Докажите что клетка структурная и функциональная

Клетка как структурная и функциональная единица живого: особенности строения и значения клеток

Клетка как структурная и функциональная единица живого

Элементарная живая система

Организмы с клеточным строением — это основные прогрессивные формы жизни на нашей планете.

Клетка как живая система (элементарная) лежит в основе строения и развития всех растительных и животных организмов. Клетка — элементарная единица живого и самая мелкая единица организма, способная к жизни и обладающая основными признаками целого организма.

Все живые существа характеризуются клеточным типом организации. Исключение — вирусы, которые являются эволюционно неклеточными организмами и могут размножаться только, находясь в клетках других организмов.

Клетка — это элементарная структурная единица живого организма, представляющая собой дифференцированный и окруженный клеточной мембраной участок цитоплазмы.

Исходя из функций, можно утверждать, что клетка — главный структурный, функциональный и воспроизводительный элемент живой материи.

При этом, клетки способны существовать как самостоятельные организмы и входя в состав многоклеточных организмов.

Из одной клетки состоит организм бактерий, отдельных водорослей (хлореллы, хламидомонады), низших грибов (дрожжи, мукор), простейших животных (инфузория, эвглена, амёба и др). На этой клетке лежат все функции многоклеточного организма: дыхание, размножение, питание, движение и др. Практически все тела животных и растений сформированы при помощи огромного числа клеток, каждая из которых выполняет в организме определенные функции. Эти группы клеток стоят у начала формирования различных тканей.

Особенности строения и значение клеток

Клетки тканей имеют ряд общих морфологических особенностей и схожих функциональных свойств несмотря на различия в строении и разные функции. К таким морфологическим особенностям относятся, например, сформированное ядро и похожий набор органоидов. Среди общих функциональных свойств выделяются биосинтез белков, процессы, связанные с размножением, использование и превращение энергии.

Все это говорит о том, что у всех живых организмов на планете общее происхождение, а также о том, что органический мир характеризуется единообразием.

У клетки есть типичные структурные элементы:

Если говорить о клетках растений, то для них характерно наличие вакуоли, хорошо оформленной целлюлозной оболочки, пластид.

Чем же клетки между собой различаются?

Есть несколько моментов, которые указывают на различия между клетками:

Для некоторых клеток вообще не свойственно постоянство формы. Речь идет об амебоидных клетках (лейкоцитах).

Стандартные размеры большинства клеток многоклеточных организмов — 10-100 мкм. Размеры мельчайших клеток — 2-4 мкм.

Отдельные растительные клетки, у которых большие вакуоли в цитоплазме, характеризуются большими размерами. К примеру, это клетки арбузного мякиша, лимона, которые можно увидеть без каких-либо специальных устройств. Яйцеклетки птиц и некоторых рыб обладают очень большими размерами — их диаметр достигает нескольких сантиметров. Отростки нервных клеток могут достигать одного метра и больше.

Размер тела животного не определяет размер его клеток.

Структурно-функциональная единица печени мыши или лошади одинаковая по своим размерам.

В любом организме достаточно много клеток. Небольшое количество клеток характерно для отдельных многоклеточных организмов.

К примеру, организм коловратки (а это относительно большое животное) содержит всего 400 клеток. Самые многоклеточные структуры в организме людей и позвоночных животных — клетки крови и головного мозга.

У многоклеточных животных небольшие по размерам клетки и большое их количество формируют огромную поверхность. Благодаря этому обеспечивается быстрый обмен веществ.

Источник

Естествознание. 10 класс

Клетка – структурная единица живого

Клетка как структурная основа живых организмов

Необходимо запомнить

Клетка представляет собой структурно-функциональную единицу живого организма, которая способна к обмену веществом, информацией и энергией с окружающей средой и делению. Клетка осуществляет передачу генетической информации следующим поколениями путём самовоспроизведения.

Современная клеточная теория, как и любая другая научная теория – это синтез данных об объекте исследования, то есть – живой клетке. Основоположниками клеточной теории являются немецкие исследователи М. Шлейден и Т. Шванн (1839 г.).

