В соответствии с положениями клеточной теории. Клетка и клеточная теория. Клеточная теория, видео

Клеточная теория - одно из общепризнанных биологических обобщений, утверждающих единство принципа строения и развития мира растений,животных и остальных живых организмов с клеточным строением, в котором клетка рассматривается в качестве общего структурного элемента живых организмов.

Общие сведения

Маттиас ШлейдениТеодор Шваннсформулироваликлеточную теорию , основываясь на множестве исследований оклетке(1838

Положения клеточной теории Шлейдена-Шванна

Все животные и растения состоят из клеток.

Растут и развиваются растения и животные путём возникновения новых клеток.

Клетка является самой маленькой единицей живого, а целый организм - это совокупность клеток.

Основные положения современной клеточной теории

Клетка- элементарная единица живого, вне клетки жизни нет.

Клетка- единая система, она включает множество закономерно связанных между собой элементов, представляющих целостное образование, состоящее из сопряжённых функциональных единиц - органоидов.

Клетки всех организмов гомологичны.

Клетка происходит только путём деления материнской клетки, после удвоения её генетического материала.

Многоклеточный организм представляет собой сложную систему из множества клеток, объединённых и интегрированных в системы тканей и органов, связанных друг с другом.

Клетки многоклеточных организмов тотипотентны.

23. Бесполое размножение,

отсутствием полового процесса и осуществляющиеся без участия половых клеток.

бесполое размножение особенно широко распространено у одноклеточных организмов, но свойственно и многим многоклеточным - грибам, растениям и животным; отсутствует у первичнополостных червей и моллюсков и как редкое исключение встречается у членистоногих и позвоночных.

Бесполое размножение происходит путём отделения от материнского организма большей или меньшей его части и превращения её в дочерний организм, а также путём развития специально предназначенных для размножения образований (как одноклеточных - спор, так и многоклеточных - геммул у губок, статобластов у мшанок), в дальнейшем отделяющихся и дающих начало дочерним особям.Отделение от материнского тела многоклеточных частей обычно обозначается как вегетативное размножение. Бесполое размножение редко бывает единственной формой размножения особей данного вида и, как правило, осуществляется наряду с половым размножением. Вместе с тем одному виду могут быть свойственны разные способы бесполого размножения

24. Основные типы бесполого размножения

в размножении принимает участие только одна особь; осуществляется без участия половых клеток; в основе размножения лежит митоз; потомки идентичны и являются точными генетическими копиями материнской особи. Преимущество бесполого размножения - быстрое увеличение численности. Наиболее распространенными видами бесполого размножения являются следующие:

1.Бинарное деление - митотическое деление, при котором образуются две равноценные дочерние клетки (например, у амебы);

2.Множественное деление, или шизогония. Материнская клетка распадается на большое количество более или менее одинаковых дочерних клеток (малярийный плазмодий);

3.Споруляция. Размножение посредством спор - специализированных клеток грибов и растений. Если споры имеют жгутик и подвижны, то их называют зооспорами (хламидомонада)

4.Почкование. На материнской особи происходит образование выроста - почки, из которого развивается новая особь (дрожжи, гидра);

5.Фрагментация - разделение особи на две или несколько частей, каждая из которых развивается в новую особь. У растений (спирогира), и у животных (кольчатые черви). В основе фрагментации лежит свойство регенерации;

6.Вегетативное размножение. Характерно для многих групп растений. При вегетативном размножении новая особь развивается либо из части материнской, либо из особых структур (луковица, клубень и т.д.), специально предназначенных для вегетативного размножения;

7.Клонирование. Искусственный способ бесполого размножения. В естественных условиях встречается редко. Клон - генетически идентичное потомство, полученное от одной особи в результате того или иного способа бесполого размножения

1. Все живые организмы на Земле состоят из клеток, сходных по строению, химическому составу и функционированию. Это говорит о родстве (общем происхождении) всех живых организмов на Земле (о единстве органического мира).

2. Клетка является:

структурной единицей (организмы состоят из клеток)
функциональной единицей (функции организма выполняются за счет работы клеток)
генетической единицей (клетка содержит наследственную информацию)
единицей роста (организм растет за счет размножения его клеток)
единицей размножения (размножение происходит за счет половых клеток)
единицей жизнедеятельности (в клетке происходят процессы пластического и энергетического обмена) и т.п.

3. Все новые дочерние клетки образуются из уже существующих материнских клеток путем деления.

4. Рост и развитие многоклеточного организма происходит за счет роста и размножения (путем митоза) одной или нескольких исходных клеток.

Мужики

Гук открыл клетки.

Левенгук открыл живые клетки (сперматозоиды, эритроциты, инфузории, бактерии).

Броун открыл ядро.

Шлейден и Шванн вывели первую клеточную теорию («Все живые организмы на Земле состоят из клеток, сходных по строению»).

Методы

1. Световой микроскоп увеличивает до 2000 раз (обычный школьный - от 100 до 500 раз). Видно ядро, хлоропласты, вакуоль. Можно изучать процессы, происходящие в живой клетке (митоз, движение органоидов и т.п.).

2. Электронный микроскоп увеличивает до 10 7 раз, что позволяет изучать микроструктуру органоидов. Метод не работает с живыми объектами.

3. Ультрацентрифуга. Клетки разрушаются и помещаются в центрифугу. Компоненты клетки разделаются по плотности (самые тяжелые части собираются на дне пробирки, самые легкие - на поверхности). Метод позволяет избирательно выделять и изучать органоиды.

Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Укажите формулировку одного из положений клеточной теории
1) Оболочка грибной клетки состоит из углеводов
2) В клетках животных отсутствует клеточная стенка
3) Клетки всех организмов содержат ядро
4) Клетки организмов сходны по химическому составу
5) Новые клетки образуются путем деления исходной материнской клетки

Ответ

Выберите три варианта. Какие положения содержит клеточная теория?
1) Новые клетки образуются в результате деления материнской клетки
2) В половых клетках содержится гаплоидный набор хромосом
3) Клетки сходны по химическому составу
4) Клетка – единица развития всех организмов
5) Клетки тканей всех растений и животных одинаковы по строению
6) Все клетки содержат молекулы ДНК

Ответ

1) биогенной миграции атомов
2) родстве организмов

4) появлении жизни на Земле около 4,5 млрд. лет назад

6) взаимосвязи живой и неживой природы

Ответ

Выберите один, наиболее правильный вариант. Какой метод позволяет избирательно выделять и изучать органоиды клетки
1) окрашивание
2) центрифугирование
3) микроскопия
4) химический анализ

Ответ

Выберите один, наиболее правильный вариант. В связи с тем, что в любой клетке происходит питание, дыхание, образование продуктов жизнедеятельности, ее считают единицей
1) роста и развития
2) функциональной
3) генетической
4) строения организма

Ответ

Выберите три варианта. Основные положения клеточной теории позволяют сделать выводы о
1) влиянии среды на приспособленность
2) родстве организмов
3) происхождении растений и животных от общего предка
4) развитии организмов от простого к сложному
5) сходном строении клеток всех организмов
6) возможности самозарождения жизни из неживой материи

