновид пластид |
Фарбує рослини у зелений колір, у ньому відбувається фотосинтез |
||
Лейкопласт |
Оболонка і двох елементарних мембран; внутрішня, вростаючи в строму, утворює нечисленні тилакоїди |
Синтезує та накопичує крохмаль, олії, білки |
||
Хромопласт |
Пластиди з жовтим, помаранчевим та червоним забарвленням, забарвлення обумовлене пігментами – каротиноїдами |
Червоне, жовте забарвлення осіннього листя, соковитих плодів та ін. |
||
Займає до 90% обсягу зрілої клітини, заповнена клітинним соком |
Підтримка тургору, накопичення запасних речовин та продуктів обміну, регуляція осмотичного тиску та ін. |
|||
Мікротрубочки |
Складаються з білка тубуліна, розташовані біля плазматичної мембрани |
Беруть участь у відкладенні целюлози на стінках клітин, переміщенні в цитоплазмі різних органоїдів. При розподілі клітини мікротрубочки складають основу структури веретена розподілу |
||
Плазматична мембрана (ЦПМ) |
Складається з ліпідного бісла, пронизаного білками, зануреними на різну глибину |
Бар'єр, транспорт речовин, сполучення клітин між собою |
||
Гладкий ЕПР |
Система плоских і розгалужених трубочок |
Здійснює синтез та виділення ліпідів |
||
Шорсткий ЕПР |
Назву отримав через безліч рибосом, що знаходяться на його поверхні |
Синтез білків, їх накопичення та перетворення для виділення з клітини назовні |
||
Оточено подвійною ядерною мембраною, що має пори. Зовнішня ядерна мембрана утворює безперервну структуру з мембраною ЕПР. Містить одне або кілька ядерців |
Носій спадкової інформації, центр регуляції активності клітини |
|||
Клітинна стінка |
Складається з довгих молекул целюлози, зібраних у пучки, які називаються мікрофібрилами. |
Зовнішній каркас, захисна оболонка |
||
Плазмодесми |
Найдрібніші цитоплазматичні канали, що пронизують клітинні стінки |
Об'єднують протопласти сусідніх клітин |
||
Мітохондрії |
Синтез АТФ (акумуляція енергії) |
|||
Апарат Гольджі |
Складається зі стопки плоских мішечків – цистерн, або диктіосом |
Синтез полісахаридів, формування ЦПМ та лізосом |
||
Лізосоми |
Внутрішньоклітинне травлення |
|||
Рибосоми |
Складаються з двох нерівних субодиниць - |
Місце біосинтезу білка |
||
Цитоплазма |
Складається з води з великою кількістю розчинених у ній речовин, що містять глюкозу, білки та іони. |
У ній розташовані інші органоїди клітини та здійснюються всі процеси клітинного метаболізму. |
||
Мікрофіламенти |
Волокна з білка актину, зазвичай розташовуються пучками поблизу поверхні клітин |
Беруть участь у рухливості та зміні форми клітин |
||
Центріолі |
Можуть входити у складі мітотичного апарату клітини. У диплоїдній клітині міститься дві пари центріолей |
Беруть участь у процесі розподілу клітин у тварин; у зооспорах водоростей, мохів та у найпростіших утворюють базальні тільця вій |
||
Мікроворсинки |
Виступи плазматичної мембрани |
Збільшують зовнішню поверхню клітини, мікроворсинки разом утворюють облямівку клітини. |
||
Висновки
1. Клітинна стінка, пластиди та центральна вакуоль притаманні лише рослинним клітинам.
2. Лізосоми, центріолі, мікроворсинки присутні переважно лише у клітинах тварин організмів.
3. Всі інші органоїди характерні як рослинних, так тварин клітин.
Будова оболонки клітин
Клітинна оболонка розташовується зовні клітини, відмежовуючи останню від зовнішнього чи внутрішнього середовища організму. Її основу становить плазмалема (клітинна мембрана) та вуглеводно-білкова складова.
Функції клітинної оболонки:
- Підтримує форму клітини і надає механічну міцність клітині та організму в цілому;
– захищає клітину від механічних пошкоджень та потрапляння до неї шкідливих сполук;
- Здійснює впізнавання молекулярних сигналів;
– регулює обмін речовин між клітиною та середовищем;
- Здійснює міжклітинну взаємодію в багатоклітинному організмі.
Функція клітинної стінки:
– є зовнішнім каркасом – захисною оболонкою;
- Забезпечує транспорт речовин (через клітинну стінку проходить вода, солі, молекули багатьох органічних речовин).
Зовнішній шар клітин тварин, на відміну клітинних стінок рослин, дуже тонкий, еластичний. Він не видно у світловий мікроскоп і складається з різноманітних полісахаридів та білків. Поверхневий шар тварин клітин називається глікокаліксом, виконує функцію безпосереднього зв'язку клітин тварин із зовнішнім середовищем, з усіма оточуючими її речовинами, опорної ролі не виконує.
Під глікокаліксом тваринної та клітинної стінки рослинної клітини розташована плазматична мембрана, що межує безпосередньо з цитоплазмою. До складу плазматичної мембрани входять білки та ліпіди. Вони розташовані впорядковано з допомогою різних хімічних взаємодій друг з одним. Молекули ліпідів у плазматичній мембрані розташовані у два ряди і утворюють суцільний ліпідний бислой. Молекули білків не утворюють суцільного шару, вони розташовуються у шарі ліпідів, занурюючись у нього різну глибину. Молекули білків та ліпідів рухливі.
Функції плазматичної мембрани:
- Утворює бар'єр, що відмежовує внутрішній вміст клітини від зовнішнього середовища;
- Забезпечує транспорт речовин;
- Забезпечує зв'язок між клітинами в тканинах багатоклітинних організмів.
