Строение клетки: полный разбор темы для ЕГЭ по биологии
Тема "Строение клетки" — одна из центральных в кодификаторе ФИПИ. На ЕГЭ по биологии она встречается и в первой части (задания 1, 2, 3, 5, 6), и во второй (задания 23, 24, 25, 27). Без чёткого понимания клеточной теории и функций органоидов невозможно решить задачи по генетике, метаболизму и эволюции.
В этой статье мы разберём все подразделы: от плазматической мембраны до ядра. Для каждого органоида — строение и функции, а также характерные признаки для заданий на соответствие. Вы узнаете, как отличить растительную клетку от животной, и увидите реальные примеры задач с пошаговым решением.
Материал рассчитан на учеников 10-11 классов, готовящихся к ЕГЭ. Мы не будем перегружать текст лишней информацией — только то, что необходимо для экзамена.
Без карты, без кредитки. Выбери персонажа — учи голосом, побеждай в баттлах.
Мембрана и её функции
Плазматическая мембрана (плазмалемма) — это двойной слой фосфолипидов, в который встроены белки. Основные функции: барьерная, транспортная, рецепторная, ферментативная, обеспечение межклеточных контактов.
Важно различать виды транспорта: пассивный (диффузия, осмос, облегчённая диффузия) и активный (с затратой АТФ, например, натрий-калиевый насос). В заданиях ЕГЭ часто спрашивают, какой транспорт идёт по градиенту концентрации, а какой — против.
Также запомните: мембрана обладает избирательной проницаемостью. Через неё свободно проходят вода, кислород, углекислый газ; глюкоза и ионы — с помощью белков-переносчиков; крупные молекулы — путём эндоцитоза или экзоцитоза.
Установите соответствие между характеристикой и видом транспорта веществ через мембрану: 1) пассивный транспорт, 2) активный транспорт. Характеристики: А) идёт без затрат энергии; Б) осуществляется по градиенту концентрации; В) возможен только через белки-переносчики; Г) может идти против градиента; Д) требует АТФ; Е) пример — натрий-калиевый насос.
Шаг 1. Вспомним определение: пассивный транспорт — без затрат энергии, по градиенту. Активный — с затратой энергии, против градиента. Шаг 2. Распределяем: А (без затрат) — 1; Б (по градиенту) — 1; В (через белки-переносчики) — может быть и пассивным (облегчённая диффузия), и активным, но в контексте ЕГЭ обычно относят к активному? Внимание: облегчённая диффузия — пассивный транспорт, но идёт через белки. Поэтому характеристика В подходит и для пассивного, и для активного. Однако в типовых заданиях её часто ставят в соответствие пассивному. Проверим: Г (против градиента) — 2; Д (требует АТФ) — 2; Е (натрий-калиевый насос) — 2. Шаг 3. Если сомневаетесь, смотрите на остальные: только одна характеристика (В) может быть спорной. Лучше запомнить: облегчённая диффузия — пассивный транспорт, идёт через белки, без АТФ. Ответ: А1, Б1, В1, Г2, Д2, Е2.
Цитоплазма и органоиды: общая характеристика
Цитоплазма — внутренняя среда клетки, состоящая из гиалоплазмы (цитозоля) и органоидов. В ней протекают многие биохимические реакции, обеспечивается связь между органоидами.
Органоиды делятся на мембранные (одномембранные и двумембранные) и немембранные. К одномембранным относятся ЭПС, аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли. К двумембранным — митохондрии и пластиды. Немембранные — рибосомы, клеточный центр, органоиды движения.
На ЕГЭ важно не путать: ЭПС бывает гладкая (синтез липидов, углеводов) и шероховатая (синтез белка на рибосомах). Аппарат Гольджи — упаковка, модификация, сортировка веществ. Лизосомы — внутриклеточное переваривание.
Какие органоиды участвуют в синтезе, транспорте и выведении белков из клетки? Ответ перечислите в правильной последовательности.
Шаг 1. Синтез белка начинается на рибосомах, которые располагаются на шероховатой ЭПС. Шаг 2. Затем белок поступает в аппарат Гольджи, где модифицируется и упаковывается в пузырьки. Шаг 3. Пузырьки сливаются с плазматической мембраной, и белок выводится путём экзоцитоза. Ответ: рибосомы, шероховатая ЭПС, аппарат Гольджи, плазматическая мембрана.
Митохондрии, пластиды, рибосомы, ЭПС, аппарат Гольджи, лизосомы
Митохондрии — двумембранные органоиды, "энергетические станции" клетки. Внутренняя мембрана образует кристы, на которых расположены ферменты дыхательной цепи. Синтезируют АТФ. Имеют собственную ДНК и рибосомы.
Пластиды — двумембранные органоиды растительных клеток. Различают хлоропласты (фотосинтез), хромопласты (окраска), лейкопласты (запас питательных веществ). В хлоропластах — тилакоиды гран, строма, собственная ДНК.
Рибосомы — немембранные органоиды, состоят из большой и малой субъединиц. Обеспечивают синтез белка. Могут быть свободными в цитоплазме или прикреплёнными к ЭПС.