Ответ

Выберите три варианта. Сходное строение клеток растений и животных - доказательство
1) их родства
2) общности происхождения организмов всех царств
3) происхождения растений от животных
4) усложнения организмов в процессе эволюции
5) единства органического мира
6) многообразия организмов

Ответ

Выберите один, наиболее правильный вариант. Клетку считают единицей роста и развития организмов, так как
1) она имеет сложное строение
2) организм состоит из тканей
3) число клеток увеличивается в организме путем митоза
4) в половом размножении участвуют гаметы

Ответ

Выберите один, наиболее правильный вариант. Клетка – единица роста и развития организма, так как
1) в ней имеется ядро
2) в ней хранится наследственная информация
3) она способна к делению
4) из клеток состоят ткани

Ответ

1. Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. С помощью световой микроскопии в растительной клетке можно различить:
1) эндоплазматическую сеть
2) микротрубочки
3) вакуоль
4) клеточную стенку
5) рибосомы

Ответ

2. Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. В световой микроскоп можно увидеть
1) деление клетки
2) репликацию ДНК
3) транскрипцию
4) фотолиз воды
5) хлоропласты

Ответ

3. Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. При изучении растительной клетки под световым микроскопом можно увидеть
1) клеточную мембрану и аппарат Гольджи
2) оболочку и цитоплазму
3) ядро и хлоропласты
4) рибосомы и митохондрии
5) эндоплазматическую сеть и лизосомы

Ответ

Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. В разработку клеточной теории свой вклад внесли:
1) Опарин
2) Вернадский
3) Шлейден и Шванн
4) Мендель
5) Вирхов

Ответ

Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Метод центрифугирования позволяет
1) определить качественный и количественный состав веществ в клетке
2) определить пространственную конфигурацию и некоторые физические свойства макромолекул
3) очиститить макромолекулы, выведенные из клетки
4) получить объемное изображение клетки
5) разделить органоиды клетки

Ответ

Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Каково преимущество использования электронной микроскопии перед световой?
1) большее разрешение
2) возможность наблюдать живые объекты
3) дороговизна метода
4) сложность приготовления препарата
5) возможность изучать макромолекулярные структуры

Ответ

Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие органоиды были обнаружены в клетке с помощью электронного микроскопа?
1) рибосомы
2) ядра
3) хлоропласты
4) микротрубочки
5) вакуоли

Ответ

Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в ответ цифры, под которыми они указаны. Основные положения клеточной теории позволяют сделать вывод о
1) биогенной миграции атомов
2) родстве организмов
3) происхождении растений и животных от общего предка
4) появлении жизни на Земле около 4,5 млрд. лет назад
5) сходном строении клеток всех организмов

Ответ

1. Выберите два верных ответа из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. В цитологии используют методы
1) гибридологический
2) генеалогический
3) центрифугирования
4) микроскопирования
5) мониторинга

Ответ

С момента обнаружения клеток, до того как было сформулировано современное положение клеточной теории, прошло почти 400 лет. Впервые клетку исследовал в 1665 г. естествоиспытатель из Англии Заметив на тонком срезе пробки ячеистые структуры, он дал им название клеток.

В свой примитивный микроскоп Гук еще не мог рассмотреть все особенности, но по мере совершенствования оптических приборов, появления методик окрашивания препаратов ученые все больше погружались в мир тонких цитологических структур.

Как появилась клеточная теория

Знаковое открытие, повлиявшее на дальнейший курс исследований и на современное положение клеточной теории, сделано в 30-х годах XIX века. Шотландец Р. Броун, изучая лист растения при помощи светового микроскопа, обнаружил в растительных клетках сходные округлые уплотнения, которые впоследствии назвал ядрами.

С этого момента появился важный признак для сопоставления между собой структурных единиц различных организмов, что стало основой выводов о единстве происхождения живого. Не зря даже современное положение клеточной теории содержит ссылку на данный вывод.

Вопрос о происхождении клеток был поставлен в 1838 году немецким ботаником Матиасом Шлейденом. Массово исследуя растительный материал, он отметил, что во всех живых растительных тканях присутствие ядер обязательно.

Его соотечественник зоолог Теодор Шванн сделал такие же выводы относительно тканей животных. Изучив работы Шлейдена и сопоставив множество растительных и животных клеток, он сделал заключение: несмотря на многообразие, все они имеют общий признак - оформленное ядро.

Клеточная теория Шванна и Шлейдена

Собрав воедино имеющиеся факты о клетке, Т. Шванн и М. Шлейден выдвинули главный постулат Он состоял в том, что все организмы (растения и животные) состоят из клеток, близких по строению.

В 1858 году было внесено еще одно дополнение в клеточную теорию. доказал, что организм растет за счет увеличения количества клеток путем деления исходных материнских. Нам это кажется очевидным, но для тех времен его открытие было весьма продвинутым и современным.

На тот момент современное положение клеточной теории Шванна в учебниках формулируется следующим образом:

Все ткани живых организмов имеют клеточное строение.
Клетки животных и растений образуются одним и тем же способом (делением клетки) и имеют сходное строение.
Организм состоит из групп клеток, каждая из них способна к самостоятельной жизнедеятельности.

Став одним из важнейших открытий XIX века, клеточная теория заложила основу представления о единстве происхождения и общности эволюционного развития живых организмов.

Дальнейшее развитие цитологических знаний

Совершенствование исследовательских методов и оборудования позволило ученым значительно углубить знания о строении и жизнедеятельности клеток:

доказана связь структуры и функции как отдельных органелл, так и клеток в целом (специализация цитоструктур);
каждая клетка в отдельности демонстрирует все свойства, присущие живым организмам (растет, размножается, обменивается веществом и энергией с окружающей средой, подвижна в той или иной степени, адаптируется к изменениям и др.);
органеллы не могут по отдельности демонстрировать подобные свойства;
у животных, грибов, растений обнаруживаются одинаковые по строению и функциям органеллы;
все клетки в организме взаимосвязаны и работают слаженно, выполняя комплексные задачи.

Благодаря новым открытиям, положения теории Шванна и Шлейдена были уточнены и дополнены. Современный научный мир пользуется расширенными постулатами основополагающей теории в биологии.

В литературе можно встретить различное количество постулатов современной клеточной теории, наиболее полный вариант содержит пять пунктов:

Клетка является наименьшей (элементарной) живой системой, основой строения, размножения, развития и жизнедеятельности организмов. Неклеточные структуры не могут называться живыми.
Клетки появляются исключительно путем деления уже существующих.
Химический состав и строение структурных единиц всех живых организмов сходны.
Многоклеточный организм развивается и растет за счет деления одной/нескольких первоначальных клеток.
Сходное клеточное строение организмов, населяющих Землю, свидетельствует о едином источнике их происхождения.

