§ 24. Вакуоли. Комплекс Гольджи. Лизосомы

Вопрос 1. Какое значение имеют клеточные мембраны в клетке?

Наружная клеточная мембрана ограничивает клетку и клеточные органеллы от окружающей среды и осуществляет транспорт веществ. Мембраны обладают свойством полупроницаемости. При этом молекулы воды могут беспрепятственно проходить через клеточную мембрану, а молекулы других веществ проникают избирательно. Через клеточную мембрану клетка получает воду, питательные вещества, кислород, через нее удаляются продукты клеточного обмена.

Вопрос 2. Клетки каких организмов содержат вакуоли?

Вакуоли характерны для клеток растений, грибов и многих протистов.

Вопрос 3. Как образуются вакуоли в клетке? Можно ли рассматривать данные клеточные структуры в качестве органоидов клетки?

Вакуоли образуются из пузыревидных расширений ЭПС или из пузырьков комплекса Гольджи.

Да, можно рассматривать данные клеточные структуры в качестве органоидов клетки. Хоть вакуоли являются не постоянными, а временными органоидами, они как ЭПС, аппарат Гольджи и лизосомы построены из фосфолипидных мембран и тесно связаны с выполняемыми в клетке функциями. Можно считать, что эти органоиды входят в единую систему, элементы которой могут в случае необходимости перестраиваться и переходить друг в друга, используя универсальные свойства мембран.

Вопрос 4. Какие функции выполняет аппарат Гольджи? Каково его строение?

Аппарат Гольджи — это мембранный органоид, построенный из плоских полых мембранных структур, называемых цистернами. Они собраны в стопки по 4—6 штук. Внешне аппарат Гольджи (АГ) напоминает стопку тарелок, поставленных одна на другую.

Аппарат Гольджи выполняет синтетическую, запасающую, строительную и секреторную функции. Кроме того, в нём происходит формирование лизосом.

Вопрос 5. Во всех ли клетках имеется аппарат Гольджи и почему? Приведите примеры.

Аппарат Гольджи является компонентом всех эукариотических клеток (практически единственное исключение — эритроциты млекопитающих). Нет АГ и у бактерий.

Отсутствие АГ, как и ядра, в клетках эритроцитов позволяет вмещать больше молекул гемоглобина и использовать для транспортировки кислорода и углекислого газа весь объем клетки.

Вопрос 6. В каких клеточных структурах перевариваются частицы пищи?

В лизосомах, т.к. они содержат набор ферментов для внутриклеточного переваривания пищи.

Вопрос 7. Как вы думаете, что произойдёт с клеткой, в которой по какой — то причине разрушатся мембраны лизосом?

Ферменты лизосом нередко высвобождаются при разрушении мембраны лизосомы. Обычно при этом они инактивируются в нейтральной среде цитоплазмы. Однако при одновременном разрушении всех лизосом клетки может произойти ее саморазрушение — автолиз.

Вопрос 8. Продолжайте заполнение сравнительной таблицы о строении клеток эукариотов (см. задание 1 на с. 152).

Вопрос 9. Проанализируйте содержание статей параграфа, раскрывающих особенности таких клеточных структур, как лизосомы и вакуоли. Что у них общего и чем они отличаются друг от друга?

Общее:

1. Одномембранные органеллы клетки.

2. Происхождение. Вакуоли развиваются из мембранных пузырьков — провакуолей, — которые являются производными ЭПС и комплекса Гольджи. Лизосомы синтезируются в ЭПС, подвергаются там некоторым превращениям, а затем упаковываются в мембранные пузырьки и отсоединяются от аппарата Гольджи.

3. Заполняются продуктами жизнедеятельности протопласта.

4. Некоторые вакуоли, как и лизосомы, содержат набор пищеварительных ферментов (пищеварительные вакуоли).

Отличия:

1. Лизосомы есть во всех клетках млекопитающих, за исключением эритроцитов. У растений к лизосомам по способу образования, а отчасти и по функциям близки вакуоли. Лизосомы есть также у большинства протистов и у грибов. Таким образом, наличие лизосом характерно для клеток всех эукариот. У прокариот лизосомы отсутствуют, так как у них отсутствует фагоцитоз и нет внутриклеточного пищеварения. Вакуоли содержатся почти во всех растительных клетках.