ЭПС (эндоплазматическая сеть) — одномембранный органоид. Гладкая ЭПС участвует в синтезе липидов и углеводов, шероховатая — в синтезе белка.
Аппарат Гольджи — стопка уплощённых цистерн. Участвует в модификации, сортировке, упаковке белков и липидов, образовании лизосом.
Лизосомы — пузырьки с гидролитическими ферментами. Участвуют во внутриклеточном пищеварении, разрушении старых органоидов, апоптозе.
Найдите ошибки в приведённом тексте: "Митохондрии — одномембранные органоиды. Внутренняя мембрана образует тилакоиды. В митохондриях происходит синтез белка. Хлоропласты — двумембранные органоиды, в их строме находятся граны. Лизосомы образуются в аппарате Гольджи."
Шаг 1. Проверяем каждое утверждение. 1) Митохондрии — двумембранные, не одномембранные. 2) Внутренняя мембрана образует кристы, а тилакоиды — в хлоропластах. 3) В митохондриях действительно синтезируются белки (частично), это верно. 4) В хлоропластах граны находятся в тилакоидах, а строма — матрикс. Формулировка "в строме находятся граны" неверна: граны — стопки тилакоидов, они расположены внутри хлоропласта, строма — окружающая среда. 5) Лизосомы образуются в аппарате Гольджи — верно. Итого ошибки: 1 (митохондрии одномембранные), 2 (тилакоиды вместо крист), 4 (граны в строме). Ответ: 1, 2, 4.
Ядро: хроматин, хромосомы
Ядро — двумембранный органоид, содержит генетический материал. Кариолемма (ядерная оболочка) состоит из двух мембран, пронизанных ядерными порами. Внутри — кариоплазма, ядрышко (синтез рРНК) и хроматин.
Хроматин — комплекс ДНК с гистонами. В интерфазе он деконденсирован (эухроматин и гетерохроматин). Перед делением хроматин конденсируется в хромосомы.
Хромосомы состоят из двух хроматид, соединённых центромерой. Важно различать число хромосом и молекул ДНК на разных стадиях клеточного цикла. Например, в соматической клетке человека 46 хромосом, 46 ДНК (в G1), после репликации — 46 хромосом, 92 ДНК (в G2).
В соматической клетке мухи дрозофилы 8 хромосом. Сколько хромосом и молекул ДНК будет в клетке в метафазе митоза?
Шаг 1. Вспомним: перед делением (в интерфазе) происходит репликация ДНК, каждая хромосома становится двухроматидной. Количество хромосом не меняется, число ДНК удваивается. Шаг 2. В метафазе митоза хромосомы выстраиваются по экватору, они остаются двухроматидными. Значит, число хромосом = 8, число ДНК = 16. Ответ: 8 хромосом, 16 ДНК.
Различия растительной и животной клеток
На ЕГЭ часто просят назвать признаки, по которым можно отличить растительную клетку от животной. Основные отличия:
- Клеточная стенка из целлюлозы (у растений) — отсутствует у животных.
- Пластиды (хлоропласты, хромопласты, лейкопласты) — только у растений.
- Крупная центральная вакуоль — у растений (у животных мелкие пищеварительные вакуоли).
- Запасной углевод: крахмал (у растений) и гликоген (у животных).
- Клеточный центр (центриоли) — у животных и низших растений, у высших растений отсутствует.
Также важно: растительные клетки способны к фотосинтезу, а животные — нет. Форма клеток: растительные чаще прямоугольные, животные — округлые.
Какие из перечисленных органоидов характерны только для растительных клеток? 1) митохондрии, 2) хлоропласты, 3) рибосомы, 4) клеточная стенка, 5) лизосомы, 6) вакуоль с клеточным соком.
Шаг 1. Вспомним: митохондрии есть и у растений, и у животных. Хлоропласты — только у растений. Рибосомы — у всех клеток. Клеточная стенка — у растений (у животных её нет). Лизосомы — у животных и некоторых растений, но не являются уникальным признаком. Вакуоль с клеточным соком (центральная вакуоль) — характерна для растений. Шаг 2. Отбираем: 2, 4, 6. Ответ: 2, 4, 6.
Как подготовиться к заданиям ЕГЭ по строению клетки
Чтобы уверенно решать задачи, нужно:
- Выучить функции каждого органоида и его особенности (например, какие органоиды имеют собственную ДНК).
- Уметь сравнивать клетки разных царств (прокариоты, эукариоты).
- Разобраться в процессах: фотосинтез (хлоропласты), клеточное дыхание (митохондрии), синтез белка (рибосомы, ЭПС, Гольджи).
- Знать термины: кристы, тилакоиды, граны, строма, кариолемма, хроматин.
- Решать задания из открытого банка ФИПИ и прошлых лет.
Если в процессе подготовки возникают сложности, можно обратиться к AI-репетитору Наставник, который разберёт тему в диалоговом формате и поможет с решением задач. Например, персонаж "профессор" объяснит строение клетки доступным языком, а "олимпиадник" покажет нестандартные приёмы.
Частые вопросы
Без карты, без кредитки. Выбери персонажа — учи голосом, побеждай в баттлах.