Рисование по клеточкам еда: Рисунки по клеточкам «Еда» ☆ 129 рисунков
06.05.2023 
Разное
Клетки животных и клетки растений
Результаты обучения
- Идентификация ключевых органелл, присутствующих только в растительных клетках, включая хлоропласты и центральные вакуоли
- Определите ключевые органеллы, присутствующие только в клетках животных, включая центросомы и лизосомы
На данный момент должно быть ясно, что эукариотические клетки имеют более сложную структуру, чем прокариотические клетки. Органеллы позволяют одновременно выполнять в клетке различные функции. Несмотря на их фундаментальное сходство, между животными и растительными клетками есть некоторые поразительные различия (см. рис. 1).
В клетках животных есть центросомы (или пара центриолей) и лизосомы, тогда как в растительных клетках их нет. Растительные клетки имеют клеточную стенку, хлоропласты, плазмодесмы и пластиды, используемые для хранения, а также большую центральную вакуоль, в то время как у животных клеток их нет.
Практический вопрос
Рис.
1. (a) Типичная животная клетка и (b) типичная растительная клетка.
Какие структуры есть у растительной клетки, чего нет у животной клетки? Какие структуры есть у животных клеток, которых нет у клеток растений?
Показать ответ
Растительные клетки
Клеточная стенка
На рис. 1b, схеме растительной клетки, вы видите внешнюю по отношению к плазматической мембране структуру, называемую клеточной стенкой. Клеточная стенка представляет собой жесткое покрытие, которое защищает клетку, обеспечивает структурную поддержку и придает клетке форму. Клетки грибов и некоторые клетки простейших также имеют клеточные стенки.
В то время как основным компонентом клеточных стенок прокариот является пептидогликан, основной органической молекулой в клеточной стенке растений является целлюлоза (рис. 2), полисахарид, состоящий из длинных прямых цепей единиц глюкозы. Когда информация о пищевой ценности относится к пищевым волокнам, она имеет в виду содержание клетчатки в пище.
Рисунок 2. Целлюлоза представляет собой длинную цепь молекул β-глюкозы, соединенных связью 1–4. Пунктирные линии на каждом конце рисунка обозначают серию из гораздо большего количества единиц глюкозы. Размер страницы не позволяет изобразить всю молекулу целлюлозы.
Хлоропласты
Рисунок 3. На этой упрощенной схеме хлоропласта показаны внешняя мембрана, внутренняя мембрана, тилакоиды, грана и строма.
Как и митохондрии, хлоропласты также имеют собственную ДНК и рибосомы. Хлоропласты участвуют в фотосинтезе и могут быть обнаружены в фотоавтотрофных эукариотических клетках, таких как растения и водоросли. При фотосинтезе углекислый газ, вода и световая энергия используются для производства глюкозы и кислорода. В этом основное различие между растениями и животными: растения (автотрофы) способны производить себе пищу, например, глюкозу, тогда как животные (гетеротрофы) должны полагаться на другие организмы в поисках своих органических соединений или источников пищи.
Подобно митохондриям, хлоропласты имеют наружную и внутреннюю мембраны, но внутри пространства, ограниченного внутренней мембраной хлоропласта, находится набор взаимосвязанных и уложенных друг на друга, заполненных жидкостью мембранных мешочков, называемых тилакоидами (рис. 3). Каждая стопка тилакоидов называется граном (множественное число = грана ). Жидкость, окруженная внутренней мембраной и окружающая грану, называется стромой.
Хлоропласты содержат зеленый пигмент хлорофилл, который улавливает энергию солнечного света для фотосинтеза. Как и клетки растений, фотосинтезирующие протисты также имеют хлоропласты. Некоторые бактерии также осуществляют фотосинтез, но у них нет хлоропластов. Их фотосинтетические пигменты расположены в тилакоидной мембране внутри самой клетки.
Эндосимбиоз
Мы упоминали, что и митохондрии, и хлоропласты содержат ДНК и рибосомы. Вы задавались вопросом, почему? Веские доказательства указывают на эндосимбиоз как на объяснение.
Симбиоз — это отношения, при которых организмы двух отдельных видов живут в тесной ассоциации и обычно проявляют специфические приспособления друг к другу. Эндосимбиоз ( эндо- = внутри) — отношения, при которых один организм живет внутри другого. В природе изобилуют эндосимбиотические отношения. Микробы, вырабатывающие витамин К, живут в кишечнике человека. Эта связь полезна для нас, потому что мы не можем синтезировать витамин К. Она также полезна для микробов, потому что они защищены от других организмов и им предоставлена стабильная среда обитания и обильное питание, живя в толстой кишке.
