ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КЛЕТКИ.

СОДЕРЖАНИЕ

1. ЖИВАЯ КЛЕТКА……………………………………………..3

2. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КЛЕТКИ…………………6

3. ОБМЕН МАТЕРИАЛАМИ МЕЖДУ КЛЕТКОЙ И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ……………………………………8

4. КЛЕТОЧНОЕ ЯДРО……………………………………………15

5. ЦЕНТРИОЛИ И МИТОТИЧЕСКОЕ ВЕРЕТЕНО. ……………19

6. МИТОХОНДРИИ…………………………………………………21

7. ХЛОРОПЛАСТЫ…………………………………………………24

8. РИБОСОМЫИ ДРУГИЕ ОРГАНЕЛЛЫЦИТОПЛАЗМЫ…25

9. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………....29

ЖИВАЯ КЛЕТКА.

Поскольку биологию обычно определяют как «науку о живых организмах», мы должны прежде всего уметь дифференцировать «живое» и «неживое». Мы называем организмом любой живой объект, будь то растение, животное или бактерия. Сравнительно легко видеть, что чело­век, дуб, розовый куст, лев или дождевой червь — живые, а скалы и камни — неживые. Но считать ли живыми такие образования, как вирусы, — это уже зависит от того, как мы опре­делим понятие «жизнь».

Почти все организмы построены из обособ­ленных единиц, называемых клетками. Каж­дая клетка представляет собой самостоятельную функциональную единицу, а протекающие в ор­ганизме процессы слагаются из совокупности координированных функций его клеток. Клет­ки могут быть весьма различны по своим раз­мерам, форме и функции. У некоторых мельчай­ших организмов все тело состоит из одной клет­ки. Другие организмы, например человек или дуб, построены из многих миллиардов клеток, пригнанных друг к другу.

В 1839 году чешский физиолог Пуркинье ввел для обозначения живого содержимого клет­ки термин протоплазма. Когда исследователи лучше изучили структуру и функции клеток, стало ясно, что живое содержимое клетки пред­ставляет собой неимоверно сложную систему разнородных компонентов (рис. 1). Термин «протоплазма» не имеет четкого физического или химического значения, но им до сих пор можно пользоваться для обозначения всех ор­ганизованных компонентов клетки.

Чтобы получить представление о том, как выглядит протоплазма, мы можем исследовать какой-нибудь просто устроенный организм, вроде амебы или миксомицета (слизистого гри­ба), у которого этот живой материал ничем не прикрыт и поэтому хорошо виден под микро­скопом. Протоплазма подобного организма полу­прозрачна, причем она либо бесцветна, либо имеет слегка желтоватую, красноватую или зе­леноватую окраску. Она обладает вязкой кон­систенцией густого сиропа и показалась бы слизистой на ощупь. При помощи обычного микроскопа в ней можно иногда различить зер­нышки или волоконца из более плотного мате­риала, капельки жировых веществ или напол­ненные жидкостью пузырьки (вакуоли); все это взвешено в прозрачном однородном полу­жидком «основном веществе». Однако в том ма­териале, который при исследовании в обычном микроскопе казался более или менее гомогенным, электронный микроскоп открывает уди­вительно сложные структуры (рис. 1, В и Г). Как показал рентгеноструктурный анализ, кле­точные мембраны и разнообразные внутриклеточ­ные образования обладают еще более тонкой структурой, определяемой, по-видимому, струк­турой больших молекул, из которых они сос­тоят.

Рис. 1. Строение клетки.

А. Схема типичной животной клетки. Б. Схема типичной растительной клетки. В. Элект­ронная микрофотография ядра и окружающей его цитоплазмы в клетке печени лягушки (X 16 500). Г. Электронная микрофотография митохондрий и микросом в клетке печени крысы (X 65 000); на микросомах видны зернышки нуклеопротеида, а в верхнем левом углу и справа в митохондриях можно видеть структуры с двойными мембранами. 1 — клеточная мембрана; 2 — пиноцитозный пузырек; 3 —тельце Гольджи; 4 — центриоли; 5 — рибосома; 6 — ядерная мембрана; 7 — эндоплазматическая сеть; 8— митохонд­рии; 9 — ядрышко; 10 — ядро; 11 — цитоплазма; 12 — лизосома; 13 — хлоропласт; 14 — вакуоль; 15 — клеточная стенка; 16 — липидное включение.

ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КЛЕТКИ.

Каждая клетка содержит ядро и окружена плазматической мембраной. Эритроциты мле­копитающих и клетки ситовидных трубок флоэ­мы в процессе своего созревания теряют ядро, а в поперечнополосатых мышцах и у многих грибов и водорослей на каждую клетку прихо­дится по нескольку ядер, У простейших расте­ний и животных весь живой материал заключен в одну плазматическую мембрану. Такие орга­низмы можно считать одноклеточными или бес­клеточными (т. е. имеющими тело, не разде­ленное на клетки). Однако их единственная клетка может быть высокоспециализирована как морфологически, так и функционально и может иметь очень большие размеры — круп­нее, чем все тело некоторых многоклеточных ор­ганизмов. Поэтому неверно было бы думать, что одноклеточный организм непремен­но должен быть мельче и проще многоклеточ­ного.