Первоначальные и современные положения клеточной теории во многом перекликаются. Углубленные и расширенные постулаты отражают современный уровень знаний по вопросу строения, жизни и взаимодействия клеток.

Клетки животных , растений и бактерии имеют схожее строение. Позднее эти заключения стали основой для доказательства единства организмов. Т. Шванн и М. Шлейден ввели в науку основополагающее представление о клетке: вне клеток нет жизни. Клеточная теория дополнялась и редактировалась с каждым разом.

Положения клеточной теории Шлейдена-Шванна

Все животные и растения состоят из клеток.
Растут и развиваются растения и животные путём возникновения новых клеток.
Клетка является самой маленькой единицей живого, а целый организм - это совокупность клеток.

Основные положения современной клеточной теории

Клетка - элементарная единица живого, вне клетки жизни нет.
Клетка - единая система, она включает множество закономерно связанных между собой элементов, представляющих целостное образование, состоящее из сопряжённых функциональных единиц - органоидов.
Клетки всех организмов гомологичны.
Клетка происходит только путём деления материнской клетки, после удвоения её генетического материала.
Многоклеточный организм представляет собой сложную систему из множества клеток, объединённых и интегрированных в системы тканей и органов, связанных друг с другом.
Клетки многоклеточных организмов тотипотентны .

Дополнительные положения клеточной теории

Для приведения клеточной теории в более полное соответствие с данными современной клеточной биологии список её положений часто дополняют и расширяют. Во многих источниках эти дополнительные положения различаются, их набор достаточно произволен.

Клетки прокариот и эукариот являются системами разного уровня сложности и не полностью гомологичны друг другу (см. ниже).
В основе деления клетки и размножения организмов лежит копирование наследственной информации - молекул нуклеиновых кислот («каждая молекула из молекулы»). Положения о генетической непрерывности относится не только к клетке в целом, но и к некоторым из её более мелких компонентов - к митохондриям , хлоропластам , генам и хромосомам .
Многоклеточный организм представляет собой новую систему, сложный ансамбль из множества клеток, объединённых и интегрированных в системе тканей и органов, связанных друг с другом с помощью химических факторов, гуморальных и нервных (молекулярная регуляция).
Клетки многоклеточных тотипотентны, то есть обладают генетическими потенциями всех клеток данного организма, равнозначны по генетической информации, но отличаются друг от друга разной экспрессией (работой) различных генов, что приводит к их морфологическому и функциональному разнообразию - к дифференцировке.

История

XVII век

Линк и Молднхоуэр устанавливают наличие у растительных клеток самостоятельных стенок. Выясняется, что клетка есть некая морфологически обособленная структура. В 1831 году Моль доказывает, что даже такие, казалось бы, неклеточные структуры растений, как водоносные трубки, развиваются из клеток.

Мейен в «Фитотомии» (1830) описывает растительные клетки, которые «бывают или одиночными, так что каждая клетка представляет собой особый индивид, как это встречается у водорослей и грибов, или же, образуя более высоко организованные растения, они соединяются в более и менее значительные массы». Мейен подчёркивает самостоятельность обмена веществ каждой клетки.

В 1831 году Роберт Броун описывает ядро и высказывает предположение, что оно является постоянной составной частью растительной клетки.

Школа Пуркинье

В 1801 году Вигиа ввёл понятие о тканях животных, однако он выделял ткани на основании анатомического препарирования и не применял микроскопа. Развитие представлений о микроскопическом строении тканей животных связано прежде всего с исследованиями Пуркинье, основавшего в Бреславле свою школу.

Пуркинье и его ученики (особенно следует выделить Г. Валентина) выявили в первом и самом общем виде микроскопическое строение тканей и органов млекопитающих (в том числе и человека). Пуркинье и Валентин сравнивали отдельные клетки растений с частными микроскопическими тканевыми структурами животных, которые Пуркинье чаще всего называл «зёрнышками» (для некоторых животных структур в его школе применялся термин «клетка»).

В 1837 году Пуркинье выступил в Праге с серией докладов. В них он сообщил о своих наблюдениях над строением желудочных желёз, нервной системы и т. д. В таблице, приложенной к его докладу, были даны ясные изображения некоторых клеток животных тканей. Тем не менее установить гомологию клеток растений и клеток животных Пуркинье не смог:

во-первых, под зёрнышками он понимал то клетки, то клеточные ядра;
во-вторых, термин «клетка» тогда понимался буквально как «пространство, ограниченное стенками».

Сопоставление клеток растений и «зёрнышек» животных Пуркинье вёл в плане аналогии, а не гомологии этих структур (понимая термины «аналогия» и «гомология» в современном смысле).

Школа Мюллера и работа Шванна

Второй школой, где изучали микроскопическое строение животных тканей, была лаборатория Иоганнеса Мюллера в Берлине. Мюллер изучал микроскопическое строение спинной струны (хорды); его ученик Генле опубликовал исследование о кишечном эпителии, в котором он дал описание различных его видов и их клеточного строения.

Здесь были выполнены классические исследования Теодора Шванна, заложившие основание клеточной теории. На работу Шванна оказала сильное влияние школа Пуркинье и Генле . Шванн нашёл правильный принцип сравнения клеток растений и элементарных микроскопических структур животных. Шванн смог установить гомологию и доказать соответствие в строении и росте элементарных микроскопических структур растений и животных.

На значение ядра в клетке Шванна натолкнули исследования Матиаса Шлейдена, у которого в 1838 году вышла работа «Материалы по фитогенезу». Поэтому Шлейдена часто называют соавтором клеточной теории. Основная идея клеточной теории - соответствие клеток растений и элементарных структур животных - была чужда Шлейдену. Он сформулировал теорию новообразования клеток из бесструктурного вещества, согласно которой сначала из мельчайшей зернистости конденсируется ядрышко, вокруг него образуется ядро, являющееся образователем клетки (цитобластом). Однако эта теория опиралась на неверные факты.

В 1838 году Шванн публикует 3 предварительных сообщения, а в 1839 году появляется его классическое сочинение «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений», в самом заглавии которого выражена основная мысль клеточной теории:

В первой части книги он рассматривает строение хорды и хряща, показывая, что их элементарные структуры - клетки развиваются одинаково. Далее он доказывает, что микроскопические структуры других тканей и органов животного организма - это тоже клетки, вполне сравнимые с клетками хряща и хорды.
Во второй части книги сравниваются клетки растений и клетки животных и показывается их соответствие.
В третьей части развиваются теоретические положения и формулируются принципы клеточной теории. Именно исследования Шванна оформили клеточную теорию и доказали (на уровне знаний того времени) единство элементарной структуры животных и растений. Главной ошибкой Шванна было высказанное им вслед за Шлейденом мнение о возможности возникновения клеток из бесструктурного неклеточного вещества.

Развитие клеточной теории во второй половине XIX века

С 1840-х годов XIX века учение о клетке оказывается в центре внимания всей биологии и бурно развивается, превратившись в самостоятельную отрасль науки - цитологию.