Ученые давно заметили, что бактерии, митохондрии и хлоропласты имеют одинаковый размер. Мы также знаем, что митохондрии и хлоропласты имеют ДНК и рибосомы, как и бактерии. Ученые считают, что клетки-хозяева и бактерии сформировали взаимовыгодные эндосимбиотические отношения, когда клетки-хозяева поглощали аэробные бактерии и цианобактерии, но не уничтожали их. В ходе эволюции эти проглоченные бактерии стали более специализированными по своим функциям: аэробные бактерии стали митохондриями, а фотосинтезирующие бактерии стали хлоропластами.
Попробуйте
Центральная вакуоль
Ранее мы упоминали вакуоли как важные компоненты клеток растений. Если вы посмотрите на рисунок 1b, то увидите, что каждая растительная клетка имеет большую центральную вакуоль, занимающую большую часть клетки. Центральная вакуоль играет ключевую роль в регуляции концентрации воды в клетке при изменении условий внешней среды. В растительных клетках жидкость внутри центральной вакуоли обеспечивает тургорное давление, то есть внешнее давление, вызванное жидкостью внутри клетки. Вы когда-нибудь замечали, что если вы забудете полить растение на несколько дней, оно завянет? Это связано с тем, что по мере того, как концентрация воды в почве становится ниже, чем концентрация воды в растении, вода выходит из центральных вакуолей и цитоплазмы в почву. Когда центральная вакуоль сжимается, она оставляет клеточную стенку без опоры. Эта потеря поддержки клеточных стенок растения приводит к увядшему виду. Когда центральная вакуоль заполнена водой, она обеспечивает низкоэнергетическое средство для расширения растительной клетки (в отличие от затрат энергии на фактическое увеличение размера).
Кроме того, эта жидкость может отпугивать травоядных, поскольку горький вкус содержащихся в ней отходов препятствует потреблению насекомыми и животными. Центральная вакуоль также служит для хранения белков в развивающихся семенных клетках.
Клетки животных
Лизосомы
Рис. 4. Макрофаг фагоцитировал потенциально патогенную бактерию в везикулу, которая затем сливается с лизосомой внутри клетки, что позволяет уничтожить патоген. В клетке присутствуют и другие органеллы, но для простоты они не показаны.
В клетках животных лизосомы являются клеточным «мусоропроводом». Пищеварительные ферменты в лизосомах помогают расщеплять белки, полисахариды, липиды, нуклеиновые кислоты и даже изношенные органеллы. У одноклеточных эукариот лизосомы важны для переваривания пищи, которую они глотают, и переработки органелл. Эти ферменты активны при гораздо более низком рН (более кислом), чем ферменты, расположенные в цитоплазме. Многие реакции, протекающие в цитоплазме, не могут протекать при низком рН, поэтому очевидны преимущества разделения эукариотической клетки на органеллы.
Лизосомы также используют свои гидролитические ферменты для уничтожения болезнетворных организмов, которые могут проникнуть в клетку. Хороший пример этого происходит в группе лейкоцитов, называемых макрофагами, которые являются частью иммунной системы вашего организма. В процессе, известном как фагоцитоз, часть плазматической мембраны макрофага инвагинирует (сворачивается) и поглощает патоген. Инвагинированный участок с возбудителем внутри отщипывается от плазматической мембраны и превращается в везикулу. Везикула сливается с лизосомой. Затем гидролитические ферменты лизосом уничтожают патоген (рис. 4).
Внеклеточный матрикс клеток животных
Рисунок 5. Внеклеточный матрикс состоит из сети веществ, секретируемых клетками.
Большинство клеток животных выделяют материалы во внеклеточное пространство. Основными компонентами этих материалов являются гликопротеины и белок коллаген. В совокупности эти материалы называются внеклеточным матриксом (рис. 5). Внеклеточный матрикс не только удерживает клетки вместе, образуя ткань, но также позволяет клеткам внутри ткани общаться друг с другом.
Свертывание крови является примером роли внеклеточного матрикса в клеточной коммуникации. Когда клетки, выстилающие кровеносный сосуд, повреждены, они обнаруживают белковый рецептор, называемый тканевым фактором. Когда тканевой фактор связывается с другим фактором во внеклеточном матриксе, он заставляет тромбоциты прикрепляться к стенке поврежденного кровеносного сосуда, стимулирует соседние гладкомышечные клетки в кровеносном сосуде сокращаться (таким образом сужая кровеносный сосуд) и инициирует серию действия, которые стимулируют тромбоциты к выработке факторов свертывания крови.