2. В лизосомах поддерживается кислая среда, а в вакуолях реакция клеточного сока обычно слабокислая или нейтральная, реже щелочная (рН 4 — 6).

3. Лизосомы содержат множество растворимых гидролитических ферментов. Вакуоли заполнены клеточным соком. Это водный раствор различных веществ: неорганические вещества (нитраты, фосфаты, хлориды и др.), углеводы (сахара и полисахариды), белки, органические кислоты и их соли, алкалоиды, гликозиды, пигменты, танины, фитонциды и другие органические соединения, растворимые в воде.

4. Функции. Для лизосом характерна активация пищеварительных вакуолей, переваривание (лизис) веществ, частиц, старых органелл и т. п. Вакуоли нужны для поддержания тургора в клетке (постоянная форма клетки), частичное переваривание, накопление запасных питательных веществ, токсичных продуктов метаболизма.

Вопрос 10. Когда головастик превращается во взрослую лягушку, многие его органы изменяются. А вот хвост головастика постепенно разрушается в результате процесса, который называют аутолизом. Какие клеточные структуры и вещества обеспечивают этот важный физиологический процесс и как он может осуществляться?

Этот процесс обеспечивают лизосомы. При превращении головастика в лягушку, лизосомы, находящиеся в клетках хвоста, переваривают его: хвост исчезает, а образовавшиеся во время этого процесса вещества всасываются и используются другими клетками тела. Т.е. аутолиз в этом случае сопровождает развитие организма.

Вопрос 11. Обсудите с одноклассниками, от чего зависит наличие в клетке каких — либо клеточных структур. Может ли эта зависимость быть перенесена на любой другой уровень организации биологических систем?

Наличие в клетке каких — либо клеточных структур зависит от функций, которые выполняет клетка. Например, у эритроцитов млекопитающих отсутствует клеточное ядро и большинство органелл, что повышает содержание гемоглобина. В прокариотических клетках отсутствуют лизосомы, так как у них отсутствует фагоцитоз и нет внутриклеточного пищеварения. Пластид нет у животных клетках. И др.

Это приспособление к жизни клетки. Зачем иметь в своем составе, что «мешает» или вовсе не нужно?

Мне кажется, что эта зависимость не может быть перенесена на любой другой уровень организации биологических систем.

Вопрос 12. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9 «Приготовление, рассматривание и описание микропрепаратов клеток растений».

В растительных клетках пигменты, окрашивающие в яркие цвета цветки и плоды покрытосеменных растений, содержатся не только в пластидах, но и в растворе, заполняющем крупные клеточные вакуоли.

Цель: развить умение работы с лабораторным оборудованием, освоить технику приготовления временных микропрепаратов, изучить строение клеток, сделать описание.

Оборудование: микроскоп, предметные и покровные стёкла, пипетки, пинцеты, биологический материал (кусочки яблока, томата, мякоть арбуза).

Реактивы: вода.

Ход работы:

3. Зарисуйте строение клеток.

клетки яблока под микроскопом (вакуоли прозрачные).

клетки томата (вакуоли светло — красные, также видно наличие красных пластид).

клетки арбуза (сок в вакуолях окрашен в красный цвет).

4. Сделайте вывод. В растительных клетках пигменты, окрашивающие в яркие цвета цветки и плоды покрытосеменных растений, содержатся не только в пластидах, но и в растворе, заполняющем крупные клеточные вакуоли.

Вакуоль является местом локализации водорастворимых пигментов, придающих окраску корнеплодам (свекла), плодам (вишня, жимолость, слива, брусника, смородина, арбуз, яблоко), лепесткам цветков (василек, примула, гортензия, мальва и др.).

Пигменты клеточного сока (антоцианы, флавоноиды) являются веществами фенольной природы, хорошо растворимы в воде и окрашивают органы растений в красный, розовый, синий, голубой, желтый и бурый цвета.