Основными положениями клеточной теории стали следующие:

1. Все организмы (за исключением вирусов) состоят из клеток, которые способны к обмену с внешней средой веществом, энергией, информацией.

2. Клетка является элементарной структурной, функциональной и генетической (информационной) единицей всего живого.

3. Клетка – это также и единица размножения, роста и развития живого организма.

4. В многоклеточных организмах клетки дифференцированы по функциям и строению и составляют ткани, составляющие органы и системы органов.

5. Клетка – это элементарная, открытая живая система, которая способна к саморегуляции, самовоспроизведению и восстановлению.

6. Клетки возникают только из клеток (уточнение Р. Вирхова в 1858 г.).

Клетки очень разнообразны по размерам, форме, строению, функциям. Размеры клеток варьируют от 5 до 200 мкм.

Клетка – это система биополимеров, которая содержит ядро, цитоплазму и органеллы, находящиеся в ней. Клетка ограничена клеточной мембраной (плазмалеммой) от внешней среды. Плазмалемма позволяет осуществлять транспорт веществ между клеткой и внешней средой, взаимодействовать с близлежащими клетками и межклеточным веществом.

В клетке расположено ядро, как правило, округлой или яйцевидной формы (в некоторых клетках, например, лейкоцитах, оно может быть палочковидным), где хранится генетическая информация (ДНК). Сверху ядро покрыто ядерной оболочкой, состоящей из внешней и внутренней мембраны. Внутри ядра находится нуклеоплазма – гелеобразное вещество, хроматин и ядрышко. Клетка – носитель генетической информации.

Клеточные органеллы – это постоянные части клетки, имеющие установившуюся структуру и выполняющие определённые функции. Основные органеллы клетки – это рибосомы, лизосомы, комплекс Гольджи эндоплазматическая сеть, митохондрии, клеточный центр.

Интерактивная 3-D модель клетки

Значение клеток

Клетка может являться как отдельным организмом – одноклеточным (например, инфузория туфелька, амёба и т. д.), так и структурной единицей многоклеточного организма, в котором выполняет такие функции, как: усвоение и расщепление поступающих извне в клетку веществ с извлечением энергии для поддержания жизнедеятельности, синтез биополимеров, рост организма – путём увеличения числа клеток, размножение – путём соединения половых клеток.

Клетки могут перемещать значительные объёмы веществ через мембрану, что осуществляется в ходе таких процессов как фагоцитоз (в случае поглощения твёрдых тел) и пиноцитоз (в случае поглощения жидких тел). В общем виде в ходе этих процессов клетка приближается к субстрату, изгибается вокруг него и охватывает мембраной в пузырек, где, при взаимодействии с лизосомами – особыми органеллами, содержащими ферменты, происходит расщепление и «переваривание» субстрата. Например, клетки крови лейкоциты (белые кровяные тельца, фагоциты), поглощают проникающие через рану бактерии, фагоцитируют («пожирают») их и, погибая, образуют гной. В этой связи, можно выделить ещё одну функцию клеток – защитную.

Клетки обладают раздражимостью (т. е. способностью реагировать на внешние воздействия) и размножаются делением.

Источник

Клетка как структурная и функциональная единица жизни #46

Цитология

Цитология (cytos – клетка, logos – наука) – наука, изучающая химический состав, строение и функции клеток, их размножение, развитие и взаимодействие в многоклеточном организме.

Основные задачи цитологии: дальнейшее изучение строения и функции клеток и их компонентов (мембран, органоидов, включений, ядра), деления клеток, возможностей их приспособления к изменениям условий окружающей среды, взаимоотношений между клетками многоклеточного организма.

Методы исследования

В цитологии применяются различные методы исследования. С их помощью можно: изучать морфологию клеток и их компонентов (световая, люминесцентная и электронная микроскопия), устанавливать химический состав и локализацию химических веществ в клетке (гистохимические методы), изучать химический состав и протекание биохимических реакций в клетках (биохимические методы), выделять отдельные компоненты клеток для дальнейшего изучения (дифференциальное центрифугирование), устанавливать пространственную конфигурацию и физические свой‘ ства макромолекул (рентгеноструктурный анализ), изучать процессы деления клеток и ход реакций матричного синтеза (авторадиография).

