1. Типы клеток: прокариоты и эукариоты
Все живые организмы состоят из клеток, которые делятся на два основных типа в зависимости от сложности организации их наследственного аппарата и внутренних структур.
| Признак | Прокариоты (например, бактерия) | Эукариоты (животная/растительная клетка) |
|---|---|---|
| Ядро | ❌ Отсутствует. Есть нуклеоид — область цитоплазмы с кольцевой молекулой ДНК. | ✅ Имеется, окружено двойной мембраной с порами. ДНК линейная, связана с белками. |
| Мембранные органоиды | ❌ Отсутствуют (нет ЭПС, аппарата Гольджи, митохондрий, пластид). | ✅ Присутствуют в большом разнообразии: ЭПС, комплекс Гольджи, митохондрии, лизосомы, пластиды (у растений). |
| Рибосомы | Мелкие (70S). | Крупные (80S) — в цитоплазме; мелкие (70S) — в митохондриях и пластидах. |
| Клеточная стенка | Есть (из муреина у бактерий). | Есть у растений (целлюлоза) и грибов (хитин); у животных отсутствует. |
| Размер | 0.5–5 мкм (обычно меньше) | 10–100 мкм (обычно больше) |
Ключевой вывод для ЕГЭ: Главное отличие — наличие у эукариот оформленного ядра и мембранных органоидов, что обеспечивает компартментализацию (разделение) процессов внутри клетки.
2. Клеточная (плазматическая) мембрана
Плазматическая мембрана — это универсальный барьер, отделяющий содержимое клетки от внешней среды и обеспечивающий избирательный транспорт веществ.
Согласно жидкостно-мозаичной модели, основу мембраны составляет двойной слой липидов (бислой). В нём "плавают" и частично пронизывают его молекулы белков. Снаружи у животных клеток может быть гликокаликс — слой углеводов.
- Барьерная и защитная: Отделяет цитоплазму.
- Транспортная: Обеспечивает перенос веществ.
- Рецепторная: Белки-рецепторы воспринимают сигналы.
- Структурная: Обеспечивает связь между клетками.
3. Органоиды клетки: классификация и функции
Органоиды (органеллы) — постоянные структуры цитоплазмы, выполняющие специализированные функции. Их принято делить на группы по количеству окружающих их мембран.
| Группа органоидов | Органоиды | Ключевая характеристика |
|---|---|---|
| Двумембранные | Митохондрии, Пластиды (хлоропласты, лейкопласты, хромопласты) | Имеют собственную ДНК и рибосомы, способны к делению. Полуавтономны. |
| Одномембранные | ЭПС, комплекс Гольджи, лизосомы, вакуоли, пероксисомы | Составляют единую мембранную систему клетки (вакуома). Часто связаны транспортными пузырьками. |
| Немембранные | Рибосомы, клеточный центр (центриоли), цитоскелет | Не окружены мембраной. Состоят из белков и РНК (рибосомы) или только белков (цитоскелет). |
Детальный разбор ключевых органоидов
"Энергетическая станция" клетки. Окисляет органические вещества (дыхание) и синтезирует АТФ — универсальный источник энергии.
Органоид фотосинтеза. Содержит зелёный пигмент хлорофилл. Свойственен только растительным клеткам.
Единая транспортно-синтетическая система.
- ЭПС (сеть каналов): Шероховатая (с рибосомами) синтезирует белки. Гладкая — липиды и углеводы.
- Комплекс Гольджи: "Сортировочный центр". Модифицирует, накапливает и распределяет вещества, поступающие с ЭПС. Формирует лизосомы.
Органоиды синтеза и деградации.
- Рибосомы (немембранные): Состоят из рРНК и белков. Функция — синтез белка.
- Лизосомы (мембранные пузырьки): Содержат пищеварительные ферменты. Переваривают вещества, попавшие в клетку, и отработавшие органоиды (аутофагия).
4. Ядро — центр управления клеткой
Ядро не является органоидом — это главная структура эукариотической клетки. Оно хранит, воспроизводит и реализует генетическую информацию.
| Структура ядра | Строение | Функция |
|---|---|---|
| Ядерная оболочка | Две мембраны с порами. | Отделяет ядро от цитоплазмы; регулирует транспорт веществ (иРНК, рибосомы). |
| Хроматин | Комплекс ДНК и белков-гистонов. Перед делением спирализуется в хромосомы. | Форма хранения наследственной информации. |
| Ядрышко | Плотное тельце внутри ядра, не отделено мембраной. | Синтез рРНК и сборка субъединиц рибосом. |
| Кариоплазма (ядерный сок) | Внутренняя жидкая среда ядра. | Среда для протекания процессов и транспорта веществ. |
5. Транспорт веществ через мембрану
Поступление и выведение веществ жизненно важно для клетки. Различают пассивный и активный транспорт.
Без затрат энергии АТФ. Вещества движутся по градиенту концентрации (из области с большей концентрацией в область с меньшей).
- Простая диффузия: Через липидный бислой (O₂, CO₂, спирты).
- Облегчённая диффузия: Через белковые каналы или переносчики (глюкоза, ионы).
- Осмос: Диффузия воды через полупроницаемую мембрану.
С затратой энергии АТФ. Позволяет переносить вещества против градиента концентрации.
- Натрий-калиевый насос: Белок-насос выкачивает Na⁺ из клетки и закачивает K⁺ внутрь.
- Везикулярный транспорт (эндо-/экзоцитоз): Поглощение или выделение крупных частиц/капель жидкости путём образования мембранных пузырьков.
