Сообщение на тему разнообразие клеток и их строение

Обновлено: 17.05.2024

В человеческом организме находятся клетки, различающиеся по своей специализации. Всего таких специализаций клеток насчитывается примерно 200. Но вне зависимости от типа, все клетки выполняют одну и ту же функцию: поддержание собственной работоспособности для обеспечения жизнедеятельности организма.

Клетки по своей форме разнообразны. Они могут быть настолько мелкими, что для того, чтобы их увидеть, понадобиться микроскоп.

В 17 веке человек впервые смог рассмотреть клетку в обычный световой микроскоп. И сделал это английский натуралист Р. Гук. Современные электронные микроскопы позволяют увидеть не только размеры и формы клеток, но и внутреннюю их структуру.

Разнообразие форм клеток

Какой формы бывают клетки и от чего это зависит?

Форма, а также размер и продолжительность каждой клетки определяются ее функциональными свойствами.

Для нервных клеток характерны аксоны — они передают нервные сигналы. Благодаря гибкой мембране происходит уплощение лейкоцитов, когда они проходят через тонкие поры в капиллярах. Сперматозоиды с хвостом могут беспрепятственно передвигаться по гениталиям. В зависимости от силы сокращений, мышечные клетки способны изменять длину.

Функции клеток определяют их форму и размеры. Вот только некоторые формы клеток:

овальная, округлая (у яйцеклеток);
дискообразная (у эритроцитов);
яйцевидная;
спиральная;
призматическая;
веретеновидная (мышечные клетки);
цилиндрическая и кубическая (эпителиальные клетки);
звездчатая (нервные клетки);
палочкообразная и др.

К примеру, эритроциты (кровяные клетки) имеют форму вогнутого с обеих сторон диска. У нейронов (нервных клеток) есть один длинный отросток и несколько коротких. Жировые клетки имеют округлую форму, а мышечные — форму волокон.

Клетки бывают паренхимными и прозенхимными — исходя из формы.

Паренхимные клетки отличаются одинаковыми размерами во всех направлениях в пространстве. Примечательно, что их длина не превышает толщину больше, чем в три раза. Размеры паренхимных клеток варьируются в пределах 10-500 мкм и больше.

Прозенхимные клетки являются удлиненными. Их длина всегда больше толщины: в три раза. В большинстве случаев у этих клеток наблюдаются заостренные концы и толстые, чаще всего одревеснелые оболочки. Такие клетки обычно служат основой для проводящих и механических тканей растений. Длина таких клеток — от 1 до 100 мкм.

Выделяют 2 типа клеток:

Прокариотические. У них нет оформленного ядра.
Эукариотические. Это клетки с ядром.

Клетки эукариот имеют подтипы: клетки простейших и многоклеточных.

Важно, что клетки тканей растений и животных имеют отличия: в форме, размерах, функциях и особенностях организации.

Форма клетки определяет функции, которые она выполняет:

функция эритроцитов заключается в транспортировке кислорода в организме;
нервные клетки осуществляют проведение сигнала от органов в мозг, а также соответствующих команд в обратном направлении;
длинным мышечным клеткам свойственно сокращаться и расслабляться — это обеспечивает телу движение;
жировые клетки содержат запас питательных веществ;
почти все клетки могут образовывать из аминокислот белки, используемые для нормальной жизнедеятельности организмов.

Все растительные и животные организмы имеют клеточное происхождение и строение.

Клетка — элементарная биологическая система. По этой причине она выступает главной структурно-функциональной единицей живых организмов. Исключение — вирусы как неклеточные формы жизни.

Основные признаки жизни находят проявление на клеточном уровне. Это и обмен веществ и энергии, и способность размножаться, и сохранение и передача наследственной информации потомкам, и др.

Некоторые клетки существуют в виде самостоятельных элементарных биологических систем. Речь идет об одноклеточных организмах — простейших, к которым относятся жгутиковые, инфузории, споровики. Простейшие в основном обитают в водоемах и участвуют в процессе их самоочищения. Кроме того, они являются кормовой базой рыб.

Остальные клетки составляют многоклеточные организмы. В этих организмах они обеспечивают взаимодействие между клетками, тканями и органами при участии регуляторных механизмов (например, нейрогуморальной регуляции).

Клеточные формы жизни делятся с учетом составляющих их клеток на два подцарства:

Прокариоты (безъядерные). Они отличаются простым строением и более ранним возникновением.
Эукариоты (ядерные). У них строение сложнее, и возникли они позже.

Организация клеток живых организмов основывается на единых структурных принципах, несмотря на многообразие форм. Микроскопические исследования показывают, что основные структурные элементы клетки — ядро, цитоплазма и клеточная оболочка.