Основные положения клеточной теории

Основоположниками клеточной теории являются М. Шлейден, Т. Шванн и Р. Вирхов. Основные положения современной клеточной теории:

Биологическая мембрана

Эукариотическая клетка представляет собой элементарную живую систему, состоящую из трех основных структурных компонентов оболочки, цитоплазмы и ядра.

Биологическая (элементарная) мембрана имеет толщину 6 — 10 нм и при рассмотрении под электронным микроскопом выглядит трехслойной. Наружный и внутренний слои мембраны (темные) образованы молекулами белков, а средний (светлый) – бимолекулярным слоем липидов (преимущественно фосфолипиды). Липидные молекулы расположены строго упорядоченно: гидрофильные концы молекул обращены к белковым слоям, а гидрофобные – друг к другу. Белковые молекулы по отношению к липидному слою могут располагаться по-разному: большинство их находится на наружной и внутренней поверхностях билипидного слоя (периферические белки), часть молекул пронизывает один слой липидных молекул (полуинтегральные белки), а часть – оба слоя липидных молекул (интегральные белки). Такая структура мембран обеспечивает их свойства:

Биологическая мембрана обладает избирательной проницаемостью, которая обусловлена особенностями ее строения. Большинство интегральных белковых молекул, пронизывающих оба липидных слоя, являются ферментами. Они образуют гидрофильные поры, через которые проходят водорастворимые вещества. В липидном слое мембран могут растворяться и проходить через них гидрофобные вещества.

Большую роль в обеспечении избирательного поступления веществ через мембраны играет надмембранный комплекс – гликокаликс (преимущественно разветвленные молекулы гликопротеинов, распопоженные на поверхности мембран), большинство из которых представляют собой рецепторы, воспринимающие («узнающие») определенные химические вещества, окружающие клетку. Гликокаликс обеспечивает взаимоотношения клеток многоклеточного организма, иммунный ответ и другие реакции.

Функции биологической мембраны:

Цитоплазматическая мембрана

Цитоплазматическая мембрана – плазмалемма – биологическая мембрана, покрывающая цитоплазму клетки и обеспечивающая обменные процессы клетки с окружающей средой. Плазмалемма образует выросты, выпячивания, складки, микроворсинки, которые многократно увеличивают поверхность клетки. Наружная поверхность мембран животных клеток может быть покрыта муцином (гликопротеин), слизью или хитином, растительных – целлюлозой или пектиновыми веществами, образующими оболочку растительной клетки.

Плазмалемма выполняет следующие основные функции:

Транспортировка веществ в клетку

Вещества в клетку могут поступать пассивным и активным транспортом. При пассивном транспорте (ионы, мелкие молекулы, вода) поступление веществ идет по градиенту концентрации (простая диффузия и осмос) без затраты энергии. При облегченной диффузии белки-переносчики временно соединяются с молекулой вещества и проводят его через мембрану.

При активном транспорте идет перемещение веществ против градиента концентрации с затратой энергии АТФ с помощью белков-пермеаз. Через плазмалемму в клетку могут поступать не только мелкие молекулы или ионы, но и крупные молекулы и даже частицы (эндоцитоз). При этом мембрана окружает частицу, края ее смыкаются и частица оказывается в мембранном пузырьке в цитоплазме. Такой способ поглощения твердых частиц называется фагоцитозом, а капель жидкости – пиноцитозом. Выведение веществ из клетки называется экзоцитозом. Эти процессы протекают с затратой энергии АТФ.

Цитоплазма

Цитоплазма содержит гиалоплазму, цитоскелет, органоиды и включения.

Гиалоплазма (цитоплазматический матрикс) на 85% состоит из воды и на 10% из белков. Остальной объем приходится на долю липидов, углеводов, РНК и минеральных солей. Гиалоплазма имеет однородную мелкозернистую структуру, обеспечивает вязкость, эластичность, сократимость и движение цитоплазмы. Она представляет собой коллоидный раствор и является внутренней средой клетки, где протекают реакции обмена.