Для дальнейшего развития клеточной теории существенное значение имело её распространение на протистов (простейших), которые были признаны свободно живущими клетками (Сибольд, 1848).

В это время изменяется представление о составе клетки. Выясняется второстепенное значение клеточной оболочки, которая ранее признавалась самой существенной частью клетки, и выдвигается на первый план значение протоплазмы (цитоплазмы) и ядра клеток (Моль, Кон, Л. С. Ценковский, Лейдиг, Гексли), что нашло своё выражение в определении клетки, данном М. Шульце в 1861 г.:

Клетка - это комочек протоплазмы с содержащимся внутри ядром.

В 1861 году Брюкко выдвигает теорию о сложном строении клетки, которую он определяет как «элементарный организм», выясняет далее развитую Шлейденом и Шванном теорию клеткообразования из бесструктурного вещества (цитобластемы). Обнаружено, что способом образования новых клеток является клеточное деление, которое впервые было изучено Молем на нитчатых водорослях. В опровержении теории цитобластемы на ботаническом материале большую роль сыграли исследования Негели и Н. И. Желе.

Деление тканевых клеток у животных было открыто в 1841 г. Ремаком . Выяснилось, что дробление бластомеров есть серия последовательных делений (Биштюф, Н. А. Келликер). Идея о всеобщем распространении клеточного деления как способа образования новых клеток закрепляется Р. Вирховом в виде афоризма:

«Omnis cellula ех cellula».
Каждая клетка из клетки.

В развитии клеточной теории в XIX веке остро встают противоречия, отражающие двойственный характер клеточного учения, развивавшегося в рамках механистического представления о природе. Уже у Шванна встречается попытка рассматривать организм как сумму клеток. Эта тенденция получает особое развитие в «Целлюлярной патологии» Вирхова (1858).

Работы Вирхова оказали неоднозначное влияние на развитие клеточного учения:

Клеточная теория распространялась им на область патологии, что способствовало признанию универсальности клеточного учения. Труды Вирхова закрепили отказ от теории цитобластемы Шлейдена и Шванна, привлекли внимание к протоплазме и ядру, признанными наиболее существенными частями клетки.
Вирхов направил развитие клеточной теории по пути чисто механистической трактовки организма.
Вирхов возводил клетки в степень самостоятельного существа, вследствие чего организм рассматривался не как целое, а просто как сумма клеток.

XX век

Клеточная теория со второй половины XIX века приобретала всё более метафизический характер, усиленный «Целлюлярной физиологией» Ферворна, рассматривавшего любой физиологический процесс, протекающий в организме, как простую сумму физиологических проявлений отдельных клеток. В завершении этой линии развития клеточной теории появилась механистическая теория «клеточного государства», в качестве сторонника которой выступал в том числе и Геккель. Согласно данной теории организм сравнивается с государством, а его клетки - с гражданами. Подобная теория противоречила принципу целостности организма.

Механистическое направление в развитии клеточной теории подверглось острой критике. В 1860 году с критикой представления Вирхова о клетке выступил И. М. Сеченов. Позднее клеточная теория подверглась критическим оценкам со стороны других авторов. Наиболее серьёзные и принципиальные возражения были сделаны Гертвигом, А. Г. Гурвичем (1904), М. Гейденгайном (1907), Добеллом (1911). С обширной критикой клеточного учения выступил чешский гистолог Студничка (1929, 1934).

В 1930-х годах советский биолог О. Б. Лепешинская , основываясь на данных своих исследований, выдвинула «новую клеточную теорию» в противовес «вирховианству». В её основу было положено представление, что в онтогенезе клетки могут развиваться из некоего неклеточного живого вещества. Критическая проверка фактов, положенных О. Б. Лепешинской и её приверженцами в основу выдвигаемой ею теории, не подтвердила данных о развитии клеточных ядер из безъядерного «живого вещества».

Современная клеточная теория

Современная клеточная теория исходит из того, что клеточная структура является главнейшей формой существования жизни, присущей всем живым организмам, кроме вирусов . Совершенствование клеточной структуры явилось главным направлением эволюционного развития как у растений, так и у животных, и клеточное строение прочно удержалось у большинства современных организмов.

Вместе с тем должны быть подвергнуты переоценке догматические и методологически неправильные положения клеточной теории:

Клеточная структура является главной, но не единственной формой существования жизни. Неклеточными формами жизни можно считать вирусы. Правда, признаки живого (обмен веществ, способность к размножению и т. п.) они проявляют только внутри клеток, вне клеток вирус является сложным химическим веществом. По мнению большинства учёных, в своём происхождении вирусы связаны с клеткой, являются частью её генетического материала, «одичавшими» генами.
Выяснилось, что существует два типа клеток - прокариотические (клетки бактерий и архебактерий), не имеющие отграниченного мембранами ядра, и эукариотические (клетки растений, животных, грибов и протистов), имеющие ядро, окружённое двойной мембраной с ядерными порами. Между клетками прокариот и эукариот существует и множество иных различий. У большинства прокариот нет внутренних мембранных органоидов, а у большинства эукариот есть митохондрии и хлоропласты. В соответствии с теорией симбиогенеза, эти полуавтономные органоиды - потомки бактериальных клеток. Таким образом, эукариотическая клетка - система более высокого уровня организации, она не может считаться целиком гомологичной клетке бактерии (клетка бактерии гомологична одной митохондрии клетки человека). Гомология всех клеток, таким образом, свелась к наличию у них замкнутой наружной мембраны из двойного слоя фосфолипидов (у архебактерий она имеет иной химический состав, чем у остальных групп организмов), рибосом и хромосом - наследственного материала в виде молекул ДНК, образующих комплекс с белками. Это, конечно, не отменяет общего происхождения всех клеток, которое подтверждается общностью их химического состава.
Клеточная теория рассматривала организм как сумму клеток, а жизнепроявления организма растворяла в сумме жизнепроявлений составляющих его клеток. Этим игнорировалась целостность организма, закономерности целого подменялись суммой частей.
Считая клетку всеобщим структурным элементом, клеточная теория рассматривала как вполне гомологичные структуры тканевые клетки и гаметы, протистов и бластомеры. Применимость понятия клетки к протистам является дискуссионным вопросом клеточного учения в том смысле, что многие сложно устроенные многоядерные клетки протистов могут рассматриваться как надклеточные структуры. В тканевых клетках, половых клетках, протистах проявляется общая клеточная организация, выражающаяся в морфологическом выделении кариоплазмы в виде ядра, однако эти структуры нельзя считать качественно равноценными, вынося за пределы понятия «клетка» все их специфические особенности. В частности, гаметы животных или растений - это не просто клетки многоклеточного организма, а особое гаплоидное поколение их жизненного цикла, обладающее генетическими, морфологическими, а иногда и экологическими особенностями и подверженное независимому действию естественного отбора. В то же время практически все эукариотические клетки, несомненно, имеют общее происхождение и набор гомологичных структур - элементы цитоскелета, рибосомы эукариотического типа и др.
Догматическая клеточная теория игнорировала специфичность неклеточных структур в организме или даже признавала их, как это делал Вирхов, неживыми. В действительности, в организме кроме клеток есть многоядерные надклеточные структуры (синцитии , симпласты) и безъядерное межклеточное вещество, обладающее способностью к метаболизму и потому живое. Установить специфичность их жизнепроявлений и значение для организма является задачей современной цитологии. В то же время и многоядерные структуры, и внеклеточное вещество появляются только из клеток. Синцитии и симпласты многоклеточных - продукт слияния исходных клеток, а внеклеточное вещество - продукт их секреции, то есть образуется оно в результате метаболизма клеток.
Проблема части и целого разрешалась ортодоксальной клеточной теорией метафизически: всё внимание переносилось на части организма - клетки или «элементарные организмы».

