1.4 Клетка - элементарная биологическая система

Клетка - это элементарная биологическая система, способная к самообновлению, самопроизведению и развитию.

Клеточная теория строения организмов.

Клетку, точнее клеточную оболочку открыл в 17 веке английский физик Р.Гук. Рассматривая под микроскопом срез пробки, Р.Гук обнаружил, что она состоит из ячеек, разделенных перегородками. Эти ячейки он назвал клетками (латинское cellula - ячейка, клетка).

Одним из самых широких и основных обобщений биологии является клеточная теория. Современная клеточная теория утверждает, что все живые организмы - животные, растения и бактерии состоят из клеток и из продуктов жизнедеятельности клеток, что новые клетки образуются путем деления предшествовавших клеток.

Как и многие другие широкие концепции, клеточная теория была создана не каким-то одним человеком. Авторами этой теории считают немецкого ботаника Шлейдена и зоолога Шванна, которые в 1838 г. указали, что растения и животные представляют собой скопления клеток, расположенных в соответствии с определенными законами. Шлейден и Шванн доказали, что клетка представляет основную единицу строения всех живых организмов, что клетки животных и растений сходны по своему строению. Эти положения явились важнейшими доказательствами единства происхождения всех живых организмов, единства всего органического мира.

Т.Шванн внес в науку правильное понимание клетки как самостоятельной единицы живого: вне клетки нет жизни.

Клеточная теория - одно из выдающихся обобщений биологии прошлого столетия, давшее основу для материалистического подхода к пониманию жизни, к раскрытию эволюционных связей между организмами. Было открыто деление клеток и сформулировано положение о том, что каждая новая клетка происходит от такой же исходной, клетки путем ее деления (немецкий ученый Р.Вирхов в 1858 г.) Академик Российской Академии наук Карл Бэр установил, что все многоклеточные организмы начинают свое развитие из одной клетки. Открытие К.Бэра показало, что клетка - не только единица строения, но и единица развития всех живых организмов.

Современная клеточная теория включает следующие положения:

1) Клетка является структурно-функциональной единицей, а также единицей развития всех живых организмов.

2) Клеткам присуще мембранное строение.

3) Клетки размножаются только делением.

4) Клеточное строение организмов - свидетельство того, что все живые организмы имеют единое происхождение.

1.5 Строение и функции клетки

По строению клетки все живые существа делят на организмы безъядерные -прокариоты и ядерные - эукариоты. В группу прокариот входят все бактерии, в том числе цианобактерии (сине-зеленые), в группу эукариот - грибы, растения и животные.

Строение эукариотической клетки.

Клетка эукариот представляет собой целостную живую систему. Она состоит из трех неразрывно связанных между собой частей: оболочки, цитоплазмы и ядра. Оболочка клетки осуществляет непосредственное взаимодействие с внешней средой и взаимодействие с соседними клетками (в многоклеточных организмах). Органоиды - постоянные жизненно важные составные части клеток.

Оболочка клеток имеет сложное строение. Она состоит из наружного слоя и расположенной под ним плазматической мембраны.

Клетки животных и растений различаются по строению их наружного слоя. У растений, а также у бактерий, водорослей и грибов на поверхности клеток расположена плотная оболочка или клеточная стенка. У большинства растений она состоит из клетчатки. Наружный слой поверхности клеток животных в отличие от клеточных стенок растений тонкий.

Поверхностный слой животных клеток называется гликокаликс, который выполняет функцию связи клеток животных с внешней средой.

Строение и функции цитоплазматической мембраны

В настоящее время принята модель мозаичного строения мембран. В соответствии с этими представлениями биологическая мембрана образована двумя рядами фосфолипидов, в которые на разную глубину с наружной и внутренней стороны погружены многочисленные и разнообразные молекулы белка. Толщина биологической мембраны составляет 7,5-8,0 нм. В мембраны , образующие митохондрии входят ферменты, участвующие в синтезе АТФ.

Цитоплазматическая мембрана ограничивает содержимое цитоплазмы от внешней среды, образуя поверхность клетки.

В цитоплазматической мембране есть поры, через которые с помощью, клетки могут проникать ионы и мелкие молекулы. Поступление ионов и молекул в клетку - активный транспорт, носящий избирательный характер. Мембрана проницаема для одних веществ и непроницаема для других. Например, концентрация ионов калия выше в клетке, чем в окружающей среде, а ионов натрия больше в межклеточной жидкости. Избирательная проницаемость клеточной мембраны носит название полупроницаемости.