Надходження речовин у клітину
Поверхня клітини не суцільна. У цитоплазматичній мембрані є численні дрібні отвори - пори, через які за допомогою або без допомоги спеціальних білків, всередину клітини можуть проникати іони та дрібні молекули. Крім того, деякі іони та дрібні молекули можуть потрапляти у клітину безпосередньо через мембрану. Надходження найважливіших іонів та молекул у клітину не пасивна дифузія, а активний транспорт, що потребує витрат енергії. Транспорт речовин має вибірковий характер. Виборча проникність клітинної мембрани зветься напівпроникності.
Шляхом фагоцитозвсередину клітини надходять: великі молекули органічних речовин, наприклад, білків, полісахаридів, частинки їжі, бактерії. Фагоцитоз здійснюється за участю плазматичної мембрани. У тому місці, де поверхня клітини стикається з частинкою якоїсь щільної речовини, мембрана прогинається, утворює поглиблення і оточує частинку, яка в «мембранній капсулі» занурюється всередину клітини. Утворюється травна вакуоля, і в ній перетравлюються органічні речовини, що надійшли в клітину.
Шляхом фагоцитозу харчуються амеби, інфузорії, лейкоцити тварин та людини. Лейкоцити поглинають бактерії, а також різноманітні тверді частинки, які випадково потрапили в організм, захищаючи його таким чином від хвороботворних бактерій. Клітинна стінка рослин, бактерій та синьо-зелених водоростей перешкоджає фагоцитозу, і тому цей шлях надходження речовин у клітину у них не реалізується.
Через плазматичну мембрану в клітину проникають і краплі рідини, що містять у розчиненому та зваженому стані різноманітні речовини. Це явище було названо піноцитозом. Процес поглинання рідини подібний до фагоцитозу. Крапля рідини занурюється в цитоплазму у «мембранній упаковці». Органічні речовини, що потрапили в клітину разом із водою, починають перетравлюватися під впливом ферментів, що містяться у цитоплазмі. Піноцитоз широко поширений у природі та здійснюється клітинами всіх тварин.
ІІІ. Закріплення вивченого матеріалу
На які дві великі групи поділяються всі організми за будовою ядра?
Які органоїди властиві лише рослинним клітинам?
Які органоїди властиві лише тваринним клітинам?
Чим відрізняється будова оболонки клітин рослин та тварин?
Які два способи надходження речовин у клітину?
Яким є значення фагоцитозу для тварин?
Клітина -Основна форма організації живої матерії, елементарна одиниця організму. Вона являє собою систему, що самовідтворюється, яка відокремлена від зовнішнього середовища і зберігає певну концентрацію хімічних речовин, але одночасно здійснює постійний обмін з середовищем.
Клітина - основна структурна одиниця одноклітинних, колоніальних та багатоклітинних організмів. Єдина клітина одноклітинного організму універсальна, вона виконує всі функції, необхідні забезпечення життя і розмноження. У багатоклітинних організмів клітини надзвичайно різноманітні за розміром, формою та внутрішньою будовою. Ця різноманітність пов'язана з поділом функцій, що виконуються клітинами в організмі.
Незважаючи на величезну різноманітність, клітини рослин характеризуються спільністю будови – це клітини еукаріотичні, що мають оформлене ядро. Від клітин інших еукаріотів - тварин і грибів - їх відрізняють наступні особливості: 1) наявність пластид; 2) наявність клітинної стінки, основним компонентом якої є целюлоза; 3) добре розвинена система вакуолей; 4) відсутність центріолей при розподілі; 5) зростання шляхом розтягування.
Форма та розміри рослинних клітин дуже різноманітні і залежать від їхнього становища в тілі рослини та функцій, які вони виконують. Щільно зімкнуті клітини найчастіше мають форму багатогранників, що визначається їх взаємним тиском, на зрізах вони зазвичай виглядають як 4 – 6-кутники. Клітини, діаметр яких у всіх напрямках приблизно однаковий, називаються паренхімними. Прозенхімниминазиваються клітини сильно витягнуті в довжину, довжина перевищує їх ширину 5-6 і більше разів. На відміну від клітин тварин, дорослі клітини рослин мають постійну форму, що пояснюється присутністю жорсткої клітинної стінки.
Розміри клітин більшості рослин коливаються від 10 до 100 мкм (найчастіше 15-60 мкм), вони помітні лише під мікроскопом. Найбільшими зазвичай бувають клітини, що запасають воду і поживні речовини. М'якуш плодів кавуна, лимона, апельсина складається з настільки великих (кілька міліметрів) клітин, що їх можна побачити неозброєним оком. Дуже великої довжини досягають деякі прозенхімні клітини. Наприклад, луб'яні волокна льону мають довжину близько 40 мм, а кропиви – 80 мм, при цьому величина їхнього поперечного перерізу залишається в мікроскопічних межах.
Число клітин у рослині досягає астрономічних величин. Так, один лист дерева налічує понад 100 млн. клітин.
У рослинній клітині можна розрізнити три основні частини: 1) вуглеводну клітинну стінку, навколишню клітину ззовні; 2) протопласт- живий вміст клітини, - притиснутий у вигляді досить тонкого пісенного шару до клітинної стінки, і 3) вакуоля– простір у центральній частині клітини, заповнений водянистим вмістом – клітинним соком. Клітинна стінка та вакуоль є продуктами життєдіяльності протопласту.