Целостность организма есть результат естественных, материальных взаимосвязей, вполне доступных исследованию и раскрытию. Клетки многоклеточного организма не являются индивидуумами, способными существовать самостоятельно (так называемые культуры клеток вне организма представляют собой искусственно создаваемые биологические системы). К самостоятельному существованию способны, как правило, лишь те клетки многоклеточных, которые дают начало новым особям (гаметы, зиготы или споры) и могут рассматриваться как отдельные организмы. Клетка не может быть оторвана от окружающей среды (как, впрочем, и любые живые системы). Сосредоточение всего внимания на отдельных клетках неизбежно приводит к унификации и механистическому пониманию организма как суммы частей.

Впервые клетку обнаружил и описал Р. Гук (1665). В XIX в. возникла клеточная теория строения организмов, сформулированная в трудах Т. Шванна, М. Шлейдена и Р. Вирхова. Современную клеточную теорию можно выразить в следующих положениях, помня, что клетка является элементарной живой системой, существующей либо автономно (одноклеточные организмы), либо в составе многоклеточного организма и способной к самообновлению, саморегуляции и самовоспроизведению (кроме особо специализированных клеток, например, эритроцитов):

1. Все организмы (кроме вирусов) состоят из клеток; клетка является элементарной структурной, генетической и функциональной единицей живого.

2. Развитие всех организмов начинается с одной , поэтому она является элементарной единицей развития всех организмов (кроме вирусов).

3. В многоклеточных организмах клетки специализируются на выполнении определенных функций, при этом их строение изменяется и становится приспособленным к выполнению таких функций. Одинаковые по строению, происхождению и выполнению функций клетки объединяются в , а последние - в органы (а далее, в системы органов), которые к конечном итоге образуют единую систему - сложный многоклеточный организм, регулируемый как гуморально (с помощью особых химических соединений) или нервно (с помощью нервных импульсов); таким образом, клетка является функциональной единицей многоклеточного организма.

Большинство организмов, живущих на Земле, относятся к клеточным формам, среди которых наибольшее значение и распространение имеют эукариоты.

Краткая характеристика строения клетки и функций наиболее важных ее органоидов

Наиболее сложно устроены клетки эукариотов, да и роль этих организмов (из-за большей распространенности) более велика, чем прокариотов, поэтому ниже рассмотрено строение клеток ядерных организмов.

В практической деятельности человек наиболее часто встречается с растениями и животными, поэтому рассмотрим строение клеток растения и животного. Они имеют много общих черт, но имеют и различия, что будет понятно из последующего изложения.

Типичная клетка эукариота состоит из трех составных частей - оболочки, цитоплазмы и ядра, которые, в свою очередь, могут быть образованы разными органоидами.

Строение и функции клеточной оболочки

Клеточная оболочка располагается снаружи клетки, отделяя последнюю от внешней или внутренней среды организма. Ее основу составляет плазмалемма (клеточная мембрана) и углеводно-белковая составляющая, имеющая различную толщину в зависимости от царства организма (животная или растительная клетка) и от местонахождения клетки в многоклеточном организме.

Плазмалемма имеет толщину 7,5 нм (1 нм (нанометр) = 10 -9 метров) и с наружной части образована слоем белковых молекул, под которым находятся два слоя молекул жироподобных веществ (липидов), а далее располагается новый слой молекул белка. В плазмалемме имеются каналы, выстланные белковыми молекулами, через эти каналы осуществляется транспорт различных веществ как в клетку, так и из нее. Различают пассивный и активный транспорт веществ. Пассивный транспорт веществ не требует затрат (это или осмос, или простая диффузия с помощью белков-переносчиков). Активный перенос веществ осуществляется или белками-переносчиками и требует затраты энергии для прямого или обратного фагоцитоза (поглощение твердых веществ в клетку - прямой фагоцитоз, а выделение твердых веществ из клетки - обратный фагоцитоз).

Животные клетки, находящиеся внутри организма или во внутренней жидкой среде, кроме плазмалеммы имеют очень небольшую белковую прослойку, а те клетки, которые находятся на поверхности организма и образуют защитные ткани (например, кожу), содержат мощный белковый слой, состоящий из гликопротеидов или гликолипидов, иногда содержат хитин.

У растений клеточная оболочка всегда более прочная и упрочнена целлюлозой или клетчаткой.

Функции клеточной оболочки многообразны, при этом наибольшее значение имеют следующие из них:

1. Оболочка клетки поддерживает форму клетки и придает механическую прочность как клетке, так и организму в целом.

2. Защищает клетку от механических повреждений и попадания в нее ненужных и вредных соединений (до определенного предела).

3. Осуществляет узнавание молекулярных сигналов (действие гормонов или других веществ).

4. Регулирует обмен веществ между клеткой и средой (внешней или внутренней средой многоклеточного организма).

5. Осуществляет межклеточное взаимодействие в многоклеточном организме.

Строение и функции цитоплазмы, и ее органоидов

Под клеточной оболочкой, занимая практически весь объем клетки, содержится цитоплазма, в которой помимо органоидов самой цитоплазмы содержится и ядро клетки. Цитоплазма состоит из гиалоплазмы (основное вещество цитоплазмы), органоидов и включений.

1. Гиалоплазма (матрикс) представляет собой водный раствор органических, биоорганических и неорганических соединений, обладающий определенной вязкостью, которая может изменяться в зависимости от функционального состояния клеток. Гиалоплазма способна к перемещению внутри клетки - циклозу, за счет чего происходит транспорт отдельных веществ в объеме клетки и обеспечивается нормальное течение биохимических процессов.

Основные функции матрикса:

1) среда для нахождения органоидов и включений;

2) среда для протекания биохимических и физиологических процессов;

3) объединяет все структуры клетки в единое целое.

В гиалоплазме содержатся следующие органоиды: эндоплазматическая сеть, клеточный центр, комплекс (или аппарат) Гольджи, митохондрии, пластиды, рибосомы, лизосомы, микротрубочки, микрофиламенты.

2. Эндоплазматическая сеть (ретикулум) представляет собой разветвленную систему трубочек, каналов и полостей, соединенных между собой и отграниченных от гиалоплазмы одиночной мембраной. Различают агранулярную (гладкую) и гранулярную (шероховатую) разновидности ретикулума. На гранулярной эндоплазматической сети располагаются рибосомы или полисомы.

