Підготовка до ЗНО з біології

Цитологія − наука про будову і функції клітини
Клітина − структурно-функціональна одиниця живого організму. Це елементарна жива система, яка здатна до самовідтворення. Клітина лежить в основі будови і розвитку всіх організмів, це найдрібніша частина організму, наділена його ознаками. Клітини живих організмів відрізняються за формою, розміром, особливостями організації та функціями. Б ільшість клітин мають розміри від 10 до 100 мкм. Клітини, з яких складається новий організм, не є ідентичними, однак усі вони побудовані за єдиним принципом, що свідчить про спільність походження живих організмів.

Історія вивчення клітини

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ КЛІТИННОЇ ТЕОРІЇ

Клітинна теорія − вчення про клітини як утворення, що становлять основу будови рослинних і тваринних організмів, тобто загальність клітинної будови в живій природі.
Німецький біолог Т. Шванн у 1839 р. сформулював основні положення клітинної теорії:
− усі живі організми складаються з клітин;
− клітини тварин і рослин подібні за будовою та хімічним складом
У 1858 р. німецький патолог Р. Вірхов довів:
− кожна клітина походить від клітини;
− поза клітинами немає життя
Естонський учений К. Бер у 1827 р. відкрив яйцеклітину ссавців і довів, що багатоклітинні організми починають свій розвиток з однієї клітини − заплідненої яйцеклітини (зиготи):
− клітина − не тільки одиниця будови, але й одиниця розвитку живих організмів

Положення сучасної клітинної теорії:
− клітина − елементарна одиниця будови і розвитку всіх живих організмів;
− клітини всіх одноклітинних і багатоклітинних організмів подібні за походженням (гомологічні), будовою, хімічним складом, основними проявами життєдіяльності;
− кожна нова клітина утворюється виключно внаслідок розмноження материнської шляхом поділу;
− у багатоклітинних організмів, які розвиваються з однієї клітини − зиготи, спори − різні типи клітин формуються за­вдяки їхній спеціалізації протягом індивідуального розвитку особини та утворюють тканини;
− із тканин складаються органи, які тісно пов'язані між собою й підпорядковані нервово-гуморальним та імунним сис­темам регуляції

МЕТОДИ ЦИТОЛОГІЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

Метод	Сутність методу
Світлова мікроскопія	Проходження променів світла крізь об'єкт досліджень. Збільшення у 2 − 3 тис. разів. Вивчення загального плану будови клітини та її органел, розміри яких не менш, ніж 200 нм. Застосування барвників, які вибірково забарвлюють окремі органели або їх компоненти. Метод прижиттєвого вивчення клітин дозволяє під світловим мікроско­пом вивчити певні процеси життєдіяльності клітин
Електронна мікроскопія	Проходження потоку електронів крізь об'єкт. Вивчення будови клітини та її органел під збільшенням від 500 тис. разів і більше. Метод растрової (скануючої) електронної мікроскопії дозволяє провести вивчення структури поверхні клітин, окремих органел. Потік електронів при цьому не проходить крізь об'єкт дослідження, а відбивається від його поверхні
Метод мічених атомів	Уведення в клітину речовин з радіоактивними ізотопами. Метод дозволяє прослідку­вати за міграцією речовин у клітині, їхніми перетвореннями, виявити локалізацію і ха­рактер біохімічних процесів

 

 БУДОВА КЛІТИН ПРОКАРІОТІВ І ЕУКАРІОТІВ

 

Порівняння еукаріотичних та прокаріотичних клітин

Структура	Еукаріотична клітина	Прокаріотична клітина
Клітинна стінка	+ (у рослин)	+
Клітинна мембрана		+
Ядро	+ (оточене мембраною)	нуклеоїд,мембраною не оточений
Ендоплазматична сітка		-
Рибосоми		+
Комплекс Гольджі		-
Лізосоми	+ (у багатьох)	-
Мітохондрії		-
Вакуолі	Обов'язкові у рослин, є у деяких тварин	відсутні
Війкі, джгутики	+ (у всіх організмів, крім вищих рослин)	+ (у деяких бактерій)

 

КЛІТИННІ МЕМБРАНИ

Рідинно-мозаїчна модель будови клітинних мембран

Молекули ліпідів розміщені у вигляді подвійного шару, їхні полярні гідрофільні «головки» обернені до зовнішнього та внутрішнього боків мембран, а гідрофобні неполярні «хвости» − всередину.

Функції клітинних мембран

Забезпечують зв'язок клітин між собою і навколишнім середовищем
Поділяють внутрішнє середовище клітини на відсіки − компартменти
На поверхні мембран розміщуються клітинні структури: рибосоми, ферменти, пігменти тощо.
У біологічних мембранах відбуваються процеси, пов'язані зі сприйняттям і передачею інформації, формуванням і пере­дачею збудження, перетворенням енергії тощо.