2.2. Протопласт
Протопласт- Активний живий вміст клітини. Протопласт є надзвичайно складною освітою, диференційованою на різні компоненти, звані органелами (органоїдами), які постійно у ньому зустрічаються, мають характерну будову та виконують специфічні функції ( рис. 2.1). До органел клітини відносяться ядро, пластиди, мітохондрії, рибосоми, ендоплазматична мережа, апарат Гольджі, лізосоми, мікротільця. Органели занурені в гіалоплазмущо забезпечує їх взаємодію. Гіалоплазма з органелами, за вирахуванням ядра, складає цитоплазмуклітини. Від клітинної стінки протопласт відокремлений зовнішньою мембраною. плазмалемоювід вакуолі - внутрішньою мембраною – тонопластом. У протопласті здійснюються всі основні процеси обміну речовин.
Мал. 2.1. Будова рослинної клітини за даними електронної мікроскопії: 1 - ядро; 2 – ядерна оболонка; 3 – ядерна пора; 4 - ядерце; 5 – хроматин; 6 – каріоплазма; 7 – клітинна стінка; 8 – плазмалема; 9 – плазмодесми; 10 – агранулярна ендоплазматична мережа; 11 – гранулярна ендоплазматична мережа; 12 - мітохондрія; 13 – рибосоми; 14 – лізосома; 15 – хлоропласт; 16 - диктіосома; 17 – гіалоплазма; 18 – тонопласт; 19 – вакуоля.
Хімічний склад протопласту дуже складний та різноманітний. p align="justify"> Кожна клітина характеризується своїм хімічним складом залежно від фізіологічних функцій. Основними класами конституційних, Т. е. входять до складу протопласту, сполук є: вода (60-90%), білки (40-50% сухої маси протопласту), нуклеїнові кислоти (1-2%), ліпіди (2-3%), вуглеводи та інші органічні сполуки. До складу протопласту входять і неорганічні речовини як іонів мінеральних солей (2-6%). Білки, нуклеїнові кислоти, ліпіди та вуглеводи синтезуються самим протопластом.
Крім конституційних речовин, у клітині присутні запасніречовини (тимчасово виключені з обміну) та покидьки(Кінці його продукти). Запасні речовини та покидьки отримали узагальнену назву ергастичнихречовин. Ергастичні речовини, як правило, накопичуються в клітинному соку вакуолей у розчиненому вигляді або утворюють включення- Оформлені частинки, видимі у світловий мікроскоп. До ергастичних зазвичай відносять речовини вторинного синтезу, що вивчаються в курсі фармакогнозії, - терпеноїди, алкалоїди, поліфенольні сполуки.
За фізичними властивостями протопласт є багатофазним колоїдним розчином (щільність 1,03-1,1). Зазвичай це гідрозоль, тобто. колоїдна система з величезним переважанням дисперсійної середовища – води. У живій клітині вміст протопласту перебуває у постійному русі, його можна побачити під мікроскопом з пересування органоїдів і включень. Рух може бути обертальним(в одному напрямку) або струйчастим(Напрямок струмів у різних тяжах цитоплазми по-різному). Струм цитоплазми називається також циклозом. Він забезпечує краще транспортування речовин та сприяє аерації клітини.
Цитоплазма-обов'язкова частина живої клітини, де відбуваються всі процеси клітинного обміну, крім синтезу нуклеїнових кислот, що відбувається в ядрі. Основу цитоплазми складає її матрикс, або гіалоплазма, в який занурені органели.
Гіалоплазма- Складна безбарвна, оптично прозора колоїдна система, вона пов'язує всі занурені в неї органели, забезпечуючи їх взаємодію. Гіалоплазма містить ферменти і бере активну участь у клітинному метаболізмі, у ній протікають такі біохімічні процеси, як гліколіз, синтез амінокислот, синтез жирних кислот і масел та інших. Вона здатна до активного руху і бере участь у внутрішньоклітинному транспорті речовин.
Частина структурних білкових компонентів гіалоплазми формує надмолекулярні агрегати зі строго впорядкованим розташуванням молекул. мікротрубочкиі мікрофіламенти. Мікротрубочки– це тонкі циліндричні структури діаметром близько 24 нм та довжиною до кількох мікрометрів. Їхня стінка складається з спірально розташованих сферичних субодиниць білка тубуліна. Мікротрубочки беруть участь в орієнтації утворюваних плазмалемою целюлозних мікрофібрил клітинної стінки, у внутрішньоклітинному транспорті, підтримці форми протопласту. З них утворюються нитки веретена поділу під час мітозу, джгутики та вії. Мікрофіламентиявляють собою довгі нитки товщиною 5-7 нм, що складаються з скоротливого акту білка. У гіалоплазмі вони утворюють пучки – цитоплазматичні волокна, або набувають вигляду тривимірної мережі, прикріплюючись до плазмалеми, пластид, елементів ендоплазматичної мережі, рибосом, мікротрубочок. Вважається, що, скорочуючись, мікрофіламенти генерують рух гіалоплазми та спрямоване переміщення прикріплених до них органел. Сукупність мікротрубочок та мікрофіламентів складає цитоскелет.
В основі структури цитоплазми лежать біологічні мембрани-Найтонші (4-10 нм) плівки, побудовані в основному з фосфоліпідів і білків - ліпопротеїдів. Молекули ліпідів утворюють структурну основу мембран. Фосфоліпіди розташовуються двома паралельними шарами таким чином, що їх гідрофільні частини направлені назовні, у водне середовище, а гідрофобні залишки жирних кислот – усередину. Частина молекул білків розташовується несплошным шаром лежить на поверхні ліпідного каркаса з одного чи обох його сторін, частина їх занурена у цей каркас, деякі проходять крізь нього наскрізь, утворюючи у мембрані гидрофильные «пори» ( рис. 2.2). Більшість мембранних білків представлено різними ферментами.