Функции эндоплазматической сети (ретикулума):

1) создает «каркас», что обеспечивает механическую прочность и придает определенную форму клетке (осуществляется механическая и формообразующая функции);

2) на стенках ретикулума располагаются и фермент-субстратные комплексы, осуществляющие различные биохимические реакции. На агранулярной эндоплазматической сети находятся ферменты жирового и углеводного обмена (там происходит синтез жиров и углеводов, характерных для данного организма). На поверхности гранулярного ретикулума располагаются рибосомы (отдельные или объединенные в полисомы), которые содержат фермент-субстратные комплексы, осуществляющие биосинтез белка. Следовательно, эндоплазматическая сеть является местом, где реализуются основные процессы ассимиляции, т. е. синтеза органических веществ, характерных для конкретного организма;

3) по каналам эндоплазматической сети происходит транспорт (перемещение) химических соединений из одной части в другую - реализация транспортной функции;

4) в ретикулуме происходит концентрирование отдельных веществ, что впоследствии приводит к образованию включений (зерен крахмала - запасание веществ; кристаллов оксалата кальция - удаление вредных веществ из зоны реакции, т. е. функция выделения).

3. Митохондрии («энергетические станции клеток») представляют собой органоиды бобовидной формы. Снаружи (к цитоплазме) они имеют мембрану, внутри - полы и имеют кристы - внутренние складки, они увеличивают общую реакционную поверхность. Кристы образованы внутренней мембраной.

Митохондрии состоят из белково-липидного комплекса веществ, но в их состав входят и нуклеиновые кислоты, что делает возможным размножение митохондрий. Число митохондрий в клетках различно и зависит от возраста и физиологического состояния клетки: в молодых растущих клетках, которые физиологически активны, митохондрий больше, чем в зрелых и старых клетках. Митохондрии способны к перемещению. Они концентрируются вокруг ядра и хлоропластов и других органоидов, в которых протекают активные физиологические процессы, требующие затрат энергии.

Митохондрии животных клеток отличаются от таковых для растительных клеток тем, что у первых кристы направлены к центру, а у вторых (растительные клетки) кристы отсутствуют и вместо них имеются извилистые трубочки.

Митохондрии характеризуются двухмембранным строением, а между внешней и внутренними мембранами находится матрикс (подобен гиалоплазме). В матриксе митохондрий содержатся молекулы ДНК, мелкие рибосомы и различные вещества, что способствует активному протеканию не только процессов диссимиляции, сопровождающихся выделением энергии и синтезом АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты), но и процессов синтеза различных органических соединений, что делает возможным размножение митохондрий.

Главная функция митохондрий состоит в том, что в них происходит разрушение сложных органических веществ, а у аэробных организмов - превращение органических веществ в неорганические (воду, СО 2 и др.). Эти процессы сопровождаются выделением энергии, за счет чего синтезируется АТФ. АТФ является энергетически богатым веществом, которое легко распадается, а выделяющаяся энергия используется или клеткой, или организмом для протекания физиологических процессов.

4. Рибосомы. Это органоиды бобовидной формы, состоят из белка и РНК в отношении 1:1. Зародыши рибосом синтезируются в ядрышках и по особым каналам ядра поступают в цитоплазму на поверхность мембран гранулярной эндоплазматической сети, где растут. Кроме цитоплазмы рибосомы содержатся в пластидах и митохондриях.

Функция рибосом состоит в том, что в них происходит биосинтез белковых молекул.

5. Комплекс, или аппарат, Гольджи. Этот органоид был впервые обнаружен в животных клетках итальянским ученым К. Гольджи. Позднее его обнаружили и в растительных клетках. Аппарат Гольджи имеет два противоположных полюса - секреторный и полюс, формирующий новые цистерны. Комплекс Гольджи состоит из цистерн (плоских полых мешочков). Шесть-семь цистерн образуют диктиосому («стопку»), В аппарате Гольджи размеры цистерн от полюса «зарождения» к секреторному полюсу увеличиваются. Цистерны в секреторном полюсе лопаются и изливают свой секрет в цитоплазму. Аппарат Гольджи содержит несколько диктиосом.

Для животных клеток аппарат Гольджи проявляет секреторную функцию - выделяющийся на секреторном полюсе секрет регулирует обмен веществ в клетке.

Для растительных клеток функция комплекса Гольджи состоит в том, что он является центром синтеза полисахаридов, которые накапливаются в клеточных стенках.

6. Клеточный центр. Этот органоид образован двумя центриолями и нитями веретена. Центриоли - тельца цилиндрической формы.

Веретено - система нитей двух типов - опорных и тянущих.

В стационарном состоянии, когда клетка не делится (интерфаза), центриоли сближены, нитей веретена не видно. В состоянии деления центриоли расходятся к разным частям клетки, нити веретена четко проявляются. В центриолях содержится ДНК, поэтому они способны к размножению.

Размножение центриолей биологически оправдано, так как в результате деления каждая дочерняя клетка получает по одной центриоли, а функция клеточного центра может реализоваться только тогда, когда в клетке будет две центриоли.

Функцией клеточного центра является управление процессом деления клеток за счет того, что при его участии происходит равномерное распределение ядерного вещества между дочерними клетками (Поясните почему).

1. Лизосомы. Это мелкие органоиды сферической формы, размером 0,5-2 мкм. Они образованы мембраной, внутри которой содержится густозернистый матрикс, содержащий большое количество ферментов. Эти ферменты вызывают гидролиз белков, нуклеиновых кислот, углеводов, жиров.

При разрушении лизосом содержащиеся в них ферменты попадают в клетку и могут вызвать ее гибель. Поэтому эти органоиды называют «органоидами самоубийства клеток».

Велика роль лизосом в растительных клетках, когда формируются ксилемы (проводящей ткани растений, которая проводит водные растворы солей) - клетки гибнут и от них остается одна оболочка. Так происходит образование трахей и трахеид в проводящей ткани растений.

8. Пластиды. Эти органоиды характерны только для растительных клеток. В зависимости от выполняемых функций различают три вида пластид - хлоропласты, хромопласты и лейкопласты.

Хлоропласты - зеленые пластиды. Это органоиды растительной клетки, в которых осуществляется фотосинтез. Цвет хлоропластов обусловлен наличием в них разных видов хлорофилла (хлорофилла А и Б). Формы хлоропластов различны и зависят от уровня организации растения. Так, у высших растений хлоропласты имеют округлую или овальную форму двояковыпуклой линзы диаметром от 3 до 7 мкм и толщиной от 1 до 3 мкм. Одна клетка содержит до 50 хлоропластов. Положение хлоропластов в клетках высших растений зависит от вида паренхимы (основной ткани растений) - в столбчатой паренхиме они располагаются по вертикальным стенкам клеток (относительно поверхности листа), а в губчатой паренхиме - более или менее свободно, хаотично. Кроме хлорофиллов хлоропласты могут содержать и другие пигменты, например каротиноиды (желтый каротин и т. д.).

