Размещено на http://allbest.ru

1. Клетка как основная структурно-функциональная единица живой природы

Изучение клетки связано с открытием и использованием микроскопа и улучшением техники микроскопирования. Сама клетка, точнее клеточная оболочка, была открыта в XVII веке английским физиком Р. Гуком.

Рассматривая под микроскопом тонкий срез пробки, Гук обнаружил, что она состоит из ячеек, разделенных перегородками. Эти ячейки он назвал клетками.

Долгое время главной частью клетки считали ее оболочку. Н. Грюи М. Мальпиги (1671), изучая анатомию растений, также обнаружили мельчайшие ячейки, называемые клеткой.

Впервые под микроскопом некоторые клетки животных организмов рассмотрел А. Левенгук (1674).

Однако уровень знаний о клетке, достигнутый в XVII в., существенно не менялся до начала XIX в. И лишь спустя 200 лет стало ясно: главное в клетке -- не стейка, а внутреннее содержимое.

В дальнейшем, по мере усовершенствования микроскопа и техники микроскопирования накапливались и сведения о клетках животных и растений. На их основе складывались представления о клеточной организации всего органического мира. В 1883 г. английский ботаник Роберт Браун показал, что обязательным компонентом клетки является ядро.

Опираясь на эти данные и собственные исследования, немецкий ботаник М. Шлейден сделал важный вывод о клеточной организации растений.

Зоолог Т. Шванн на основе исследований зоологических объектов и данных его предшественников в 1838 г. утвердил важнейшее достижение теоретической биологии: клетка является элементарной единицей строения и развития всех растительных и животных организмов. Впоследствии клеточная теория была многократно проверена и дополнена многими новыми фактами.

Немецкий врач Р. Вирхов доказал, что вне теток нет жизни, что главная составная часть клетки -- ядро. Академик Российской АН Карл Бэр открыл яйцеклетку млекопитающих и установил, что все организмы начинают свое развитие из одной клетки.

Открытие К. Бэра показало, что клетка не только единица строения, но и единица развития всех живых организмов.

Дальнейшее совершенствование микроскопической техники, создание электронного микроскопа и методов молекулярной биологии позволили глубже проникнуть в изучение клетки, познать ее сложную структуру и многообразие протекающих в ней биохимических процессов.

В настоящее время основные положения клеточной теории формулируются следующим образом:

1. клетка является структурой и функциональной единицей, а также единицей развития всех живых организмов;

2. клетке присуще мембранное строение;

3. ядро -- главная составная часть клетки;

4. клетки размножаются только делением;

5. клеточное строение -- свидетельство того, что растения и животные имеют единое происхождение.

С клеточной теорией тесно связано возникновение и развитие цитологии (от греч. «цитос» -- клетка) -- науки о строении, составе и функциях клетки; цитогенетики -- науки о передаче наследственности на клеточном уровне.

Последующие успехи цитологии и цитогенетики также были связаны с методами исследования: использованием светового микроскопа и метода окрашивания цитологических препаратов, фиксирования с помощью отдельных веществ (спирта, формалина), а также замораживания, высушивания.

Большим шагом вперед оказалось изобретение в 30-х годах нашего века электронного микроскопа (В. Заворыкин) и фазовоконтрастного микроскопа (Ф. Зернике). Увеличение в 100 000 и более раз, которое способен давать электронный микроскоп, позволяет увидеть самые мелкие детали строения клеточных органоидов. Современные достижения цитологии связаны с использованием физических (метод меченых атомов) и химических методов.

2. Строение клетки

Клетки, образующие ткани растений и животных, значительно различаются по форме, размерам и внутреннему строению. Однако все они обнаруживают сходство в главных чертах процессов жизнедеятельности, обмена веществ, в раздражимости, росте, развитии, способности к изменчивости.

Биологические превращения, происходящие в клетке, неразрывно связаны с теми структурами живой клетки, которые отвечают за выполнение гой или иной функции. Такие структуры получили название органоидов.

Строение клетки

Клетки всех типов содержат три основных, неразрывно связанных между собой компонента:

1. структуры, образующие ее поверхность: наружная мембрана клетки, или клеточная оболочка, или цитоплазматическая мембрана;

2. цитоплазма с целым комплексом специализированных структур -- органоидов (эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии и пластиды, комплекс Гольджи и лизосомы, клеточный центр), присутствующих в клетке постоянно, и временных образований, называемых включениями;

3. ядро -- отделено от цитоплазмы пористой мембраной и содержит ядерный сок, хроматин и ядрышко.

Поверхностный аппарат клетки (цитоплазматическая мембрана) растений и животных имеет некоторые особенности.

У одноклеточных организмов и лейкоцитов наружная мембрана обеспечивает проникновение в клетку ионов, воды, мелких молекул других веществ.

Процесс проникновения в клетку твердых частиц называется фагоцитозом, а попадание капель жидких веществ -- пиноцитозом.

Наружная плазматическая мембрана регулирует обмен веществ между клеткой и внешней средой.

В клетках эукариот есть органоиды, покрытые двойной мембраной, -- митохондрии и пластиды.

Они содержат собственные ДНК и синтезирующий белок аппарат, размножаются делением, то есть имеют определенную автономию в клетке. Кроме АТФ, в митохондриях происходит синтез небольшого количества белка. Пластиды свойственны клеткам растений и размножаются путем деления.

клетка цитоплазма вирус

К одномембранным органоидам относятся эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы, различные типы вакуолей.

Современные средства исследования позволили биологам установить, что по строению клетки все живые существа следует делить на организмы «безъядерные» --прокариоты и «ядерные» -- эукариоты.

У прокариот-бактерий и сине-зеленых водорослей, а также вирусов имеется всего одна хромосома, представленная молекулой ДНК (реже РНК), расположенной непосредственно в цитоплазме клетки.