Мал. 2.2. Схема будови біологічної мембрани : Б– молекула білка; Фл– молекула фосфоліпіду.
Мембрани живі компоненти цитоплазми. Вони відмежовують протопласт від позаклітинного середовища, створюють зовнішню межу органел і беруть участь у створенні їх внутрішньої структури, багато в чому є носієм їх функцій. Характерною особливістю мембран є їхня замкнутість, безперервність – кінці їх ніколи не бувають відкритими. У деяких активних клітинах мембрани можуть становити до 90% сухої речовини цитоплазми.
Однією з основних властивостей біологічних мембран – їх виборча проникність(напівпроникність): одні речовини проходять через них важко або взагалі не проходять (бар'єрна властивість), інші проникають легко. Виборча проникність мембран створює можливість підрозділу цитоплазми на ізольовані відсіки. компартменти- Різного хімічного складу, в яких одночасно і незалежно один від одного можуть протікати різні біохімічні процеси, часто протилежні у напрямку.
Прикордонними мембранами протопласту є плазмалема– плазматична мембрана та тонопласт- Вакуолярна мембрана. Плазмалемма – зовнішня, поверхнева мембрана цитоплазми, що зазвичай щільно прилягає до клітинної стінки. Вона регулює обмін речовин клітини з навколишнім середовищем, сприймає подразнення та гормональні стимули, координує синтез та складання целюлозних мікрофібрил клітинної стінки. Тонопласт регулює обмін речовин між протопластом та клітинним соком.
Рибосоми– дрібні (близько 20 нм), майже сферичні гранули, що складаються з рибонуклеопротеїдів – комплексів РНК та різних структурних білків. Це єдині органели еукаріотичної клітини, які мають мембран. Рибосоми розташовуються в цитоплазмі клітини вільно, або прикріплюються до мембран ендоплазматичної мережі. Кожна клітина містить десятки та сотні тисяч рибосом. Розташовуються рибосоми поодинці або групами з 4-40 ( полірибосоми, або полісоми), де окремі рибосоми пов'язані між собою ниткоподібною молекулою інформаційної РНК, що несе інформацію про структуру білка. Рибосоми (точніше, полісоми) – центри синтезу білка у клітині.
Рибосома складається з двох субодиниць (великої та малої), з'єднаних між собою іонами магнію. Субодиниці утворюються в ядрі, а саме в ядерці, збирання рибосом здійснюється в цитоплазмі. Рибосоми виявлені також у мітохондріях та пластидах, але їх розмір менший і відповідає розміру рибосом прокаріотичних організмів.
Ендоплазматична мережа (ендоплазматичний ретикулум)являє собою розгалужену тривимірну мережу каналів, бульбашок та цистерн, обмежених мембранами, що пронизує гіалоплазму. Ендоплазматична мережа в клітинах, що синтезують білки, складається з мембран, що несуть на зовнішній поверхні рибосоми. Така форма отримала назву гранулярної, або шорсткою (рис. 2.1). Ендоплазматична мережа, що не має рибосом, називається агранулярної, або гладкою. Агранулярна ендоплазматична мережа бере участь у синтезі жирів та інших ліпофільних сполук (ефірні олії, смоли, каучук).
Ендоплазматична мережа функціонує як комунікаційна система клітини та використовується для транспортування речовин. Ендоплазматичні мережі сусідніх клітин з'єднуються через цитоплазматичні тяжі. плазмодесмиякі проходять крізь клітинні стінки. Ендоплазматична мережа – центр освіти та зростання клітинних мембран. Вона дає початок таким компонентам клітини, як вакуолі, лізосоми, диктіосоми, мікротельці. За допомогою ендоплазматичної мережі здійснюється взаємодія між органелами.
Апарат Гольджіназваний назвиталійського вченого К. Гольджі, який вперше описав його в тваринних клітинах. У клітинах рослин апарат Гольджі складається з окремих диктіосом, або тілець Гольджіі бульбашок Гольджі. Кожна диктіосома є стопкою з 5-7 і більше сплощених округлих цистерн діаметром близько 1 мкм, обмежених мембраною ( рис. 2.3).По краях диктіосоми часто переходять у систему тонких трубок, що гілкуються. Число диктіосом у клітині сильно коливається (від 10-50 до кількох сотень) залежно від типу клітини та фази її розвитку. Бульбашки Гольджі різного діаметра відчленовуються від країв диктіосомних цистерн або країв трубок і зазвичай прямують у бік плазмалеми або вакуолі.
Мал. 2.3. Схема будови диктіосоми.
Диктіосоми є центрами синтезу, накопичення та виділення полісахаридів, насамперед пектинових речовин та геміцелюлоз матриксу клітинної стінки та слизів. Бульбашки Гольджі транспортують полісахариди до плазмалеми. Особливо розвинений апарат Гольджі в клітинах, що інтенсивно секретують полісахариди.
Лізосоми-органели, відмежовані від гіалоплазми мембраною і містять гідролітичні ферменти, здатні руйнувати органічні сполуки. Лізосоми рослинних клітин є дрібні (0,5-2 мкм) цитоплазматичні вакуолі та бульбашки – похідні ендоплазматичної мережі або апарату Гольджі. Основна функція лізосом – локальний автоліз- руйнування окремих ділянок цитоплазми власної клітини, що закінчується утворенням на її місці цитоплазматичної вакуолі. Локальний автоліз у рослин має насамперед захисне значення: при тимчасовому нестачі поживних речовин клітина може зберігати життєздатність з допомогою перетравлення частини цитоплазми. Інша функція лізосом – видалення зношених або надлишкових клітинних органел, а також очищення порожнини клітини після відмирання її протопласту, наприклад, при утворенні водопровідних елементів.