У разных растений и животных и в различ­ных органах одного и того же растения или жи­вотного клетки поразительно разнообразны по своим размерам, форме, окраске и внутреннему строению. Однако все они имеют ряд общих осо­бенностей: каждая клетка окружена плазмати­ческой мембраной, имеет ядро и содержит раз­личного рода внутриклеточные органеллы. К последним относятся митохондрии, шерохо­ватая (гранулярная) и гладкая (агранулярная) эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы и центриоли.

Все организмы и составляющие их клетки имеют более или менее определенные размеры и форму. В них происходят метаболические реакции. Они обладают раздражимостью, спо­собны к движению, росту, размножению и при­способлению к изменениям внешней среды. Хо­тя этот перечень свойств кажется вполне чет­ким и определенным, граница между живым и и неживым довольно условна. Вирусам, напри­мер, свойственны лишь некоторые, но не все чер­ты, характерные для живых организмов. Если мы поймем, что мы не в состоянии обоснованно ответить на вопрос, являются ли вирусы живы­ми, а можем лишь решать, следует ли называть их живыми, то проблема эта предстанет перед нами в правильном ракурсе. Неживые объекты могут обладать одним или несколькими из пере­численных выше свойств, но не всеми одновре­менно. Кристаллы в насыщенном растворе мо­гут «расти», кусочек металлического натрия начинает быстро «бегать» по поверхности воды, а капля масла, плавающая в смеси глицерина и спирта, выпускает псевдоподии и передви­гается наподобие амебы.

Тот или иной род живых организмов всегда можно распознать по характерным для него фор­ме и внешнему виду; взрослые особи каждого рода организмов, как правило, имеют опреде­ленные размеры. В отличие от этого размеры и форма неживых объектов гораздо менее по­стоянны. Живые организмы не гомогенны, а состоят из различных частей, выполняющих те или иные специальные функции; таким обра­зом, они характеризуются специфической слож­ной организацией. Структурной и функцио­нальной единицей как у растений, так и у животных служит клетка, которая в свою очередь тоже имеет специфическую организа­цию; каждый вид клеток обладает характерны­ми размерами и формой, по которым его можно распознать.

Совокупность осуществляемых клеткой био­химических процессов, обеспечивающих ее рост, поддержание и восстановление, называется обменом веществ, или метаболизмом. Прото­плазма каждой клетки непрерывно изменяется: она поглощает новые вещества, подвергает их разнообразным химическим изменениям, строит новую протоплазму и превращает в кинетическую энергию и тепло потенциальную энергию, заключенную в молекулах белков, жиров и уг­леводов, по мере того как эти вещества превра­щаются в другие, более простые соединения. Это постоянное расходование энергии представ­ляет собой одну из характерных особенностей живых организмов, свойственных им одним. Не­которые типы клеток, например бактериальные клетки, отличаются высокой интенсивностью обмена. Другие клетки, например семена и спо­ры, имеют столь низкий уровень обмена, что его с трудом удается обнаружить даже с помощью самых чувствительных приборов. Даже в пре­делах одного вида организмов или у одной осо­би интенсивность обмена может меняться в за­висимости от таких факторов, как возраст, пол, общее состояние организма, активность эндо­кринных желез, беременность.

Процессы обмена веществ принято разделять на анаболические и катаболические. Анаболиз­мом называют те химические процессы, при ко­торых более простые вещества соединяются меж­ду собой с образованием более сложных веществ, что приводит к накоплению энергии, построе­нию новой протоплазмы и росту. Катаболиз­мом же называют расщепление этих сложных веществ, приводящее к освобождению энергии; при этом происходит разрушение протоплазмы и расходование составляющих ее веществ. Про­цессы того и другого типа протекают непрерыв­но, и взаимозависимость между ними столь ве­лика, что их трудно разграничить. Сложные соединения расщепляются, и их составные части соединяются друг с другом в новых комбинациях, образуя другие сложные вещества. При­мером сочетания катаболизма с анаболизмом могут служить взаимные превращения углево­дов, белков и жиров, непрерывно происходя­щие в клетках нашего тела. Поскольку боль­шинство анаболических процессов требует за­траты энергии, необходимы какие-то катаболи­ческие процессы, которые поставляли бы энер­гию для реакций, связанных с построением но­вых молекул. Клетки зеленых растений обла­дают способностью синтезировать свои собствен­ные органические соединения из минеральных веществ, которые они получают из почвы и воз­духа; животные же зависят в своем питании от растений.

Другая особенность живых организмов — это их способность к движению. Подвижность большинства животных совершенно очевидна: они ползают, плавают, бегают или летают. Дви­жения растений гораздо более медленны и не так заметны, но они все же происходят. Неко­торые животные — губки, кораллы, устрицы, многие паразиты — сами не передвигаются с места на место, но у большинства из них имеются реснички или жгутики, приводящие в движение окружающую жидкую среду, которая доставляет этим животным пищу и все необходимое для жиз­ни. Движение может быть результатом мышечно­го сокращения, биения ресничек или жгутиков (рис. 2, А) и, наконец, медленного течения мас­сы протоплазмы — амебоидное движение (рис. 2, Б). Течение протоплазмы в клетках листьев растений известно под названием циклоза (рис. 2, В).