Специфика размеров клеток

Клетка — это универсальная структурная и функциональная единица живых организмов.

Клетке свойственны все признаки живого, она способна к саморегуляции, самовоспроизведению и развитию.

В организме некоторых водорослей насчитывается всего одна клетка, в то время как гигантские секвойи состоят из миллиарда клеток.

По возрасту растения можно определить, живые у него клетки или мертвые. Размер клеток растения очень маленький. Но, к примеру, клетки запасной паренхимы отдельных растений видны без каких-либо дополнительных устройств.

Клетки — строительный материал органов живых организмов. Получается, что у них клеточное строение, поэтому каждая клетка — очень маленькая, но часть организма.

Клетки находятся рядом одна с другой: их соединяет особенное межклеточное вещество, содержащееся между оболочек соседних клеток. Клетки разъединяются, когда разрушается междуклеточное вещество.

Довольно частое явление — закругление живых клеток всех органов во время роста. В ходе такого закругления в некоторых местах их оболочки отходят друг от друга. Соответственно, в этих местах происходит разрушение межклеточного вещества. В результате образуются междуклеточники, в которых находится воздух. Соединение сети междуклеточников с окружающим растение воздухом осуществляется с помощью особенных междуклеточников, расположенных на поверхности органов.

Организм здорового человека содержит примерно 200 видов клеток: они различаются по размерам, форме, функциям и особенностям организации.

Размер и масса клеток, как можно догадаться, тоже различается.

Размеры клеток находятся в промежутке между 0,1 — 0,25 мкм (такой размер встречается у отдельных бактерий) и 155 мм (это размер страусиного яйца в скорлупе). Что касается диаметра эукариотических клеток, то он составляет 10-100 мкм.

Клетки человеческого организма имеют размеры от 3-4 мкм (отдельные клетки лейкоцитов) до 150 см (это нервная клетка вместе с отростками).

Наиболее частый размер клеток — от 10 до 100 мкм. Реже встречаются клетки размером 1-10 мкм — такие наблюдаются у арбузной мякоти, цитрусовых, железистых клеток отдельных моллюсков. Совсем редкий размер клеток — 10-20 см: такие размеры свойственны гигантским яйцеклеткам птиц (пингвинам, страусам, гусям и др).

Клетка является основной структурной и функциональной единицей жизни. Клетки могут существовать и как самостоятельные одноклеточные организмы (бактерии, простейшие), и как строительный материал тканей многоклеточных организмов.

Новые клетки образуются путем деления клеток, существовавших ранее. Представление о клетке появилось в XVII в., а затем была сформулирована клеточная теория. Ученые выяснили, что клетки всех организмов сходны по химическому составу и состоят из сходных структур.

Разнообразие клеток

Клетки очень разнообразны по форме: они бывают шаровые, звездчатые, прямоугольные, веретенообразные. Отдельной клеткой является и мельчайшая бактерия, и яйцо страуса, достигающее 15 см в диаметре. Нервные клетки имеют отростки длиной до 1 м, а клетки, образующие сосуды растений, могут достигать длины в несколько метров.

Различна и продолжительность жизни клеток: одни живут лишь несколько суток, а другие столько же, сколько существует составляемый ими организм. По наиболее важным особенностям строения клетки все существующие на Земле организмы делятся на 2 группы: эукариоты и прокариоты. В клетках эукариот есть ядро, а в клетках прокариот (к ним относятся бактерии) обособленного ядра нет. Считается, что прокариоты первыми появились на Земле, а от них произошли эукариоты.

Строение клетки

Строение клетки растистельной (сверху) и животной (снизу): 1 — цитоплазматическая мембрана; 2 — центриоли; 3 — микротрубочки; 4 — белковые волокна (микрофиламенты); 5 — митохондрии; 6 — аппарат Гольджи; 7 — эндоплазматическая сеть гладкая; 8 — эндоплазматическая сеть шероховатая; 9 — ядро; 10 — хлоропласты; 11 — вакуоли; 12 — клеточная стенка; 13 — ресничка; 14 — лизосомы

Внутреннее строение и набор химических компонентов в клетках весьма разнообразны и зависят от принадлежности к той или иной группе организмов, условий существования, специализации. Но можно выделить и сходные элементы этих сложных систем.

Снаружи клетка покрыта полупроницаемой оболочкой (мембраной), которая регулирует поступление в клетку одних веществ и выход из нее других. Клетки растений имеют еще и целлюлозную клеточную стенку. Внутри оболочки содержится цитоплазма, представляющая собой сложный раствор белков и клеточные структуры — органеллы.

Внутри клетки находится система мембран — цитоплазматическая сеть, особенно развитая в клетках, синтезирующих большое количество белков (например, в различных железах).