Мікротельця- дрібні (0,5-1,5 мкм) сферичні органели, оточені однією мембраною. Усередині знаходиться тонкогранулярний щільний матрикс, що складається з окислювально-відновних ферментів. Найбільш відомі з мікротелець гліоксисомиі пероксисоми. Гліоксисоми беруть участь у перетворенні жирних олій на цукру, що відбувається при проростанні насіння. У пероксисомах відбуваються реакції світлового дихання (фотодихання), причому у яких окислюються продукти фотосинтезу з утворенням амінокислот.
Мітохондрії -округлі або еліптичні, рідше ниткоподібні органели діаметром 0,3-1 мкм, оточені двома мембранами. Внутрішня мембрана утворює вирости в порожнину мітохондрії. кристиякі значно збільшують її внутрішню поверхню. Простір між христами заповнено матриксом. У матриксі знаходяться рибосоми, дрібніші, ніж рибосоми гіалоплазми, і нитки власної ДНК ( рис. 2.4).
Мал. 2.4. Схеми будови мітохондрії у тривимірному зображенні (1) та на зрізі (2): ВМ– внутрішня мембрана мітохондрії; ДНК- Нитка мітохондріальної ДНК; До- Криста; Ма– матрикс; НМ- Зовнішня мембрана мітохондрії; Р- Мітохондріальні рибосоми.
Мітохондрії називають силовими станціями клітини. У них здійснюється внутрішньоклітинне дихання, В результаті якого органічні сполуки розщеплюються з вивільненням енергії. Ця енергія йде синтез АТФ – окисне фосфорилювання. При необхідності енергія, запасена в АТФ, використовується для синтезу різних речовин та в різних фізіологічних процесах. Число мітохондрій у клітині коливається від кількох одиниць до кількох сотень, особливо їх багато в секреторних клітинах.
Мітохондрії є постійними органелами, які виникають заново, а розподіляються при розподілі між дочірніми клітинами. Збільшення числа мітохондрій відбувається за рахунок їхнього поділу. Це можливо завдяки наявності в мітохондріях власних нуклеїнових кислот. Мітохондрії здатні до незалежного від ядра синтезу деяких своїх білків на власних рибосомах під контролем мітохондріальної ДНК. Однак ця їхня незалежність неповна, оскільки розвиток мітохондрій відбувається під контролем ядра, і мітохондрії, таким чином, є напівавтономними органелами.
Пластиди–органели, характерні лише рослин. Розрізняють три типи пластид: 1) хлоропласти(Пластиди зеленого кольору); 2) хромопласти(Пластиди жовтого, помаранчевого або червоного кольору) і лейкопласти(Безбарвні пластиди). Зазвичай у клітці зустрічаються пластиди лише одного типу.
Хлоропластимають найбільше значення, у яких протікає фотосинтез. Вони містять зелений пігмент хлорофіл, що надає рослинам зеленого кольору, та пігментів, що належать до групи каротиноїдів. Каротиноїди мають забарвлення від жовтого та помаранчевого до червоного та коричневого, але зазвичай воно маскується хлорофілом. Каротиноїди ділять на каротини, що мають помаранчеве забарвлення, та ксантофіли, що мають жовте забарвлення. Це ліпофільні (жиророзчинні) пігменти, за хімічною структурою вони належать до терпеноїдів.
Хлоропласти рослин мають форму двоопуклої лінзи та розміри 4-7 мкм, вони добре видно у світловий мікроскоп. Число хлоропластів у фотосинтезуючих клітинах може досягати 40-50. У водоростей роль фотосинтетичного апарату виконують хроматофори. Їхня форма різноманітна: чашоподібна (хламідомонада), стрічкоподібна (спірогіра), пластинчаста (піннулярія) та ін. Хроматофори значно більші, число їх у клітці – від 1 до 5.
Хлоропласти мають складну будову. Від гіалоплазми вони відмежовані двома мембранами – зовнішньою та внутрішньою. Внутрішній вміст називається строма. Внутрішня мембрана формує всередині хлоропласту складну, суворо впорядковану систему мембран, що мають форму плоских бульбашок, які називаються тилакоїдами. Тилакоїди зібрані в стопки - грани, що нагадують стовпчики монет. Грани пов'язані між собою тилакоїдами строми (міжгранними тилакоїдами), що проходять через них наскрізь уздовж пластиди ( рис. 2.5). Хлорофіли та каротиноїди вбудовані в мембрани тилакоїдів гран. У стромі хлоропластів знаходяться пластоглобули– сферичні включення жирних олій, у яких розчинені каротиноїди, і навіть рибосоми, подібні за величиною з рибосомами прокаріотів і мітохондрій, і нитки ДНК. Часто у хлоропластах зустрічаються крохмальні зерна, це так званий первинний, або асиміляційний крохмаль– тимчасове сховище продуктів фотосинтезу.
Мал. 2.5. Схема будови хлоропласту в тривимірному зображенні (1) та на зрізі (2): Вм- Внутрішня мембрана; Гр- Грана; ДНК- Нитка пластидної ДНК; НМ- Зовнішня мембрана; Пг- Пластоглобула; Р– рибосоми хлоропласту; З- Строма; ТіГ- Тилакоїд грани; Тім- міжгранний тилакоїд.
Хлорофіл та хлоропласти утворюються тільки на світлі. Рослини, вирощені в темряві, не мають зеленого забарвлення і називаються етіольованими. Замість типових хлоропластів у них утворюються змінені пластиди, що не мають розвиненої внутрішньої мембранної системи, - етіопласти.