Рис. 2. Схема, иллюстрирующая различные типы клеточных движе­ний.

А. Движение жгутика. Б. Амебоидное дви­жение. В. Циклоз.

Живые организмы обладают раздражимостью: они реагируют на раздражители (стимулы), т. е. на физические или химические измене­ния в непосредственно окружающей их среде. Раздражители, вызывающие реакцию у боль­шинства животных и растений,— это изменения цвета, интенсивности или направления свето­вых лучей; изменения температуры, давления или звука; изменения в химическом составе почвы, воды или атмосферы, окружающей орга­низм. Некоторые высокоспециализированные клетки тела обладают особой чувствительно­стью к раздражителям определенного типа: палочки и колбочки в сетчатке глаза реагируют на свет, определенные клетки в носу и во вку­совых почках языка — на химические стимулы, а специальные клетки кожи — на изменения температуры или давления. У низших живот­ных и у растений такие специализированные клетки могут отсутствовать, но организм в це­лом реагирует на раздражение. Од­ноклеточные животные и растения отвечают на воздействие тепла или холода, некоторых ве­ществ, света или на прикосновение микроиглы движением по направлению к раздражителю или от него.

Раздражимость растительных клеток не всегда столь очевидна, как раздражимость жи­вотных клеток, но и растительные клетки чув­ствительны к изменениям окружающей среды. Так, при изменении освещения течение про­топлазмы в клетках растений иногда ускоряется или прекращается. Некоторые растения (на­пример, венерина мухоловка, растущая на болотах) чрезвычайно чувствительны к при­косновению и благодаря этому могут ловить насекомых: листья таких растений способны перегибаться вдоль средней жилки, а края их снабжены волосками; в ответ на раз­дражение, производимое насекомым, лист скла­дывается, его края сближаются, а волоски, переплетаясь, не дают добыче выскользнуть; затем лист выделяет жидкость, которая уби­вает и переваривает насекомое. Способность ло­вить насекомых развилась как приспособление, позволяющее таким растениям получать часть необходимого для их роста азота из «поедае­мой» добычи.

Рост живой ткани, т. е. увеличение клеточ­ной массы, может происходить за счет увели­чения размеров отдельных клеток, за счет уве­личения их числа или же за счет того и другого. Увеличение размеров клеток может быть выз­вано просто поглощением воды, но такого рода набухание обычно не рассматривают как рост. Ростом принято называть лишь те процессы, при которых увеличивается количество живого вещества организма, измеряемое количеством азота или белка. (Как вы думаете, почему по­казателем роста служит количество азота или белка, а не количество углеводов, жиров, се­ры или натрия?) Рост различных частей орга­низма может происходить либо равномерно, либо одни части растут быстрее других, так что пропорции тела во время роста изменяют­ся. Некоторые организмы могут расти в тече­ние неопределенно долгого времени, тогда как другие имеют ограниченный период роста, заканчивающийся после достижения определен­ных размеров. Одна из замечательных особен­ностей процесса роста состоит в том, что всякий растущий орган, так же как и любая расту­щая клетка, продолжает в то же время функ­ционировать.

Если есть какое-либо свойство, которое мож­но считать совершенно обязательным атрибутом жизни, так это способность к воспроизведению. Наиболее простые вирусы лишены обмена ве­ществ, не двигаются и не растут, и все-таки, поскольку они способны воспроизводить себя, а также мутировать, большинство биологов считает их живыми. Так как все живое проис­ходит только от живого и не может возникать путем самозарождения, эта способность вос­производить самих себя является важнейшей особенностью живых организмов.

Процесс размножения может сводиться к простому делению одного индивидуума на два. Однако у большей части организ­мов размножение связано с образованием спе­циализированных клеток — яйцеклеток и спер­матозоидов, которые, соединяясь между собой, образуют оплодотворенное яйцо, или зиготу, развивающуюся в новый организм. У некото­рых паразитических червей процесс развития слагается из нескольких совершенно различ­ных форм, сменяющих одна другую, пока цикл не завершится образованием взрослой особи.

Способность растения или животного при­спосабливаться (адаптироваться) к окружаю­щим условиям позволяет ему выжить в мире, полном неожиданных перемен. Тот или иной вид может либо отыскивать пригодную для его жиз­ни среду, либо претерпевать изменения, делаю­щие его лучше приспособленным к существую­щим в данный момент внешним условиям. Адаптация может осуществляться путем немед­ленного изменения, основанного на раздражи­мости, или путем длительного процесса мути­рования и отбора. Конечно, отдельное расте­ние или животное не может приспособиться ко всем возможным условиям среды, а это озна­чает, что существуют определенные области, где оно не сможет выжить. Перечень факторов, которые могут ограничивать распространение вида, почти бесконечен: вода, свет, температу­ра, пища, хищники, конкуренты, паразиты и т. п.