Межклеточные соединения
Клетки также могут связываться друг с другом путем прямого контакта, называемого межклеточными соединениями. Существуют некоторые различия в том, как это делают растительные и животные клетки. Плазмодесмы (единственное число = плазмодесма) представляют собой соединения между растительными клетками, тогда как контакты животных клеток включают плотные и щелевые соединения и десмосомы.
Как правило, длинные участки плазматических мембран соседних растительных клеток не могут соприкасаться друг с другом, поскольку они разделены клеточными стенками, окружающими каждую клетку. Плазмодесмы представляют собой многочисленные каналы, которые проходят между клеточными стенками соседних растительных клеток, соединяя их цитоплазму и позволяя транспортировать сигнальные молекулы и питательные вещества из клетки в клетку (рис. 6а).
Плотное соединение представляет собой водонепроницаемое соединение между двумя соседними клетками животных (рис. 6b). Белки плотно удерживают клетки друг против друга. Эта плотная адгезия предотвращает утечку материалов между ячейками. Плотные соединения обычно обнаруживаются в эпителиальной ткани, которая выстилает внутренние органы и полости и составляет большую часть кожи. Например, плотные соединения эпителиальных клеток, выстилающих мочевой пузырь, предотвращают просачивание мочи во внеклеточное пространство.
Также только в клетках животных обнаружены десмосомы, которые действуют как точечные сварные швы между соседними эпителиальными клетками (рис.
6c). Они удерживают клетки вместе в виде листа в растягивающихся органах и тканях, таких как кожа, сердце и мышцы.
Щелевые контакты в клетках животных аналогичны плазмодесмам в клетках растений в том смысле, что они представляют собой каналы между соседними клетками, обеспечивающие транспорт ионов, питательных веществ и других веществ, обеспечивающих связь между клетками (рис. 6d). Однако структурно щелевые контакты и плазмодесмы различаются.
Рисунок 6. Существует четыре типа соединений между ячейками. а) Плазмодесма представляет собой канал между клеточными стенками двух соседних растительных клеток. (б) Плотные контакты соединяют соседние клетки животных. (c) Десмосомы соединяют две клетки животных вместе. (г) Щелевые контакты действуют как каналы между животными клетками. (кредит b, c, d: модификация работы Марианы Руис Вильярреал)
Внесите свой вклад!
У вас есть идеи по улучшению этого контента? Мы будем признательны за ваш вклад.
Улучшить эту страницуПодробнее
Лабораторное руководство Упражнение № 1a
Лабораторное руководство Упражнение № 1a
|
П. Армстронг 22 января 2012 г. 
Лизосомы сливаются с везикулами (мелкими вакуолями), образующимися в результате эндоцитоза. Содержимое этих пузырьков переваривается лизосомальными ферментами. Самопереваривание лизосомами также происходит во время эмбрионального развития. Пальцы человеческого эмбриона изначально перепончатые, но отделены друг от друга лизосомальными ферментами. Клетки хвоста головастика перевариваются лизосомальными ферментами при постепенном переходе в лягушку.
Фактический синтез АТФ в результате сочетания АДФ (аденозиндифосфата) с фосфатом (PO 4 ) очень сложен и включает механизм, называемый хемиосмосом . Поток электронов создает более высокую концентрацию (заряд) положительно заряженных ионов водорода (H+) (или протонов) на одной стороне мембраны. Когда одна сторона мембраны достаточно «заряжена», эти протоны повторно пересекают мембрану через специальные каналы (поры), содержащие фермент АТФ-синтетазу, по мере образования молекул АТФ. В мембранах прокариотических бактериальных клеток АТФ производится аналогичным образом. На самом деле, некоторые биологи считают, что митохондрии и хлоропласты в эукариотических клетках животных и растений могли произойти от древних симбиотических бактерий, которые когда-то были захвачены другими клетками в далеком геологическом прошлом. Эта увлекательная идея называется «
Кроме того, слои тилакоидных мембран в гранах хлоропласты удивительно сходны с фотосинтезирующими клетками цианобактерий.Приобретение клеток и геномов от других организмов известно как симбиогенез . Согласно Л. Маргулису и Д. Сагану ( Приобретение геномов: теория происхождения видов 2002), симбиогенез является основным фактором эволюции жизни на Земле. Фактически автор утверждает, что долгосрочные геномные слияния приводят к гораздо большим эволюционным изменениям, чем мутации ДНК и естественный отбор.