Основна функція хлоропластів - фотосинтез, утворення органічних речовин із неорганічних за рахунок енергії світла. Центральна роль цьому процесі належить хлорофілу. Він поглинає енергію світла та спрямовує її на здійснення реакцій фотосинтезу. Ці реакції поділяються на світлозалежні та темнові (які не вимагають присутності світла). Світлозалежні реакції полягають у перетворенні світлової енергії на хімічну та розкладанні (фотолізі) води. Вони присвячені мембранам тилакоїдів. Темнові реакції – відновлення вуглекислого газу повітря воднем води до вуглеводів (фіксація 2) – протікають у стромі хлоропластів.
У хлоропластах, як і в мітохондріях, відбувається синтез АТФ. У цьому випадку джерелом енергії є сонячне світло, тому його називають фотофосфорилуванням. Хлоропласти беруть участь також у синтезі амінокислот та жирних кислот, служать сховищем тимчасових запасів крохмалю.
Наявність ДНК та рибосом вказує, як і у випадку мітохондрій, на існування в хлоропластах своєї власної білоксинтезуючої системи. Дійсно, більшість білків мембран тилакоїдів синтезується на рибосомах хлоропластів, тоді як основна кількість білків строми та ліпіди мембран мають позапластидне походження.
Лейкопластидрібні безбарвні пластиди. Вони зустрічаються переважно у клітинах органів, прихованих від сонячного світла, як-от коріння, кореневища, бульби, насіння. Будова в загальних рисах подібно до будовою хлоропластів: оболонка з двох мембран, строма, рибосоми, нитки ДНК, пластоглобули аналогічні таким хлоропластів. Проте, на відміну хлоропластів, у лейкопластів слабо розвинена внутрішня мембранна система.
Лейкопласти – це органели, пов'язані із синтезом та накопиченням запасних поживних речовин, насамперед крохмалю, рідко білків та ліпідів. Лейкопласти, що накопичують крохмаль , називаються амілопластами. Цей крохмаль має вигляд зерен, на відміну від асиміляційного крохмалю хлоропластів, він називається запасним, або вторинним. Запасний білок може відкладатися у формі кристалів або аморфних включень у так званих протеїнопласти, жирні олії – у вигляді пластоглобул елайопластах.
Часто в клітинах зустрічаються лейкопласти, що не накопичують запасних поживних речовин, їх роль ще до кінця не з'ясована. На світлі лейкопласти можуть перетворюватися на хлоропласти.
Хромопласти -пластиди помаранчевого, червоного та жовтого кольору, що обумовлений пігментами, що належать до групи каротиноїдів. Хромопласти зустрічаються в клітинах пелюсток багатьох рослин (нігтики, жовтець, кульбаба), зрілих плодів (томат, шипшина, горобина, гарбуз, кавун), рідко – коренеплодів (морква), а також в осінньому листі.
Внутрішня мембранна система у хромопластах, як правило, відсутня. Каротиноїди найчастіше розчинені в жирних оліях пластоглобул ( рис. 2.6),і хромопласти мають більш менш сферичну форму. У деяких випадках (коренеплоди моркви, кавунові плоди) каротиноїди відкладаються у вигляді кристалів різної форми. Кристал розтягує мембрани хромопласту, і він набуває його форми: зубчасту, голкоподібну, серповидну, пластинчасту, трикутну, ромбоподібну та ін.
Мал. 2.6. Хромопласт клітини мезофілу пелюстка жовтця: ВМ- Внутрішня мембрана; НМ- Зовнішня мембрана; Пг- Пластоглобула; З– строма.
Значення хромопластів остаточно ще з'ясовано. Більшість їх є старіючі пластиди. Вони, як правило, розвиваються з хлоропластів, при цьому в пластидах руйнуються хлорофіл та внутрішня мембранна структура, і накопичуються каротиноїди. Це відбувається при дозріванні плодів та пожовтінні листя восени. Непряме біологічне значення хромопластів у тому, що вони обумовлюють яскраве забарвлення квіток і плодів, що приваблює комах для перехресного запилення та інших тварин поширення плодів. На хромопласти можуть перетворюватися і лейкопласти.
Пластиди всіх трьох типів утворюються з пропластид- дрібних безбарвних тілець, які знаходяться в меристематичних (діляться) клітинах коренів і пагонів. Пропластиди здатні ділитися і в міру диференціації перетворюються на пластиди різного типу.
У еволюційному сенсі первинним, вихідним типом пластид є хлоропласти, у тому числі сталися пластиди інших типів. У процесі індивідуального розвитку (онтогенезу) майже всі типи пластид можуть перетворюватися один на одного.
Пластиди мають багато спільних рис із мітохондріями, що відрізняють їх від інших компонентів цитоплазми. Це, перш за все, оболонка з двох мембран та відносна генетична автономність, обумовлена наявністю власних рибосом та ДНК. Така своєрідність органел лягла в основу уявлення, що попередниками пластид та мітохондрій були бактерії, які в процесі еволюції виявилися вбудованими в еукаріотичну клітину та поступово перетворилися на хлоропласти та мітохондрії.
Ядро– основна та обов'язкова частина еукаріотичної клітини. Ядро є центром управління обміном речовин клітини, її зростанням та розвитком, контролює діяльність усіх інших органел. Ядро зберігає генетичну інформацію та передає її дочірнім клітинам у процесі клітинного поділу. Ядро є у всіх живих рослинних клітинах, виняток становлять лише зрілі членики ситоподібних трубок флоеми. Клітини з віддаленим ядром, як правило, швидко гинуть.