В цитоплазме клеток расположен цитоскелет‚ образованный развитой сетью белковых нитей (филаментов), способных сокращаться. В зависимости от диаметра филаменты делят на: микрофиламенты (диаметром 6 — 8 нм), промежуточные волокна (около 10 нм) и микротрубочки (около 25 нм). Цитоскелет заполняет пространство между ядерной оболочкой и плазмалеммой. Он определяет форму клетки и участвует в различных движениях самой клетки (например, при делении) и во внутриклеточном перемещении органоидов и отдельных соединений.

Включения – это непостоянные компоненты цитоплазмы, содержание которых меняется в зависимости от функционального состояния клетки. Различают трофические, секреторные и экскреторные включения. Трофические включения представляют собой запасы питательных веществ. В растительных клетках это жир, крахмальные и белковые зерна, в животных – гликоген и капли жира. Секреторные включения являются продуктами жизнедеятельности клеток желез внешней и внутренней секреции (гормоны, ферменты, слизь). Экскреторные включения представляют собой продукты обмена веществ в растительных и животных клетках (кристаллы щавелевой кислоты, щавелевокислого кальция и др.), подлежащие выведению из клетки.

Органоидные клетки

Органоиды – это постоянные специализированные участки цитоплазмы клетки, имеющие определенное строение и выполняющие определенные функции в клетке. Органоиды общего назначения: митохондрии, комплекс Гольджи, эндоплазматическая сеть, рибосомы‚ клеточный центр, лизосомы и пластиды (характерны для большинства клеток). Органоиды специального назначения характерны для специализированных клеток: миофибриллы – в мышечных клетках; жгутики, реснички, пульсирующие и пищеварительные вакуоли – в клетках протистов. Большинство органоидов имеет мембранное строение. Немембранными органоидами являются рибосомы и клеточный центр.

Эндоплазматическая сеть

Эндоплазматическая сеть (ретикулум) представлена системой каналов, образованных биологическими мембранами и пронизывающих гиалоплазму клетки. Имеются два типа эндоплазматической сети – гладкая (агранулярная) и шероховатая (гранулярная), на мембранах последней расположены рибосомы. Функции ЭПС: на мембранах гладкой эндоплазматической сети происходит синтез жиров и углеводов, шереховатая ЭПС принимает также участие в синтезе белков; каналы ЭПС соединяют между собой все органоиды и ядро с цитоплазмой и выполняют транспортную функцию; мембраны ЭПС делят клетку на отсеки, изолирующие различные ферментные системы.

Рибосомы

Рибосомы – мелкие сферические тельца (от 15 до 35 нм), состоящие из большой и малой субъединиц, содержащие преимущественно белки и р-РНК. Субъединицы рибосом образуются в ядрышках и через поры ядерной мембраны поступают в цитоплазму, где располагаются на мембранах эндоплазматической сети, на наружной ядерной мембране, свободно в цитоплазме, в митохондриях и пластидах. Они содержатся в клетках всех типов. Функция рибосом: участие в сборке белковых молекул.

Комплекс Гольджи

Комплекс (аппарат) Гольджи обнаруживается под световым микроскопом в виде сложной сети, расположенной вокруг ядра. Электронномикроскопические исследования показали, что комплекс Гольджи состоит из биологических мембран и напоминает стопку наложенных друг на друга рулонов. Они образуют узкие каналы, расширяющиеся на концах в цистерны, от которых отпочковываются пузырьки. Основные функции комплекса Гольджи: концентрация, обезвоживание, уплотнение веществ, предназначенных для выведения из клетки; образование лизосом и сборка сложных комплексов органических веществ (например, липопротеинов).

Лизосомы

Лизосомы – органоиды клеток шаровидной формы диаметром от 0,2 до 1 мкм. Их стенка образована биологической мембраной. Они содержат около 40 гидролитических ферментов, способных расщеплять белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты. Лизосомы образуются в комплексе Гольджи. Функции лизосом: переваривание пищевых веществ и бактерий, поступивших в клетку; разрушение временных органов эмбрионов и личинок и отмирающих в процессе жизнедеятельности структурных компонентов клеток.

