Різноманітність форм життя

Опис загального плану будови клітини еукаріот в основному розглянуто на прикладі тваринної клітини. Організація рослинної клітини має деякі свої специфічні риси (рис. 44). Зовні вона одягнена клітинною стінкою, яка складається з целюлози.

Наявність щільною клітинної стінки перешкоджає утворенню перетяжки при діленні цитоплазми клітини в телофазе мітозу, як це було описано в § 32. Розподіл цитоплазми на дві частини при мітозі рослинних клітин відбувається шляхом формування плазматичної мембрани і клітинної стінки прямо всередині ділиться клітини – від центру до периферії.

До складу рослинних клітин входять особливі органели – пластиди. Вони оточені не менш як двома мембранами, містять коротку кільцеву ДНК, рибосоми і здатні до самостійного поділу. У функціональному відношенні більшість різновидів пластид так чи інакше пов’язані з енергетикою клітини. У першу чергу це хлоропласти, в яких здійснюються реакції фотосинтезу.

Хлоропласти містять хлорофіл, каротиноїди і необхідні для фотосинтезу білки. Хромопласти не містять хлорофілу, але збагачені каротиноїдами – жовтими, оранжевими й червоними пігментами, які визначають забарвлення квітів, плодів і деяких коренеплодів (морква). І нарешті, лейкопласти безбарвні. У деяких з них може синтезуватися і накопичуватися крохмаль, в інших – запаси жиру і білка. Лейкопласти за певних умов можуть перетворюватися в хлоропласти і хромопласти, а хлоропласти – в хромопласти. З останнім процесом пов’язано осіннє зміна забарвлення листя.

Згадаймо, що целюлоза – це полісахарид, молекули якого утворюють найтонші нитки. Зв’язок між сусідніми клітинами у багатоклітинних рослин здійснюється завдяки тонким тяжам цитоплазми, пронизливим неущільнений ділянки клітинної стінки.

У типовій рослинній клітці є одна або декілька центральних вакуолей, які при сильному розвитку можуть витісняти все інше вміст клітини на периферію. Вакуолі оточені мембраною, а їх внутрішній вміст сильно варіює в клітинах різних типів. Це можуть бути запасні поживні речовини (цукру, розчинні білки), розчини необхідних клітині солей, амінокислоти та ін. У вакуолі ж виводяться і шкідливі продукти, що утворюються в результаті обміну речовин, наприклад щавлева кислота.

У вакуолях накопичуються і пігменти – антоціани, які можуть надавати рослинам широкий спектр відтінків – від рожевого до чернофіолетового.

Антоціани забезпечують блакитну і червоне забарвлення плодів (слива, вишня, виноград, брусниця, суниця) і пелюсток квіток (волошка, герань, троянда, півонія). Крім того, саме вони забарвлюють осіннє листя в яскраво-червоний колір.

Рослинна клітина має принципово ту ж будову, що і тваринна. Відмінною особливістю рослинної клітини є наявність клітинної стінки, пластид і вакуолей.

КЛІТИНА ЯК ОРГАНІЗМ І КЛІТИНА У СКЛАДІ ОРГАНІЗМУ. Ви вже знаєте, що клітина може функціонувати як самостійний організм або входити до складу багатоклітинного організму або колонії. У всіх цих випадках клітини мають специфічними рисами у своїй організації. У одноклітинних еукаріот є органели, які необхідні їм для самостійного існування і які ніколи не зустрічаються у клітин багатоклітинних організмів. Це можуть бути пігментні оченята, джгутики і війки, клітинний рот (особлива ділянка цитоплазми, яким окремі хижі найпростіші захоплюють видобуток) і багато іншого.

Основна риса клітин, що формують багатоклітинний організм, полягає в їх спеціалізації. Особливо виразно це проявляється на тканинному рівні організації вищих рослин і тварин. Клітини кожної тканини строго диференційовані, т. Е. Пристосовані до виконання якої-небудь однієї основної функції або небагатьох функцій, що визначає і їх структурні особливості. Більше того, такі клітини, як правило, втрачають здатність до розмноження. Вони функціонують певний час, а потім гинуть. У більшості тканин є деякий запас здатних до поділу недиференційованих клітин. Вони виробляють нові клітини, які, пройшовши певний етап диференціації, замінюють собою загиблі клітини даної тканини.

Клітини одноклітинних еукаріот, крім звичайного набору органел, мають низку специфічних структур, що забезпечують їх існування як самостійних організмів. У складі тканин клітини пристосовані до виконання певних функцій. Ця спеціалізація незворотна, і поповнення тканин новими клітинами відбувається в результаті поділу і подальшої спеціалізації недиференційованих клітин.

СПЕЦИФІКА КЛІТИНИ прокаріотів. Бактеріальна клітина принципово відрізняється від розглянутих нами клітин еукаріотичних організмів. Відмінності ці стосуються аж ніяк не розмірів, які для більшості бактерій складають 1 – 10 мкм. Це цілком можна порівняти з розмірами деяких типів клітин еукаріот. А ось будова і пов’язані з цим особливості функціонування бактеріальної клітини виявляються зовсім іншими (рис. 45).

Насамперед у бактерій відсутній не тільки оформлене ядро, але і всі інші органели. Розходження виявляються і в будові мембрани, навколишнього клітку бактерії. Речовини потрапляють в бактерію і виводяться з неї тільки завдяки дифузії.