Цитоплазма и ее органоиды: эндоплазматическая сеть митохондрии и пластиды.

Цитоплазма представляет собой внутреннюю полужидкую среду клеток. В цитоплазме эукариотических клеток располагается ядро и различные органоиды. Ядро располагается в центральной части цитоплазмы. В цитоплазме протекают основные процессы обмена веществ, она объединяет в одно целое ядро и все органоиды, обеспечивает их взаимодействие, деятельность клетки как единой целостной системы.

Эндоплазматическая сеть представляет собой систему пластинчатых мембран, заполняющих большую часть цитоплазмы. Эндоплазматическая сеть -общая внутриклеточная циркуляторная система, по каналам которой осуществляется транспорт веществ, а на мембранах этих веществ находятся ферменты, обеспечивающие жизнедеятельность клетки.

Рибосомы - обнаружены в клетках всех организмов. Это микроскопические тельца округлой формы. В одной клетке содержится много тысяч рибосом, они располагаются либо на мембранах грануляторной эндоплазматической сети либо свободно лежат в цитоплазме. Рибосомы содержат примерно равное количество белков и РНК.

Функция рибосом - это синтез белка. Синтез белка - сложный процесс, который осуществляется не одной рибосомой, а целой группой, включающих несколько десятков объединенных рибосом. Такую группу рибосом называют полисомы.

Митохондрии содержатся во всех эукариотических клетках. Это мелкие тельца - 0,2 - 7 мкм. Форма их варьирует от сферической до палочковидной. Число митохондрий в клетках от нескольких штук до тысячи и более. В состав митохондрий входит ДНК.

Митохондрии называют "силовыми станциями" клетки, т.к. их основная функция - синтез универсального источника энергии АТФ. Это кислота синтезируется в митохондриях клеток всех организмов и представляет собой универсальный источник энергии, необходимый для осуществления процессов жизнедеятельности и целого организма.

Пластиды - в клетках животных отсутствуют. Пластиды находятся в клетках всех растений. Различают 3 основные типа пластид: зеленые - хлоропласты ; красные, оранжевые и желтые - хромопласты, бесцветные -лейкопласты.

Хлоропласты - основной органоид клеток растений, в котором происходит фотосинтез, т.е. образование органических веществ (углеводов) из неорганических оксида углерода и воды при использовании энергии солнечного света.

Комплекс Гольджи: во многих клетках животных, например в нервных, имеет форму сложной сети, расположенной вокруг ядра. В клетках растений и простейших комплекс Гольджи представлен отдельными тельцами серповидной и палочковидной формы.

В состав комплекса Гольджи входят: полости, ограниченные мембранами и расположенные на концах полостей. Все эти элементы составляют единый комплекс Гольджи. Комплекс Гольджи выполняет много разных функций. По каналам эндоплазматической сети к нему транспортируются продукты синтетической деятельности клетки - белки, углеводы и жиры. Все эти вещества накапливаются, а затем в виде пузырьков поступают в цитоплазму и используются в организме.

Лизосомы - представляют собой небольшие округлые тела. Внутри цитоплазмы каждая лизосома ограничена. Лизосомы содержат ферменты, способные переваривать белки, жиры, углеводы.

Клеточный центр: в клетках животных вблизи ядра находится органоид, который называют клеточным центром, Основную часть клеточного центра составляют два маленьких тельца - центриоли, расположенные в небольшом участке уплотненной цитоплазмы. Центриоли играют важную роль при делении клетки.

Органоиды движения клеток: к ним относятся реснички и жгутики -миниатюрные в виде волосков выросты клетки, приспособленные к передвижению в жидкой среде.

Ядро - содержит клетки животных и растений. Ядро клетки содержит два вида нуклеиновых кислот - дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) и рибонуклеиновую кислоту (РНК).

Ядро состоит из ядерной оболочки, ядрышка, хромосом, ядерного сока.

Ядрышко - плотное округлое тельце. В состав ядрышка входит РНК и белок.

Ядрышки связаны с хромосомами , они образуются на определенных участках хромосом и в них синтезируются РНК, которая входит в состав рибосом. Поэтому в ядрышке происходит формирование больших и малых частиц рибосом.

Ядрышки формируются и видны только в неделящихся клетках, а во время деления разрушаются.

Хромосомы - важнейшая составная часть ядра. В неделящихся ядрах хромосомы имеют форму тончайших нитей, каждая из которых представляет одну молекулу ДНК в соединении с белком.