Хлоропласт имеет двухмембранную оболочку, которая обладает избирательной проницаемостью и регулирует обмен веществ между гиалоплазмой и хлоропластом.

Тело хлоропласта состоит из бесцветного белково-липидного матрикса (иначе его называют стромой). Строма пронизана системой плоских мешочков, расположенных параллельно друг другу. Эти мешочки (или тилакоиды) образованы из внутренней мембраны хлоропласта. Тилакоиды (иначе - ламеллы) образуют «стопки», или граны. Все граны в совокупности образуют единую систему, в которой осуществляется фотосинтез.

Мембраны тилакоидов сильно отличаются от мембран других органоидов (в том числе и хлоропластов). Они состоят из наружного слоя, образованного молекулами белка, далее следует слой хлорофилла, потом - липидный слой, за которым, располагается слой молекул белка, завершающий мембрану. Мембрана, находящаяся рядом, является зеркальным отражением описанной выше мембраны.

В строме хлоропласта кроме системы тилакоидов содержатся также рибосомы, крахмальные зерна, молекулы ДНК. Наличие молекул ДНК делает возможным процесс размножения хлоропластов.

Главной функцией хлоропластов является осуществление процессов фотосинтеза.

Сложное строение хлоропластов связано со сложностью протекания процессов фотосинтеза и является результатом эволюционного приспособления органоида клетки к выполняемой функции. Такое строение хлоропласта обеспечивает максимально большую площадь для протекания процессов фотосинтеза и улавливания максимально большого количества солнечной энергии, попадающей на лист в целом и на хлоропласт в частности.

Хромопласты. Эти пластиды имеют различную окраску, кроме зеленой, что связано с наличием в них различных пигментов (антоциана, каротиноидов и др.).

По строению хромопласты напоминают хлоропласты, но оно более простое, чем у хлоропластов. Хромопласты возникают из лейкопластов или хлоропластов (последние теряют хлорофилл и приобретают окраску, характерную для каротиноидов, - красную, оранжевую и т. д.). Форма хромопластов весьма разнообразна - шаровидная, дисковидная, палочкообразная и зависит от пигмента (различные пигменты при кристаллизации образуют кристаллы разной формы, что и определяет форму хромопласта).

Функции хромопластов:

1) придают разным органам растения определенную окраску (лепесткам, плодам, листьям в период листопада и в другие периоды; семенам, стеблям). Различная окраска растений и их органов служит или для привлечения животных, или как предостерегающая окраска (животные привлекаются к растениям либо для реализации процессов опыления, либо для распространения растений в среде обитания). Эта функция хромопластов является главной;

2) в хромопластах возможно протекание процессов фотосинтеза, но в этом случае растения улавливают кванты света с иной энергией, чем в хлоропластах. Такое использование солнечной энергии расширяет возможности растений в их приспособлении к среде обитания, переводит растения в разные экологические ниши по характеру их питания.

Лейкопласты. Эти пластиды бесцветны. Их строение напоминает хлоропласты.

Основной функцией лейкопластов является запасание питательных веществ. Из лейкопластов возможно образование и хромопластов, и хлоропластов.

В онтогенезе (в индивидуальном развитии растений) происходит постоянное превращение пластид друг в друга.

9. Вакуоли. Это полости внутри цитоплазмы, заполненные клеточным соком. Они характерны для растений (их зрелых клеток). В клетках тканей роста (меристемах) вакуолей нет. Вакуолей много в клетках плодов растений или в тех их органах, где происходит запасание питательных веществ в виде концентрированных растворов углеводов (клетки луковиц, кочанов капусты и др.).

Вакуоли отграничены от цитоплазмы внутренней мембраной (тонопластом). Заполняющий вакуоли клеточный сок является водным раствором неорганических и органических соединений. Это, как правило, истинный раствор, содержащий моно- и дисахариды, органические кислоты, и некоторые другие вещества.

Функции вакуолей:

1) являются местом запасания питательных веществ;

2) создают тургорное (внутреннее) давление в клетке, за счет чего реализуются формообразующие функции вакуолей, цитоплазмы и клеточной оболочки. Вакуоли образуются из цистерн эндоплазматической сети.

10. Включения. Скопления различных веществ, образующих определенные структуры. Различают твердые и жидкие включения в клетках (по агрегатному состоянию). По функциональному признаку различают: включения - запасные вещества и включения - вещества для выделения. Включения - запасные вещества содержатся и в растительных и в животных клетках, а включения -вещества для выделения - только в растительных клетках, так как в растениях нет специальной выделительной системы.

Запасные вещества, образующие включения, могут содержаться или в форме капель жира, или в виде зерен определенной формы (например, зерна крахмала в растительных клетках, при этом форма, величина, состав крахмала специфичен для каждого растения).

11. Органоиды движения. С цитоплазмой тесно связаны образования, способствующие передвижению клеток в пространстве. К ним относятся жгутики, реснички, ложноножки (у амеб). Все эти органоиды являются выростами цитоплазмы. Органоиды движения характерны или для одноклеточных организмов, или для половых клеток (гамет), например для сперматозоидов; имеются органоиды движения и у фагоцитов.

Строение и функции ядра и его органоидов

Ядро - важнейший органоид клетки, характерный для эукариотов и являющийся признаком высокой организации организма. Ядро является центральным органоидом. Оно состоит из ядерной оболочки, кариоплазмы (ядерной плазмы), одного или нескольких ядрышек (у некоторых организмов ядрышки в ядре отсутствуют); в состоянии деления возникают особые органоиды ядра - хромосомы.

1. Ядерная оболочка.

Строение ядерной оболочки аналогично таковому для клеточной мембраны. Она содержит поры, осуществляющие контакт содержимого ядра и цитоплазмы.

Функции ядерной оболочки:

1) отделяет ядро от цитоплазмы;

2) осуществляет взаимосвязь ядра и остальных органоидов клетки.

2. Кариоплазма (ядерная плазма).

Кариоплазма представляет собой жидкий коллоидно-истинный раствор, содержащий , углеводы, соли, другие органические и неорганические вещества. В кариоплазме содержатся все нуклеиновые кислоты: практически весь запас ДНК, информационные, транспортные и рибосомальные РНК. Строение кариоплазмы зависит от функционального состояния клетки. Функциональных состояний клетки эукариотов два: стационарное и состояние деления.

В стационарном состоянии (это или время между делениями, т. е. интерфаза, или время обычной жизнедеятельности специализированной клетки в организме) нуклеиновые кислоты равномерно распределены в кариоплазме, ДНК - деспирализованы и структурно не выделены. В ядре нет других органоидов, кроме ядрышек (если таковые характерны для данной клетки), ядерной оболочки и кариоплазмы.

В состоянии деления ядерные кислоты образуют особые органоиды - хромосомы, ядерное вещество становится хроматиновым (способным к окрашиванию). В процессе деления ядерная оболочка растворяется, ядрышки исчезают, а кариоплазма смешивается с цитоплазмой.