Митохондрии

Митохондрии видны под световым микроскопом в виде гранул, палочек, нитей величиной от 0,5 до 7 мкм. При исследовании под электронным микроскопом установлено, что стенка митохондрий состоит из двух мембран наружной гладкой и внутренней, образующей выросты – кристы‚ которые вдаются во внутреннее гомогенное содержимое митохондрии (матрикс). В матриксе имеется автономная система биосинтеза белков: митохондриальная ДНК, рибосомы и различные виды РНК. В митохондриях имеются ферментные системы, обеспечивающие аэробный этап энергетического обмена. Основные функции митохондрий: окисление веществ, синтез АТФ и специфических белков.

Пластиды

Пластиды – органоиды растительных клеток. Их делят на три группы – хлоропласты (зеленые), хромопласты (желтые или оранжевые) и лейкопласты (бесцветные). Пластиды имеют сходное строение и при определенных условиях могут переходить из одного вида в другой. Хромопласты содержат пигменты (каротиноиды), придающие окраску цветкам и плодам. В лейкопластах синтезируются и накапливаются запасные питательные вещества (крахмал, белки, жиры).

Хлоропласты

Хлоропласты по форме напоминают двояковыпуклую линзу размером 5 — 10 мкм и содержат зеленый пигмент хлорофилл. Стенка хлоропласта образована двумя мембранами. Внутри находится бесструктурное содержимое – строма. Строма пронизана системой параллельно расположенных элементарных мембран, являющихся продолжением внутренней мембраны и называемых тилакоидами стромы. В отдельных участках несколько тилакоидов, лежащих друг над другом, образуют грану – замкнутую полость диаметром около 0,3 мкм (тилакоиды гран). В мембранах тилакоидов стромы и гран содержится хлорофилл и другие пигменты, где и протекает световая фаза фотосинтеза, а в строме – темновая. В строме хлоропластов имеется автономная система синтеза белков (ДНК, разные виды РНК и рибосомы).

Основные функции хлоропластов: фотосинтез и синтез специфических белков.

Клеточный центр

Кгеточный центр (центросома) расположен вблизи ядра и состоит из двух мелких гранул центриолей, окруженных лучистой сферой (центросферой). С помощью электронного микроскопа установлено, что каждая центриоль представляет собой цилиндрическое тельце длиной 0,3 — 0‚5 мкм и диаметром 0,15 мкм, состоящее из 27 микротрубочек, сгруппированных по три в 9 групп. Функции центросомы: образование полюсов и веретена деления при митозе и мейозе.

Вакуоли и органоиды движения

Вакуоли представляют собой участки гиалоплазмы растительных клеток и протистов, ограниченные элементарной мембраной. У растений они содержат клеточный сок и поддерживают тургорное давление. Вакуоли протистов подразделяют на пищеварительные и сократительные. Органоиды движения клеток представлены жгутиками и ресничками. Они содержат по 20 микротрубочек, образующих 9 пар по периферии и две одиночные, расположенные в центре. Жгутики и реснички покрыты элементарной мембраной. У основания органоидов движения расположены базальные тельца, образующие микротрубочки. Реснички и жгутики служат для передвижения бактерий, протистов, ресничных червей и сперматозоидов. Реснички мерцательного эпителия дыхательных путей освобождают их от попавших частиц.

Источник

Современная клеточная теория включает следующие положения:
1. Все живые организмы состоят из клеток. Клетка – структурная, функциональная единица живого, основная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого;
2. Клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны (гомологичны) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ.
3. Размножение клеток происходит путём их деления, и каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки.
4. В сложных многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемым ими функциям и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые тесно взаимосвязаны и подчинены нервным и гуморальным системам регуляции.
5. Клеточное строение организмов – свидетельство того, что все живые организмы имеют единое происхождение.