Вид транспорту

Пасивний транспорт відбувається завдяки різниці концентрацій речовин з обох боків мембрани. Речовини проникають у клітину крізь певні ділянки або пори без витрат енергії
Активний транспорт речовин пов'язаний із затратами енергії.

    

Її джерелом можуть бути або енергія, яка вивільнюється при розщепленні молекул АТФ, або різниця концентрації йонів, що виникає з обох боків мембрани. Речовини переміщуються за участі рухомих білків-переносників або за рахунок зміни конфігурації внутрішніх білків
Здатність поглинати (ендоцитоз) чи виводити (екзоцитоз) назо­вні великі молекули або частинки, які складаються з багатьох мо­лекул. Різновидами ендоцитозу є фагоцитоз та піноцитоз. Фагоцитоз − активне захоплення мікроскопічних твердих об'єктів. Піноцитоз − захоплення та поглинання клітиною рідин разом із розчиненими в них сполуками.

 

Функції плазматичної мембрани

Функція	Характеристика
Бар'єрна	Обмежує цитоплазму, визначає розміри і форму клітини. Міцна та еластична
Ферментативна	У мембрані розміщені деякі ферменти
Сигнальна	Забезпечує подразливість: білки мембрани під дією подразників із навколишнього середовища можуть змінювати свою просторову структуру й таким чином передають сигнал у клітину
Транспортна	Переміщення речовин у клітину або з неї
Забезпечення міжклітинних контактів	Мембрани тваринних клітин здатні утворювати складки або вирости в місцях їхнього сполучення. Це забезпечує виключну міцність. Рослинні клітини з'єднуються між собою за допомогою міжклітинних канальців, заповнених цитоплазмою

 

 Будова надмембранного комплексу

Царство органічного світу	Надмембранний комплекс
Рослини	Клітинна стінка, що складається з целюлози. Це каркас клітини
Тварини	Зовнішній шар − глікокалікс − дуже тонкий і еластичний, складається з полісахаридів і білків
Гриби	Клітинна стінка, що складається з хітину, глікогену, білків
Дроб'янки	Тверда клітинна стінка, що складається з муреїну, фосфоліпідів, білків

 

До підмембранних комплексів клітин належать пелікула та білкові утворення (мікротрубочки та мікрофіламенти), які становлять опору клітин (цитоскелет). Елементи цитоскелета виконують опорну функцію, сприяють закріпленню органел у певному положенні, а також їхньому переміщенню в клітині.
 

ЯДРО

Ядро − частина еукаріотичних клітин, що несе спадкову інформацію, закладену в молекулі ДНК.

Функції ядра

1.Зберігає спадкову інформацію і передає її дочірним клітинам під час поділу
2.Регулює біохімічні, фізіологічні та морфологічні процеси в клітині

Будова ядра

Структура	Будова	Функції
Поверхневий апарат	Складається з двох мембран. Зовнішня ядерна мембрана з'єднується з внутрішньою навколо отворів − ядерних пор, вкритих особливими тільцями	1. Відмежовує ядро від цитоплазми. 2. Здійснює обмін речовинами між ядром і цитоплазмою
Каріоплазма	За складом та властивостями нагадує цитоплазму	Внутрішнє середовище
Ядерця	Щільні структури, які складаються з рибонуклеопротеїдних фібрил	Беруть участь у формуванні рибосом
Хромосоми	Основу складає дволанцюгова молекула ДНК, яка зв'язана з ядерними білками й утворює нуклеопротеїди. Кожна хро­мосома складається з двох поздовжніх частин − хроматид. Обидві хроматиди сполучаються між собою в зоні первинної перетяжки, яка поділяє хромосому на ділянки − плечі. Деякі хромосоми мають і вторинні перетяжки	Зберігають спадкову інформацію, яка передається із покоління в покоління

 

Рівні структурної організації хромосом

                 

 

Каріотип − сукупність хромосом еукаріотичної клітини, типова для даного виду. Хромосомний набір характеризується кількістю, розміром та формою хромосом.

Набори хромосом у клітинах

 

 

ЦИТОПЛАЗМА, ЇЇ КОМПОНЕНТИ

Цитоплазма − внутрішній рідкий вміст клітини, в якому розміщуються і функціонують клітинні органоїди.