Хромосомы представляют собой особые образования определенной формы. По форме различают палочкообразные, разноплечные и равноплечные хромосомы, а также хромосомы с вторичными перетяжками. Тело хромосомы состоит из центромеры и двух плеч.

У палочкообразных хромосом одно плечо очень большое, а второе - маленькое, у разноплечных - оба плеча соизмеримы друг с другом, но видимо различаются по размерам, у равноплечных размеры плеч одинаковы.

Число хромосом для каждого вида строго одинаково и является систематическим признаком. Известно, что в многоклеточных организмах различают два типа клеток по количеству хромосом - соматические (клетки тела) и половые клетки, или гаметы. Число хромосом в соматических клетках (в норме, как правило) в два раза больше, чем в половых клетках. Поэтому число хромосом в соматических клетках называют диплоидным (двойным), а количество хромосом в гаметах - гаплоидным (одинарным). Например, в соматических клетках тела человека содержится 46 хромосом, т. е. 23 пары (это диплоидный набор); половые клетки человека (яйцеклетки и сперматозоиды) содержат 23 хромосомы (гаплоидный набор).

Парные хромосомы имеют одинаковую форму и выполняют одинаковые функции: они несут информацию об одинаковых типах признаков (например, половые хромосомы несут информацию о поле будущего организма).

Парные хромосомы, имеющие одинаковое строение и выполняющие одинаковые функции, называются аллельными (гомологичными).

Хромосомы, принадлежащие к разным парам гомологичных хромосом, называются неаллельными.

Диплоидный набор хромосом обозначается «2n», а гаплоидный - «n»; следовательно, в соматических клетках содержится 2n хромосом, а в гаметах - n хромосом.

Число хромосом в клетке не является показателем уровня организации организма (дрозофила, принадлежащая к насекомым - организмам высокого уровня организации, - содержит в соматических клетках четыре хромосомы).

Хромосомы состоят из генов.

Ген - участок молекулы ДНК, в котором закодирован определенный состав молекулы белка, за счет чего у организма проявляется тот или иной признак, или реализующийся у конкретного организма, или передающийся от родительского организма потомкам.

Итак, хромосомы - это органоиды, которые четко проявляются в клетках в момент деления последних. Они образованы нуклеопротеидами и выполняют в клетке следующие функции:

1) хромосомы содержат наследственную информацию о признаках, присущих данному организму;

2) через хромосомы осуществляется передача наследственной потомству.

3. Ядрышко.

Небольшое сферическое образование, содержащееся внутри кариоплазмы, называется ядрышком. В ядре может содержаться одно или несколько ядрышек, но ядрышко может и отсутствовать. В ядрышке более высокая концентрация матрикса, чем в кариоплазме. Оно содержит различные белки, в том числе и нуклеопротеиды, липопротеиды, фосфопротеиды.

Главной функцией ядрышек является синтез зародышей рибосом, которые сначала попадают в кариоплазму, а затем через поры в ядерной оболочке - в цитоплазму на эндоплазматическую сеть.

4. Общие функции ядра:

1) в ядре сосредоточена практически вся информация о наследственных признаках данного организма (информативная функция);

2) ядро через гены, содержащиеся в хромосомах, передает признаки организма от родителей к потомкам (функция наследования);

3) ядро является центром, объединяющим все органоиды клетки в единое целое (функция объединения);

4) ядро согласует и регулирует физиологические процессы и биохимические реакции в клетках (функция регуляции).

Различия в строении животных и растительных клеток и краткая характеристика причин такого различия

Как видно из рассмотренного ранее строения клеток, растительные и животные клетки, имея определенное сходство в своем строении, тем не менее, обнаруживают и различия.

Причины различия в строении растительных и животных клеток таковы.

1. У растений отсутствует специальная опорная система, поэтому механическая прочность растительных организмов определяется совокупностью взаимодействия всех клеток, образующих растение. У животных существует особая опорная система в виде либо внутреннего скелета, либо в виде внешнего скелета (поэтому для животных клеток нет необходимости в особой прочности, кроме покровных клеток).

2. Растения - фотоавтотрофы, поэтому для их нормального функционирования необходимо наличие особых органоидов - хлоропластов и их разновидностей (лейкопластов и хромопластов). Животные - гетеротрофы, что обусловливает отсутствие в их клетках пластид.

3. У растений отсутствует особая система выделения, поэтому ее роль выполняют нерастворимые соединения, связывающие вредные для растений вещества. У животных имеется специальная выделительная система, поэтому наличие включений в виде твердых веществ, удаляющих из сферы обмена вредные продукты жизнедеятельности, не является необходимым.

4. Животные запасают вещества в виде жира в определенных тканях, а растения - в виде углеводов, среди которых наиболее распространенным является крахмал. Поэтому в клетках растений содержатся включения в форме различных зерен крахмала.

5. Вакуоли растительных клеток являются резервуаром для клеточного сока и формой накопления питательных веществ (для некоторых растений); однако такая форма накопления питательных веществ малоэффективна и встречается относительно редко (например, у растений семейства Лилейные). Появление вакуолей в клетках растений связано с приспособлением к распространению семян: растения привлекают животных к себе плодами, поедая которые животные способствуют распространению растений на большие территории. Кроме того, для многих растений вакуоли являются способом запасания в организме (для суккулентов, например, для молодила, очитка и др.).

6. Наличие лизосом в клетках растений связано с осуществлением процессов дифференциации клеток: лизосомы разрушают содержимое живых клеток, способствуя формированию ксилемы (ткани, которая проводит водные растворы солей); для животных организмов такая необходимость отсутствует, поэтому в их клетках лизосом практически нет.

Классификация организмов на основе клеточной теории

При изучении органического мира было установлено, что организмы по их строению можно разделить на две большие группы: клеточные и неклеточные формы. Большинство организмов имеют клеточное строение и только организмы, образующие царство Вирусы, имеют неклеточное строение.

Вирусы были открыты Д. И. Ивановским в 1892 г., а в 1917 г. Ф. Д’Эрелль открыл бактериофаг - вирус, поражающий бактерии. Вирусы образуют царство Предклеточные, или Вирусы. Это организмы, имеющие очень малые размеры (от 20 до 3000 нм (нанометров)). Вирусы не способны к росту и их жизнедеятельность может осуществляться только внутри клетки организма хозяина. Тело вируса образовано нуклеиновой кислотой (или ДНК, или РНК), которая содержится в белковой оболочке - капсиде (разновидность капсулы), иногда капсид покрыт мембраной.

Биолого-экологическая роль вирусов состоит в том, что они являются фактором эволюции, вызывая гибель ослабленных особей и способствуя выживанию более приспособленных к данной среде обитания организмов.

Воздействие вирусов на организм хозяина состоит в том, что они воздействуют на , нарушая его за счет усиления тех процессов, которые способствуют реализации жизнедеятельности данного вируса.