Современная клеточная теория включает следующие положения:
1. Все живые организмы состоят из клеток. Клетка – структурная, функциональная единица живого, основная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого;
2. Клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны (гомологичны) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ.
3. Размножение клеток происходит путём их деления, и каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки.
4. В сложных многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемым ими функциям и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые тесно взаимосвязаны и подчинены нервным и гуморальным системам регуляции.
5. Клеточное строение организмов – свидетельство того, что все живые организмы имеют единое происхождение.

Источник

Естествознание. 10 класс

Клетка – структурная единица живого

Клетка как структурная основа живых организмов

Необходимо запомнить

Клетка представляет собой структурно-функциональную единицу живого организма, которая способна к обмену веществом, информацией и энергией с окружающей средой и делению. Клетка осуществляет передачу генетической информации следующим поколениями путём самовоспроизведения.

Современная клеточная теория, как и любая другая научная теория – это синтез данных об объекте исследования, то есть – живой клетке. Основоположниками клеточной теории являются немецкие исследователи М. Шлейден и Т. Шванн (1839 г.).

Основными положениями клеточной теории стали следующие:

1. Все организмы (за исключением вирусов) состоят из клеток, которые способны к обмену с внешней средой веществом, энергией, информацией.

2. Клетка является элементарной структурной, функциональной и генетической (информационной) единицей всего живого.

3. Клетка – это также и единица размножения, роста и развития живого организма.

4. В многоклеточных организмах клетки дифференцированы по функциям и строению и составляют ткани, составляющие органы и системы органов.

5. Клетка – это элементарная, открытая живая система, которая способна к саморегуляции, самовоспроизведению и восстановлению.

6. Клетки возникают только из клеток (уточнение Р. Вирхова в 1858 г.).

Клетки очень разнообразны по размерам, форме, строению, функциям. Размеры клеток варьируют от 5 до 200 мкм.

Клетка – это система биополимеров, которая содержит ядро, цитоплазму и органеллы, находящиеся в ней. Клетка ограничена клеточной мембраной (плазмалеммой) от внешней среды. Плазмалемма позволяет осуществлять транспорт веществ между клеткой и внешней средой, взаимодействовать с близлежащими клетками и межклеточным веществом.

В клетке расположено ядро, как правило, округлой или яйцевидной формы (в некоторых клетках, например, лейкоцитах, оно может быть палочковидным), где хранится генетическая информация (ДНК). Сверху ядро покрыто ядерной оболочкой, состоящей из внешней и внутренней мембраны. Внутри ядра находится нуклеоплазма – гелеобразное вещество, хроматин и ядрышко. Клетка – носитель генетической информации.

Клеточные органеллы – это постоянные части клетки, имеющие установившуюся структуру и выполняющие определённые функции. Основные органеллы клетки – это рибосомы, лизосомы, комплекс Гольджи эндоплазматическая сеть, митохондрии, клеточный центр.

Интерактивная 3-D модель клетки

Значение клеток

Клетка может являться как отдельным организмом – одноклеточным (например, инфузория туфелька, амёба и т. д.), так и структурной единицей многоклеточного организма, в котором выполняет такие функции, как: усвоение и расщепление поступающих извне в клетку веществ с извлечением энергии для поддержания жизнедеятельности, синтез биополимеров, рост организма – путём увеличения числа клеток, размножение – путём соединения половых клеток.

Клетки могут перемещать значительные объёмы веществ через мембрану, что осуществляется в ходе таких процессов как фагоцитоз (в случае поглощения твёрдых тел) и пиноцитоз (в случае поглощения жидких тел). В общем виде в ходе этих процессов клетка приближается к субстрату, изгибается вокруг него и охватывает мембраной в пузырек, где, при взаимодействии с лизосомами – особыми органеллами, содержащими ферменты, происходит расщепление и «переваривание» субстрата. Например, клетки крови лейкоциты (белые кровяные тельца, фагоциты), поглощают проникающие через рану бактерии, фагоцитируют («пожирают») их и, погибая, образуют гной. В этой связи, можно выделить ещё одну функцию клеток – защитную.

Клетки обладают раздражимостью (т. е. способностью реагировать на внешние воздействия) и размножаются делением.

Источник