Лизосомы — это органеллы, содержащие ферменты, расщепляющие белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты.

Вакуоли — полости в цитоплазме, окруженные мембраной и заполненные жидкостью. Особенно велики вакуоли в клетках растений, там они могут занимать большую часть объема клетки.

Центриоли — органеллы, участвующие в процессе деления клетки. Две центриоли, расположенные под прямым углом друг к другу, образуют клеточный центр. При делении две пары центриолей расходятся к разным полюсам клетки.

Пластиды — органеллы растительных клеток. Хромопласты содержат пигменты, придающие окраску цветкам, плодам и другим частям растений. Хлоропласты содержат зеленый пигмент — хлорофилл, осуществляющий процесс фотосинтеза.

Функции клетки

В многоклеточном организме клетки приобретают различия, специализируясь на выполнении какой-либо определенной функции. Например, организм позвоночных животных состоит из клеток примерно 200 различных специализаций. Существуют нервные клетки, клетки крови, мышечные и другие клетки, различные по форме и свойствам.

Иногда в функции клетки входит ее гибель, как происходит с клетками эпидермиса (кожи). Некоторые животные имеют специализированные стрекательные клетки, внутри которых есть скрученная полая нить с острыми зубчиками. Распрямляясь, нить вонзается в тело врага или жертвы, впрыскивая в него яд.

Код раздела ЕГЭ: 2.2. Многообразие клеток. Прокариотические и эукариотические клетки. Сравнительная характеристика клеток растений животных, бактерий, грибов.

Подавляющее большинство известных на сегодняшний день живых организмов (растения, животные, грибы и бактерии) имеет клеточное строение. Форма клеток может быть округлой, цилиндрической, кубической, призматической, дисковидной, веретеновидной, звездчатой и др.

Несмотря на все разнообразие клеток, общий план строения для них един: все они содержат наследственную информацию, погруженную в цитоплазму, и окружающую клетку плазматическую мембрану. Снаружи от мембраны у клетки может быть еще клеточная стенка, состоящая из различных веществ, которая служит для защиты клетки и является своего рода ее внешним скелетом.

Прокариоты и эукариоты

В настоящее время различают два основных типа организации клеток: прокариотические и эукариотические.

Прокариотическая клетка не имеет ядра, ее наследственная информация не отделена от цитоплазмы мембранами. Область цитоплазмы, в которой хранится наследственная информация в прокариотической клетке, называют нуклеоидом. Прокариотами являются бактерии.

Эукариотическая клетка — клетка, в которой хотя бы на одной из стадий развития имеется ядро — специальная структура, в которой находится ДНК. К эукариотическим организмам относят растения, животные и грибы.

Размеры прокариотических клеток, как правило, на порядок меньше, чем размеры эукариотических. Большинство прокариот является одноклеточными организмами, а эукариоты — многоклеточными.

Сравнительная характеристика строения клеток растений, животных, бактерий и грибов

Кроме характерных для прокариот и эукариот особенностей, клетки растений, животных, грибов и бактерий обладают еще целым рядом особенностей. Так, клетки растений содержат специфические органоиды — хлоропласты, которые обусловливают их способность к фотосинтезу, тогда как у остальных организмов эти органоиды не встречаются.

Растительные клетки, как правило, содержат крупные вакуоли, наполненные клеточным соком. В клетках животных, грибов и бактерий они также встречаются, но имеют совершенно иное происхождение и выполняют другие функции. Основным запасным веществом, встречающимся в виде твердых включений, у растений является крахмал, у животных и грибов — гликоген, а у бактерий — волютин.

Еще одним отличительным признаком этих групп организмов является организация поверхностного аппарата: у клеток животных организмов клеточная стенка отсутствует, их плазматическая мембрана покрыта лишь тонким гликокаликсом, тогда как у всех остальных она есть. Это целиком объяснимо, поскольку способ питания животных связан с захватом пищевых частиц в процессе фагоцитоза, а наличие клеточной стенки лишило бы их данной возможности. Химическая природа вещества, входящего в состав клеточной стенки, неодинакова у различных групп живых организмов: если у растений это целлюлоза, то у грибов — хитин, а у бактерий — муреин.

Бактериальные клетки имеют следующие характерные для них структуры — плотную клеточную стенку, клеточную мембрану, одну кольцевую хромосому, расположенную в нуклеотиде, рибосомы, мезосомы (внутренние клеточные мембраны), жгутики и клеточные включения в виде жировых капель и гранул полисахаридов. В этих клетках нет многих органоидов, характерных для эукариотических растительных, животных и грибных клеток. По способу питания бактерии делятся на автотрофов, хемотрофов и гетеротрофов.