Эта увлекательная идея называется «Эндосимбионтная теория » (или «Эндосимбионтная гипотеза» для тех, кто более скептичен). Хлоропласты и митохондрии имеют наружные фосфолипидные двухслойные мембраны и кольцевые молекулы ДНК, как у прокариотических бактериальных клеток. Кроме того, слои тилакоидных мембран в гранах хлоропластов удивительно похожи на фотосинтезирующие клетки цианобактерий. Приобретение клеток и геномов других организмов известно как симбиогенез . Согласно Л. Маргулису и Д. Сагану ( Acquiring Genomes: A Theory of the Origins of Species 2002), симбиогенез является основным фактором эволюции жизни на Земле. Фактически автор утверждает, что долгосрочные геномные слияния приводят к гораздо большим эволюционным изменениям, чем мутации ДНК и естественный отбор.
Это место «световых реакций», где образуются АТФ и НАДФН 2 . Эти два продукта используются в «темновых реакциях», когда углекислый газ превращается («восстанавливается») в глюкозу.
Рибосомы состоят из рибосомальной РНК и не связаны с мембраной. Они встречаются как в прокариотических, так и в эукариотических клетках. В эукариотических клетках рибосомная РНК синтезируется в ядрышке. Большая и малая субъединицы рибосом синтезируются специфическими генами. Один ген в ядрышке кодирует меньшую субъединицу рибосомы. Ген называется SSU рДНК или малой субъединицей рибосомальной ДНК. Базовые последовательности этого гена иногда используются для сравнения таксонов на уровне видов. Результаты сравнительных исследований ДНК с использованием митохондриальной и хлоропластной ДНК иллюстрируются компьютерными эволюционными деревьями, называемыми кладограммами.
Одна из двух белковых субъединиц рицина (RTA) представляет собой смертоносный фермент, который удаляет пурины (например, аденин) из рибосомной РНК, изменяя тем самым ее молекулярную структуру и функцию.
Ядра растений в клетках кончика корня лука могут иметь несколько ядрышек.
Ионы проходят через плазматическую мембрану через молекулы-носители путем активного транспорта и облегченной диффузии. Для активного транспорта требуется АТФ.
Железные деревья, такие как lignum vitae, тонут в воде из-за плотности их тяжелых, толстостенных, одревесневших клеток.
По этой причине хлоропласты, ядро и другие органеллы смещены к периферии цитоплазмы (вокруг центральной вакуоли). Помимо воды, эта большая вакуоль хранит соли, водорастворимые пигменты (антоцианы) и потенциально токсичные молекулы в виде кристаллов. В кристаллическом состоянии оксалаты относительно безвредны для растительной клетки. Кристаллы оксалата кальция могут быть игольчатыми ( кристаллы рафида ) или многогранные, как сверкающий алмаз ( кристаллы друзы ). Клетки растений с высоким содержанием оксалата кальция могут быть токсичными для человека. Основная причина того, что вольфия (самое маленькое цветковое растение в мире) является более привлекательным для человека источником пищи с высоким содержанием белка, заключается в том, что в ее вакуолях отсутствуют кристаллы шва, которых много у других рясок ( Lemna и Spirodela ). Сравнительные исследования ДНК хлоропластов показали, что семейство рясковых (Lemnaceae) тесно связано с семейством арумовых (Araceae).
Фактически, члены обоих семейств имеют клетки, содержащие обильные кристаллы оксалата кальция. Жевание листьев культивируемого аронника, называемого «немой тростник» ( Dieffenbachia ) может вызывать затруднения при разговоре и глотании. Симптомы проглатывания включают жгучую боль, воспаление и отек тканей языка, горла и гортани. Протеолитический фермент листьев, называемый думкаином, вводится в клетки через микроскопические проколы тысячами игольчатых кристаллов рафида. Также могут быть повреждены тучные клетки (базофилы), особые лейкоциты в соединительной ткани. При аллергических реакциях сенсибилизированные тучные клетки выделяют в пораженные ткани сильнодействующие гистаминовые вещества.
Эта органелла обычно находится в подземных запасающих органах, таких как клубни (картофель), клубнелуковицы (таро и дашин) и запасающие корни (сладкий картофель). Амилопласты также содержатся в бананах и других фруктах.
Этот характерный паттерн также встречается в подвижных клетках высших организмов, таких как сперматозоиды человека.
Leave a Comment