Ядро - найбільша органела, його розмір складає 10-25 мкм. Дуже великі ядра у статевих клітин (до 500 мкм). Форма ядра частіше сферична або еліпсоїдальна, але в сильно подовжених клітинах може бути лінзовидною або веретеноподібною.
Клітина зазвичай містить одне ядро. У молодих (меристематичних) клітинах воно зазвичай посідає центральне становище. У міру зростання центральної вакуолі ядро зміщується до клітинної стінки та розташовується в постінному шарі цитоплазми.
За хімічним складом ядро різко відрізняється з інших органел високим (15-30%) вмістом ДНК – речовини спадковості клітини. У ядрі зосереджено 99% ДНК клітини, вона утворює з ядерними білками комплекси – дезоксирибонуклеопротеїди. У ядрі містяться також у значних кількостях РНК (в основному іРНК та рРНК) та білки.
Структура ядра однакова у всіх еукаріотів. У ядрі розрізняють хроматині ядерце, які занурені в каріоплазму; від цитоплазми ядро відокремлено ядерної оболонкоюз порами ( рис. 2.1).
Ядерна оболонкаскладається із двох мембран. Зовнішня мембрана, що межує з гіалоплазмою, несе прикріплені рибосоми. Оболонка пронизана досить великими порами, завдяки яким обмін між цитоплазмою та ядром значно полегшений; через пори проходять макромолекули білка, рибонуклеопротеїди, субодиниці рибосом та ін. Зовнішня ядерна мембрана в деяких місцях поєднується з ендоплазматичною мережею.
Каріоплазма (нуклеоплазма, або ядерний сік)– основна речовина ядра, служить середовищем для розподілу структурних компонентів – хроматину та ядерця. У ній містяться ферменти, вільні нуклеотиди, амінокислоти, іРНК, тРНК, продукти життєдіяльності хромосом та ядерця.
Ядрішко- Щільне, сферичне тільце діаметром 1-3 мкм. Зазвичай у ядрі містяться 1-2, іноді кілька ядерців. Ядерця є основним носієм РНК ядра, складаються з рибонуклеопротеїдів. Функція ядерців – синтез рРНК та утворення субодиниць рибосом.
Хроматин- найважливіша частина ядра. Хроматин складається з молекул ДНК, пов'язаних з білками, – дезоксирибонуклеопротеїдів. Під час поділу клітини хроматин диференціюється в хромосоми. Хромосоми є ущільненими спіралізованими нитками хроматину, вони добре помітні в метафазі мітозу, коли можна підрахувати число хромосом і розглянути їх форму. Хроматин та хромосоми забезпечують зберігання спадкової інформації, її подвоєння та передачу з клітини в клітину.
Число та форма хромосом ( каріотип) однакові у всіх клітинах тіла організмів одного виду. У ядрах соматичних (нестатевих) клітин міститься диплоїдний(подвійний) набір хромосом – 2n. Він утворюється в результаті злиття двох статевих клітин з гаплоїдним(Одинарним) набором хромосом - n. У диплоїдному наборі кожна пара хромосом представлена гомологічними хромосомами, що походять одна від материнського, а інша від батьківського організму. Статеві клітини містять по одній хромосомі з кожної пари гомологічних хромосом.
Число хромосом у різних організмів варіює від двох до кількох сотень. Як правило, кожен вид має характерний та постійний набір хромосом, закріплений у процесі еволюції даного виду. Зміна хромосомного набору відбувається лише внаслідок хромосомних та геномних мутацій. Спадкове кратне збільшення числа наборів хромосом отримало назву поліплоїдії, неразова зміна хромосомного набору – анеуплоїдії. Рослини – поліплоїдихарактеризуються більшими розмірами, більшою продуктивністю, стійкістю до несприятливих чинників довкілля. Вони становлять великий інтерес як вихідний матеріал для селекції та створення високопродуктивних сортів культурних рослин. Поліплоїдія також відіграє велику роль у видоутворенні рослин.
Розподіл клітини
Виникнення нових ядер відбувається за рахунок розподілу вже існуючих. При цьому ядро в нормі ніколи не ділиться простою перетяжкою навпіл, оскільки такий спосіб не може забезпечити абсолютно однакового розподілу спадкового матеріалу між двома дочірніми клітинами. Це досягається за допомогою складного процесу розподілу ядра, званого мітозом.
Мітоз-Це універсальна форма поділу ядра, подібна у рослин і тварин. У ньому розрізняють чотири фази: профазу, метафазу, анафазуі телофазу(рис. 2.7). Період між двома мітотичним поділом називається інтерфаза.
У профазіу ядрі починають виявлятися хромосоми. Спочатку вони мають вигляд клубка з переплутаних ниток. Потім хромосоми коротшають, потовщуються і розташовуються впорядковано. Наприкінці профази зникає ядерце, а ядерна оболонка фрагментується на окремі короткі цистерни, які не відрізняються від елементів ендоплазматичної мережі, каріоплазма поєднується з гіалоплазмою. На двох полюсах ядра з'являються скупчення мікротрубочок, з яких згодом утворюються нитки мітотичного веретена.
У метафазіхромосоми остаточно відокремлюються та збираються в одній площині посередині між полюсами ядра, утворюючи метафазну платівку. Хромосоми утворені двома складеними по довжині однаковими хроматидами, кожна з яких містить одну молекулу ДНК Хромосоми мають перетяжку - центроміруяка ділить їх на два рівні або нерівні плечі. У метафазі хроматиди кожної хромосоми починають відокремлюватися один від одного, зв'язок між ними зберігається лише в області центроміру. До центромірів прикріплюються нитки мітотичного веретена. Вони складаються з паралельно розташованих груп мікротрубочок. Мітотичне веретено – це апарат специфічної орієнтації хромосом у метафазній платівці та розподілу хромосом по полюсах клітини.