 

Будова та функції цитоплазми й органоїдів

Структура	Будова	Функції
Гіалоплазма	Прозорий розчин органічних і неорганічних сполук у воді. Перебу­ває у станах золю та гелю. Містить 75 − 78 % води, 10 − 12 % білків, 4 − 6 % вуглеводів, 2 − 3 % ліпідів, 10 % неорганічних речовин	1. Об'єднує всі клітини структу­ри і забезпечує їхню взаємо­дію. 2. Виконує транспорту функцію
Включення	Непостійні структури, які виникають та зникають у процесі життєдіяльності клітини. Можуть бути у твердому або рідкому стані; мають вигляд кристалів (солі), зерен (білки, полісахариди) чи краплин (жири)	Запасні речовини
Органоїди
Одномембранні
Ендоплазматична сітка (ЕПС) 1 − мембрана ЕПС, 2 − рибосоми, 3 − порожнина ЕПС	Мембранна система порожнин, каналів, цистерн, з'єднаних між собою і з плазматичною мембраною. Пронизує всю клітину Агранулярна ЕПС складається тільки з мембран Гранулярна ЕПС, до мембран прикріплені рибосоми	1. Здійснює реакції, пов'язані із синтезом білків (гранулярна), вуглеводів, жирів (агранулярна). 2. Сприяє переносу та циркуля­ції поживних речовин у клі­тині. 3. Знешкоджує токсичні речо­вини. 4. Формує ядерну мембрану
Комплекс Гольджі. 1 − цистерни, 2 − секреторні пухирці	Складається з обмежених мембранами порожнин, а також трубочок із пухирцями на кінці	1. Накопичує і виводить речови­ни, що синтезуються в ендо­плазматичній сітці. 2. Утворює лізосоми. 3. Синтезує деякі полісахариди. 4. Бере участь у будівництві плазматичної мембрани та ін­ших клітинних мембран (на­приклад, формує скоротливі вакуолі)
Лізосоми 1 − піноцитоз, 2 − фагоцитоз, 3 − формування лізосом, 4 − виливання лізосомальних ферментів у піно і фагоцитні вакуолі	Округлі тільця, що містять комплекс ферментів. Первинні лізосоми утворюються за участю комплексу Гольджі. Вто­ринні лізосоми (травні вакуолі) утворюються з первинних. Аутолізосоми знищують дефектні органоїди, мертві клітини та ін.	1. Травна функція − розщеплю­ ють органічні сполуки. 2. Вилучають відмерлі органоїди, клітини
Вакуолі травні, скоротливі, заповнені соком	Порожнини в гіалоплазмі, відокремлені мембраною й заповнені рідиною	1. Травна функція. 2. Регуляція осмотичного тиску в клітині. Запасаюча функція (запас рідини, пігментів та ін.)
Двомембранні
Мітохондрії 1 − зовнішня мембрана, 2 − ДНК, 3 − внутрішня мембрана, 4 − рибосоми, 5 − кристи .	Мають сферичну, ниткоподібну, овальну та інші форми. Від цитоплазми відокремлені подвійною мембраною, крізь яку проникає багато сполук. Внутрішній шар мембрани утворює численні складки − кристи, на яких розміщені ферменти дихального ланцюга	1. Енергетична функція − етапи енергетичного обміну та синтез АТФ. 2. Синтез власних білків, РНК і ДНК
Пластиди (тільки у рослин) Хлоропласти 1 − строма, 2 − тилакоїд, 3 − подвійна мембрана, 4 − грана	Мають зелений колір, овальну форму. Мембрана подвійна, внутрішній шар мембрани утворює складчасті вгини всередину строми − ламели та тилакоїди. Ламели мають вигляд плоских видовжених складок, тилакоїди − плоских дископодібних мішечків. Тилакоїди зібрані у скупчення − грани. Молекули хлорофілу вмонтовані в мембрани тилакоїдів	1. Використання світлової енергії та створення органічних речовин із неорганічних (фотосинтез) 2. Відіграють певну роль (маючи свою ДНК) у передачі спадкових ознак
Хромопласти	Жовті, жовтогарячі, червоні або бурі, містять пігменти каротиноїди	Надання різним частинам рослини червоного та жовтого забарвлення
Лейкопласти	Безколірні пластиди сферичної форми	Відкладання запасних поживних речовин (крохмалю, жирів, білків)
Немембранні
Рибосоми 1 − велика субодиниця, 2 − мала субодиниця	Мають вигляд сферичних або грибоподібних гранул.	Складаються з двох неоднакових за розміром частинок Синтез білкових молекул з амінокислот
Клітинний центр (центросома) (відсутній у клітинах вищих рослин)	Складається з двох центріолей. Кожна центріоль має вигляд порожнистого циліндра, у стінку якого закладені 9 груп подовжніх мі кротрубочок, по 3 мікротрубочки в кожній групі	1. Участь у процесі поділу клітин, 2. формування веретена поділу. 3. За участю центріолей утворюються мікротрубочки цитоплазми
Органели руху
Псевдоніжки (псевдоподії)	Перехід цитоплазми зі стану золю у стан гелю сприяє руху клітин за допомогою псевдоподій	1. Активний рух. 2. Живлення засобом фагоцитозу
Джгутики та війки 1 − мікротрубочка, 2 − плазматична мембрана, 3 − базальне тільце тема	Тонкі вирости цитоплазми, зовні покриті мембраною. Усередині міститься складна структура з мікро трубочок	1. Активний рух. 2. Забезпення та доставка клітинам їжі. 3. Можуть виконувати захисну функцію