Надмембранного структури бактерій формують навколо них жорстку клітинну стінку. Вона володіє виборчої проникністю. Поверх клітинної стінки бактерії формують ще й слизову капсулу, яка служить додатковим захистом від несприятливих факторів середовища, в тому числі оберігає від висихання. У цитоплазмі бактерій відсутній цитоскелет.

Деякі бактерії забезпечені джгутиком, який не має нічого спільного ні за будовою, ні за особливостями функціонування з однойменної структурою еукаріот.

Нарешті, генетичний апарат бактерій, так званий нуклеоїд, представлений замкнутої в кільце молекулою ДНК, яка вільно лежить в цитоплазмі. Нуклеоїд прикріплений до внутрішньої сторони бактеріальної мембрани. Перед початком поділу бактерії відбувається подвоєння кільцевої ДНК, і два утворилися нуклеоида «роз’їжджаються» по мембрані в різні боки. Потім мембрана і клітинна стінка впячиваются і перешнуровується бактеріальну клітину надвоє. У кожній з утворених клітин виявляється свій нуклеоїд.

Клітини прокаріотів позбавлені оформленого ядра і клітинних органел. Зовні бактерію оточують щільна клітинна стінка і капсула, у деяких видів є джгутик. Генетичний апарат прокаріотів представлений кільцевою молекулою ДНК, реплікація якій передує поділу бактерії.

Неклітинних форму ЖИТТЯ – ВІРУСИ. Вперше про існування вірусів дізналися в 1892 р, коли російський ботанік Д. І. Івановський виявив, що хвороба тютюну – тютюнову мозаїку викликає збудник, що проходить через бактеріальні фільтри, т. Е. Він суттєво менше бактерій за розміром. Дійсно, розміри більшості вірусів варіюють у межах 15-300 нм. У найпростішому випадку вірус складається з невеликої молекули ДНК або РНК, оточені захисною білковою оболонкою – капсидом (рис. 46).

Вірус здатний існувати тривалий час і при широкому діапазоні зовнішніх умов. Проте самостійно відтворювати себе віруси не можуть, оскільки не містять тих структур і ферментів, які забезпечують процеси, пов’язані з реплікацією нуклеїнових кислот і біосинтезом білків. Тому основне завдання вірусу – це потрапити в клітину-господаря. Процес цей може відбуватися випадково, наприклад з рідиною при Піноцитоз. Однак більшість вірусів здатні розпізнавати саме ті клітини, в яких вони можуть відтворюватися.

Опинившись в клітині-хазяїні, вірусна ДНК починає реплицироваться.

З неї також зчитується інформація у вигляді мРНК, яка надходить на рибосоми, де і здійснюється синтез вірусних білків. У разі РНК-вірусів вірусна РНК багаторазово реплицируется і сама грає роль мРНК. У міру напрацювання білків капсида і нуклеїнових кислот вірусу в цитоплазмі клітини-хазяїна відбувається збірка вірусних частинок. Їх накопичення веде до загибелі клітини-господаря, вона розривається, і вірусні частки виходять у зовнішнє середовище.

Однак послідовність подій, наступних за проникненням вірусу в клітину-господаря, може бути й інший. Виявилося, що за певних обставин ДНК вірусу не приступає до реплікації в цитоплазмі клітини-господаря, а вбудовується в її кільцеву ДНК (у бактерій) або в ДНК хромосом (в еукаріот). Така клітина з вірусною ДНК в геномі здатна розмножуватися, причому в кожну дочірню клітину потрапляє і ДНК вірусу. Потім при якомусь зовнішньому впливі (ультрафіолету або радіації) вірусна ДНК виходить зі складу генома клітини-господаря і приступає до виробництва вірусних частинок по описаній вище схемі.

Здатність ДНК вірусів вбудовуватися в геном клітини має цілий ряд серйозних наслідків. Справа в тому, що при виході ДНК вірусу з хромосоми або нуклеоида вона може захоплювати і прилеглі ділянки (гени) ДНК господаря. Потім разом з вірусною ДНК ці ділянки можуть вбудовуватися в геном клітин іншої особини (або навіть особини іншого виду), в яку проникне вірус. Такий «горизонтальний» перенесення генетичного матеріалу (на відміну від «вертикального» – від батьків дітям) відіграє важливу роль в еволюції організмів.

Вірусні ДНК і РНК можуть нести онкогени – гени, які при вбудовуванні в геном клітини перетворять її на ракову. Крім того, вбудовування генетичного матеріалу вірусу в ДНК клітини може провокувати активацію деяких її власних генів (протоонкогени), що також призводить до переродження клітини і формуванню пухлини.

Вірус являє собою молекулу ДНК або РНК, оточену білковою оболонкою. Відтворення вірусів можливо тільки в клітинах-господарях. Вірусна ДНК здатна вбудовуватися в геном господаря, що може призводити до явища горизонтального переносу генетичної інформації.

Багато віруси і бактерії гинуть під впливом ультрафіолетового випромінювання. Під час епідемій, викликаних вірусами, корисно проводити кварцування приміщення. За відсутності відповідних приладів необхідно регулярно провітрювати приміщення і робити вологе прибирання.

Поясніть відмінності в будові рослинної і тваринної клітин.
Чому швидкість ділення бактеріальної клітини вище швидкості ділення клітини еукаріот? Яка роль вірусів у біосфері?
Чому в процесі еволюції клітини еукаріот, а не прокаріот зайняли панівне становище і дали початок величезному різноманітності форм життя?

Посилання на основну публікацію