У анафазекожна хромосома остаточно поділяється на дві хроматиди, що стають сестринськими хромосомами. Потім за допомогою ниток веретена одна з пар сестринських хромосом починає рухатися до одного полюса ядра, друга - до іншого.
Телофазанастає, коли сестринські хромосоми досягають полюсів клітини. Веретено зникає, хромосоми, що групуються по полюсах, деконденсуються і подовжуються - вони переходять в інтерфазний хроматин. З'являються ядерця, навколо кожного з дочірніх ядер збирається оболонка. Кожна дочірня хромосома складається лише з однієї хроматиди. Добудова другої половини, що здійснюється шляхом редуплікації ДНК, відбувається в інтерфазному ядрі.
Мал. 2.7. Схема мітозу та цитокінезу клітини з числом хромосом 2 n=4 : 1 – інтерфаза; 2,3 - профаза; 4 – метафаза; 5 – анафаза; 6 – телофаза та утворення клітинної пластинки; 7 – завершення цитокінезу (перехід до інтерфази); У- Мітотичне веретено; КП- Кліткова пластинка, що формується; Ф– волокна фрагмопласту; Хм- Хромосома; Отрута- Ядра; ЯО- Ядерна оболонка.
Тривалість мітозу коливається від 1 до 24 годин. В результаті мітозу і подальшої інтерфази клітини отримують однакову спадкову інформацію і містять ідентичні за кількістю, розміром та формою з материнськими клітинами хромосоми.
У телофазі починається поділ клітини - цитокінез. Спочатку між двома дочірніми ядрами з'являються численні волокна, сукупність цих волокон має форму циліндра і називається фрагмопласт(рис. 2.7). Як і нитки веретена, волокна фрагмопласту утворені групами мікротрубочок. У центрі фрагмопласту, в екваторіальній площині між дочірніми ядрами, накопичуються бульбашки Гольджі, що містять пектинові речовини. Вони зливаються один з одним і дають початок клітинної платівці, а мембрана, що обмежує їх, стає частиною плазмалеми.
Клітинна пластинка має форму диска і росте відцентрово у напрямку стінок материнської клітини. Волокна фрагмопласту контролюють напрямок руху бульбашок Гольджі та зростання клітинної платівки. Коли клітинна платівка досягає стінок материнської клітини, утворення перегородки та відокремлення двох дочірніх клітин закінчуються, фрагмопласт зникає. Після завершення цитокінезу обидві клітини приступають до зростання, досягають розміру материнської клітини і можуть знову ділитися або переходять до диференціації.
Мейоз(Редукційний поділ ядра) - особливий спосіб поділу, при якому на відміну від мітозу відбувається редукція (зменшення) числа хромосом і перехід клітин з диплоїдного стану в гаплоїдний. У тварин мейоз – основна ланка гаметогенезу(процесу утворення гамет), а у рослин – спорогенезу(Процесу освіти спор). Якби не було мейозу, число хромосом при злитті клітин під час статевого процесу мало б подвоюватися до нескінченності.
Мейоз складається з двох послідовних поділів, у кожному з яких можна виділити ті ж чотири стадії, що й у звичайному мітозі ( рис.2.8).
У профазі першого поділу, як і профазі мітозу, хроматин ядра перетворюється на конденсований стан – утворюються типові для цього виду рослини хромосоми, ядерна оболонка і ядерце зникають. Однак при мейозі гомологічні хромосоми розташовуються не безладно, а попарно, контактуючи один з одним по всій їх довжині. При цьому спарені хромосоми можуть обмінюватися окремими ділянками хроматид. У метафазі першого поділу гомологічні хромосоми утворюють не одношарову, а двошарову метафазну пластинку. В анафазі першого поділу гомологічні хромосоми кожної пари розходяться по полюсах веретена поділу без поздовжнього роз'єднання їх на ізольовані хроматиди. В результаті в телофазі у кожного з полюсів розподілу виявляється зменшене вдвічі, гаплоїдна кількість хромосом, що складаються не з однієї, а з двох хроматид. Розподіл гомологічних хромосом по дочірнім ядрам має випадковий характер.
Відразу після телофази першого поділу починається другий етап мейозу - звичайний мітоз з поділом хромосом на хроматиди. В результаті цих двох поділів і наступного за ними цитокінезу утворюються чотири гаплоїдні дочірні клітини. зошит. При цьому між першим і другим ядерними поділами інтерфазу, а отже, і редуплікація ДНК, відсутні. При заплідненні набір диплоїдний хромосом відновлюється.
Мал. 2.8. Схема мейозу при числі хромосом 2 n=4 : 1 – метафаза I (гомологічні хромосоми зібрані попарно у метафазній платівці); 2 - анафаза I (гомологічні хромосоми віддаляються один від одного до полюсів веретена без розщеплення на хроматиди); 3 - метафаза II (хромосоми розташовуються в метафазної платівці в один ряд, їх число зменшено вдвічі); 4 – анафаза II (після розщеплення дочірні хромосоми віддаляються один від одного); 5 – телофаза II (утворюється зошит клітин); У- Мітотичне веретено; Хм 1 - Хромосома з однієї хроматиди; Хм 2 - Хромосома з двох хроматид.
Значення мейозу полягає у забезпеченні сталості числа хромосом в організмів із покоління до покоління. Завдяки випадковому розподілу гомологічних хромосом і обміну їх окремими ділянками, статеві клітини, що утворюються в мейозі, містять різноманітні поєднання хромосом. Це забезпечує різноманітність хромосомних наборів, підвищує мінливість ознак у наступних поколінь і таким чином дає матеріал для еволюції організмів.