Клетки растений содержат характерные только для них пластиды — хлоропласты, лейкопласты и хромопласты; они окружены плотной клеточной стенкой из целлюлозы, а также имеют вакуоли с клеточным соком. Все зеленые растения относятся к автотрофным организмам.

У клеток животных нет плотных клеточных стенок. Они окружены клеточной мембраной, через которую происходит обмен веществ с окружающей средой.

Клетки грибов покрыты клеточной стенкой, отличающейся по химическому составу от клеточных стенок растений. Она содержит в качестве основных компонентов хитин, полисахариды, белки и жиры. Запасным веществом клеток грибов и животных является гликоген.

Многообразие клеток

Одноклеточным организмам свойственно выполнение функций целого организма. В данную категорию относят:

бактерий;
грибы;
водоросли;
простейших животных.

В многоклеточных структурах клеткам свойственна специализация выполняемых функций, за счет чего последние могут формировать ткани и органы.

Клеточные структуры обладают различными формами:

звезда (нейрон);
сфера (яйцеклетка);
цилиндр (эпителий);
куб (эпителий);
веретено (мышечное волокно);
диск (эритроцит);
призма (коньюктива глаза).

А лейкоциты крови вообще лишены постоянной формы! Параметры размера клеток разняться в диапазоне 0,2-100 мкм.

Основными структурными единицами строения клеток являются:

Цитоплазма – полужидкое содержимое клетки, в которой расположены внутриклеточные структуры.
Органоиды – обязательные клеточные компоненты, имеющие постоянную форму и выполняющие жизненно важные функции.
Мембрана – оболочка клетки, образованная двойным слоем фосфолипидов, пронизанным белковыми комплексами.

Прокариоты и эукариоты

Наличие оформленного ядра в клетке определяет ее отношение к следующим группам:

прокариотические (лишены ядерной оболочки);
эукариотические (имеют оформленное ядро).

Оформленное оболочкой ядерное вещество погружено в цитоплазму, включающую в себя постоянные клеточные компоненты (органоиды) и основное содержимое (гиалоплазму). Помимо них, внутри клеточных структур имеются включения, представляющие собой исчезающие и вновь появляющиеся составляющие, играющие выделительную и запасающую функции.

У прокариот нет оформленного ядра, поэтому их генетическую информацию называют нуклеоидом. Цитоплазма таких клеточных структур содержит рибосомы. Все бактерии являются прокариотами.

Эукариотам свойственно наличие оформленного ядра - специальной структуры, содержащей молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). В цитоплазме таких организмов много органоидов, имеющих немембранное и мембранное строение. Эукариотические клетки свойственны животным, человеку, грибам и растениям. Клетки эукариот крупнее соответствующих структур у прокариот.

Сравнительная характеристика клеток растений, животных бактерий и грибов

Если сравнить между собой бактериальную, грибную, растительную и животную клетки, то можно найти в их строении ряд характерных особенностей.

Бактериальная клетка
- Снаружи такая структура покрыта муреиновой оболочкой с многочисленными ворсинками, которой нет у других живых организмов. Роль основного запасного вещества у таких структур выполняют молекулы волютина или гликогена.
Грибная клетка
- Молекулы гликогена выполняют роль запасного вещества у грибов, а наружной стенкой является оболочка, содержащая хитин. В редких случаях такая структура может содержать вакуоли с клеточным соком.
Растительная клетка
- Основным отличием таких структур является наличие хлоропластов, обусловливающих протекание фотосинтеза. Внутри растительных клеток большую часть цитоплазмы занимают заполненные клеточным соком объемные вакуоли. В качестве основного запасного вещества у растений выступает полисахарид - крахмал. Дополнительную прочность структурным звеньям растений придает покрывающая плазматическую мембрану клеточная стенка, состоящая их целлюлозных волокон.
Животная клетка
- Клетки животных лишены клеточной стенки, сверху их покрывает тонкий гликокаликс. Такая особенность связана со способом питания данных организмов (фагоцитарный захват). Внутри таких клеток имеются различные вакуоли – сократительные (удаление избытка воды и вредных продуктов обмена веществ) и пищеварительные (переваривание пищи).

Анализируя приведенные особенности строения клеток разных организмов, можно сделать вывод об их питании. Так, наличие в клетках растений хлорофилла, делает их автотрофами (синтезируют сами необходимые органические соединения), а его отсутствие – гетеротрофами (получают органические соединения в готовом виде). К гетеротрофам относят все остальные живые организмы. Часть бактерий способна к автотрофному питанию (хемосинтез), только этот способ несколько отличается от такового у растений.

Читайте также: