Клетка
Впервые клетку обнаружил и описал Роберт Гук (1665).
Клетка является элементарной живой системой, существующей либо автономно (одноклеточные организмы), либо в составе многоклеточного организма и способной к самообновлению, саморегуляции и самовоспроизведению.
В XIX в была сформулирована клеточная теория строения организмов.
Основные положения современной клеточной теории:
· Все организмы (кроме вирусов) состоят из клеток; клетка является элементарной структурной, генетической и функциональной единицей живого.
· Развитие всех организмов начинается с одной живой клетки, поэтому она является элементарной единицей развития всех организмов (кроме вирусов).
· 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 ткани, а последние — в органы, 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 (организмов, клетки которых имеют оформленное ядро), да и роль этих организмов (из-за большей распространенности) более велика, чем прокариотов (доядерных), поэтому рассмотрим 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 её от внешней или внутренней среды организма. Ее основу составляет плазмалемма (клеточная мембрана) и углеводно-белковая клеточная стенка, имеющая различную толщину в зависимости от царства организма (животная или растительная клетка) и от местонахождения клетки в многоклеточном организме.
У растений клеточная оболочка всегда более прочная и упрочнена целлюлозой или клетчаткой.
Функции клеточной оболочки многообразны, при этом наибольшее значение имеют следующие из них:
· Оболочка клетки поддерживает форму клетки и придает механическую прочность как клетке, так и организму в целом.
· Защищает клетку от механических повреждений и попадания в нее ненужных и вредных соединений (до определенного предела).
· Осуществляет узнавание молекулярных сигналов (действие гормонов или других веществ).
· Регулирует обмен веществ между клеткой и средой (внешней или внутренней средой многоклеточного организма).
· 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.
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.
Главной функцией хлоропластов является осуществление процессов фотосинтеза.
Хромопласты. Эти пластиды имеют различную окраску, кроме зеленой, что связано с наличием в них различных пигментов (антоциана, каротиноидов и др.).
Функции хромопластов:
· 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;
· 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). 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. Заполняющий вакуоли клеточный сок является водным раствором неорганических и органических соединений.
Функции вакуолей:
· являются местом запасания питательных веществ;
· создают тургорное (внутреннее) давление в клетке, за счет чего реализуются формообразующие функции вакуолей, цитоплазмы и клеточной оболочки. 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.
Число хромосом для каждого вида строго одинаково и является систематическим признаком
Общие функции ядра:
· в ядре сосредоточена практически вся информация о наследственных признаках данного организма (информативная функция);
· ядро через гены, содержащиеся в хромосомах, передает признаки организма от родителей к потомкам (функция наследования);
· ядро является центром, объединяющим все органоиды клетки в единое целое (функция объединения);
· ядро согласует и регулирует физиологические процессы и биохимические реакции в клетках (функция регуляции).