- Фагоцитоз — поглощение твёрдых частиц (как у макрофагов).
- Пиноцитоз — поглощение жидкости.
Часто задаваемые вопросы по строению клетки
Ответы на самые распространённые вопросы, которые возникают у учеников при подготовке к ЕГЭ по этой теме.
Растительная клетка имеет: 1) Клеточную стенку из целлюлозы, 2) Пластиды (хлоропласты, лейкопласты, хромопласты), 3) Крупную вакуоль с клеточным соком, 4) Нет центриолей (клеточного центра). Животная клетка имеет центриоли, но не имеет пластид, клеточной стенки из целлюлозы и крупной вакуоли.
Потому что они имеют собственную кольцевую ДНК (как у бактерий) и собственные рибосомы прокариотического типа (70S). Они могут самостоятельно синтезировать часть своих белков и даже делиться независимо от деления клетки. Однако большая часть их белков всё же кодируется ядерной ДНК, поэтому они не полностью автономны.
Осмос — это частный случай диффузии, движение воды через полупроницаемую мембрану из области с меньшей концентрацией растворённых веществ в область с большей концентрацией. Цель — выравнять концентрации по обе стороны мембраны. Именно осмос объясняет, почему растение вянет, если его полить солёной водой (вода выходит из клеток), или почему изюм набухает в воде (вода входит в клетки).
Только у растительных клеток есть пластиды (хлоропласты, хромопласты, лейкопласты). Также у них есть крупная центральная вакуоль с клеточным соком и клеточная стенка из целлюлозы. Важно: митохондрии есть и у растений, и у животных.
Клеточный центр — это немембранный органоид, состоящий из двух центриолей (полых цилиндров из микротрубочек). Его основная функция — формирование веретена деления при митозе и мейозе, что обеспечивает расхождение хромосом. Клеточный центр характерен для животных клеток и некоторых низших растений. У высших растений его нет, и веретено деления образуется иным способом.
Комплекс (аппарат) Гольджи выполняет несколько ключевых функций: 1) Модификация белков и липидов, поступивших из ЭПС (например, добавляет углеводные компоненты, создавая гликопротеины), 2) Сортировка и «упаковка» веществ в мембранные пузырьки, 3) Формирование лизосом, 4) Синтез некоторых полисахаридов (например, для клеточной стенки растений). Его можно сравнить с логистическим центром клетки.
Оба — одномембранные органоиды, но с разными функциями. Лизосома содержит гидролитические ферменты для расщепления биополимеров (белков, липидов, углеводов) и внутриклеточного пищеварения. Пероксисома содержит ферменты, обезвреживающие токсичные вещества (например, каталазу, разлагающую перекись водорода H₂O₂ на воду и кислород). Пероксисомы больше связаны с детоксикацией и некоторыми этапами обмена жирных кислот.
Цитоскелет — это динамичная трёхмерная сеть белковых нитей внутри цитоплазмы, выполняющая каркасную, двигательную и транспортную функции. Он состоит из трёх основных компонентов: 1) Микротрубочки (самые толстые, из белка тубулина) — определяют форму клетки, служат «рельсами» для транспорта органоидов, образуют веретено деления, 2) Микрофиламенты (тонкие, из белка актина) — участвуют в движении цитоплазмы, изменении формы клетки, мышечном сокращении, 3) Промежуточные филаменты — обеспечивают механическую прочность клетки.
Интерактивные упражнения для закрепления
Разбор:
1) Упоминание двух мембран и крист — ключевая особенность митохондрий. Хлоропласт тоже двумембранный, но его функция — фотосинтез.
2) Наличие собственной ДНК и рибосом — признак полуавтономных органоидов (митохондрии и пластиды).
3) Синтез АТФ за счёт окислительного фосфорилирования — основная и уникальная функция митохондрий ("энергетических станций" клетки).
Запомните: Кристы нужны для увеличения площади поверхности, на которой расположены ферменты дыхательной цепи и АТФ-синтаза.
Тест: 20 вопросов по теме "Строение клетки и органоиды"
Пройдите тест, чтобы проверить свои знания. Вопросы составлены по формату ЕГЭ и охватывают все аспекты темы.
Ваш результат
Проверенные курсы для системной подготовки к ЕГЭ по биологии
Чтобы закрепить успех и подготовиться ко всем заданиям ЕГЭ, рекомендуем обратиться к структурированным курсам от известных образовательных платформ.
Углубленные курсы по биологии с разбором сложных тем, включая цитологию, генетику и анатомию. Преподаватели из ведущих вузов. Подробный разбор задач ЕГЭ второй части.
Перейти на сайт ФоксфордаСпециализируется на интенсивной подготовке к ЕГЭ. Много практики, в том числе по решению заданий на строение клетки и генетические задачи.
Перейти на сайт СоткиИндивидуальные занятия с репетитором. Идеально, если нужно разобрать сложную тему «с нуля» или ликвидировать конкретные пробелы, например, в понимании функций органоидов.
Перейти на сайт ТетрикиКрупная платформа с тысячами учеников. Все платежи проходят через официальные системы, предоставляется доступ в личный кабинет с учебными материалами по всем темам ЕГЭ.
Перейти на сайт УмскулОнлайн-школа от создателей Учи.ру. Прозрачная система оплаты, официальные чеки, пробный бесплатный урок с настоящим преподавателем. Подробный разбор тем по биологии.
Перейти на сайт Учи.Дома