2.2 Строение органоидов цитоплазмы клетки и их функции

Эукариоты обладают большим богатством органоидов, имеют ядра, содержащие хромосомы в виде нуклеопротеидов (комплекс ДНК с белком гистоном). К эукариотам относятся большинство современных растений и животных как одноклеточных, так и многоклеточных.

Выделяют два уровня клеточной организации:

· прокариотический -- их организмы очень просто устроены -- это одноклеточные или колониальные формы, составляющие царство дробянок, синезеленых водорослей и вирусов

· эукариотический -- одноклеточные колониальные и многоклеточные формы, от простейших -- корненожки, жгутиковые, инфузории -- до высших растений и животных, составляющие царство растений, царство грибов, царство животных

2.3 Особенности клеточного строения прокариотов н эукариотов

2.4 Строение и функции ядра клетки

Все органоиды клетки, несмотря на особенности их строения и функций, находятся во взаимосвязи и «работают» на клетку, как на единую систему, в которой связующим звеном является цитоплазма.

Особые биологические объекты, занимающие промежуточное положение между живой и неживой природой, представляют собой вирусы, открытые в 1892 г. Д. И. Ивановским, они составляют в настоящее время объект особой науки -- вирусологии.

Вирусы размножаются только в клетках растений, животных и человека, вызывая различные заболевания. Вирусы имеют очень прослое строение и состоят из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белковой оболочки. Вне клеток хозяина вирусная частица не проявляет никаких жизненных функций: не питается, не дышит, не растет, не размножается.

3. Сходство и различия в строении клеток растений, животных и грибов

3.1 Сходство в строении клеток эукариот

Сейчас нельзя с полной уверенностью сказать, когда и как возникла на Земле жизнь. Мы также точно не знаем, как питались первые живые существа на Земле: авготрофно или гетеротрофно. Но в настоящее время на нашей планете мирно сосуществуют представители нескольких царств живых существ.

Несмотря на большое различие в строении и образе жизни, очевидно, что между ними сходств больше, чем различий, и все они, вероятно, имеют общих предков, живших в далекой архейской эре. О наличии общих «дедушек» и «бабушек» свидетельствует целый ряд общих признаков у клеток эукариот: простейших, растений, грибов и животных. К этим признакам можно отнести:

-- общий план строения клетки: наличие клеточной мембраны, цитоплазмы, ядра, органоидов; -- принципиальное сходство процессов обмена веществ и энергии в клетке; -- кодирование наследственной информации при помощи нуклеиновых кислот; -- единство химического состава клеток; -- сходные процессы деления клеток.

3.2 Различия в строении клеток растений и животных

В процессе эволюции, в связи с неодинаковыми условиями существования клеток представителей различных царств живых существ, возникло множество отличий. Сравним строение и жизнедеятельность клеток растений и животных (табл. 4).

Главное отличие между клетками этих двух царств заключается в способе их питания. Клетки растений, содержащие хлоропласты,являются автотрофами, т. е. сами синтезируют необходимые для жизнедеятельности органические вещества за счет энергии света в процессе фотосинтеза. Клетки животных -- гетеротрофы, т. е. источником углерода для синтеза собственных органических веществ для них являются органические вещества, поступающие с пищей.

Эти же пищевые вещества, например углеводы, служат для животных источником энергии. Есть и исключения, такие как зеленые жгутиконосцы, которые на свету способны к фотосинтезу, а в темноте питаются готовыми органическими веществами. Для обеспечения фотосинтеза в клетках растений содержатся пластиды, несущие хлорофилл и другие пигменты.

Так как растительная клетка имеет клеточную стенку, защищающую ее содержимое и обеспечивающую постоянную ее форму, то при делении между дочерними клетками образуется перегородка, а животная клетка, не имеющая такой стенки, делится с образованием перетяжки.

3.3 Особенности клеток грибов

Еще совсем недавно грибы относили к растениям, однако сейчас эта весьма своеобразная и большая по числу видов группа живых существ выделена в отдельное царство. Грибы, так же как и животные, -- гетеротрофы, питаются готовыми органическими соединениями.

Они могут быть сапротрофами, т. е. питаться органикой мертвых существ, паразитами, т. е. питаться живой органикой, или симбионтами высших растений, находясь с ними во взаимовыгодной связи. Пластид и хлорофилла клетки грибов не содержат.

Среди грибов существуют и «хищники», образующие в почве клейкие петли, в которых запутываются мелкие круглые черви. После этого клетки грибницы проникают в пойманного червя, разрастаются в нем и высасывают его содержимое. У клеток грибов, как и у растений, есть клеточная стенка поверх плазматической мембраны.

Часто в состав клеточной стенки у грибов входит хитин -- вещество, образующее наружные покровы у членистоногих. Запасным питательным веществом в клетках грибов является углевод гликоген, как у животных, а не крахмал, как у растений. Тело гриба образовано нитевидными структурами в один ряд клеток -- гифами.

У некоторых грибов перегородки между клетками утрачиваются, и возникает грибница, состоящая из одной гигантской многоядерной клетки. Грибы не способны к активному движению, зато они могут расти неограниченно -- это признаки, которые объединяют грибы с растениями. Способы размножения грибов многообразны. Они могут размножаться бесполым путем (частями грибницы, спорами), а также половым путем.

Таким образом, выделение грибов в самостоятельное царство, насчитывающее более 100 тыс. видов, абсолютно оправдано. Свое происхождение грибы ведут или от древнейших нитчатых водорослей, утерявших хлорофилл, т. е. от растений, или от каких-то неведомых нам древнейших гетеротрофов, т. е. животных.

Размещено на Allbest.ru