Что представляют собой организмы какие они бывают по клеточному строению 5 класс кратко биология
Обновлено: 30.06.2024
Химический состав живых организмов можно выразить в двух видах: атомный и молекулярный. Атомный (элементный) состав показывает соотношение атомов элементов, входящих в живые организмы. Молекулярный (вещественный) состав отражает соотношение молекул веществ.
Химические элементы входят в состав клеток в виде ионов и молекул неорганических и органических веществ. Важнейшие неорганические вещества в клетке — вода и минеральные соли, важнейшие органические вещества — углеводы, липиды , белки и нуклеиновые кислоты .
Вода — преобладающий компонент всех живых организмов. Среднее содержание воды в клетках большинства живых организмов составляет около 70 %.
Минеральные соли в водном растворе клетки диссоциируют на катионы и анионы. Наиболее важные катионы — К+, Са2+, Mg2+, Na+, NHJ, анионы — Cl-, SO2-, HPO2-, H2PO-, НСО-, NO-.
Углеводы — органические соединения, состоящие из одной или многих молекул простых сахаров. Содержание углеводов в животных клетках составляет 1—5 %, а в некоторых клетках растений достигает 70 %.
Липиды — жиры и жироподобные органические соединения, практически нерастворимые в воде. Их содержание в разных клетках сильно варьирует: от 2—3 до 50—90% в клетках семян растений и жировой ткани животных.
Белки — это биологические гетерополимеры, мономерами которых являются аминокислоты. В образовании белков участвует только 20 аминокислот . Они называются фундаментальными, или основными. Некоторые из аминокислот не синтезируются в организмах животных и человека и должны поступать с растительной пищей (они называются незаменимыми).
Нуклеиновые кислоты . Существует два типа нуклеиновых кислот : ДНК и РНК . Нуклеиновые кислоты — полимеры, мономерами которых служат нуклеотиды.
Строение клетки
Становление клеточной теории
Основные положения клеточной теории
- Клетка является структурной единицей всего живого. Все живые организмы состоят из клеток (исключение составляют вирусы).
- Клетка является функциональной единицей всего живого. Клетка проявляет весь комплекс жизненных функций.
- Клетка является единицей развития всего живого. Новые клетки образуются только в результате деления исходной (материнской) клетки.
- Клетка является генетической единицей всего живого. В хромосомах клетки содержится информация о развитии всего организма .
- Клетки всех организмов сходны по химическому составу, строению и функциям.
Типы клеточной организации
Среди живых организмов только вирусы не имеют клеточного строения. Все остальные организмы представлены клеточными формами жизни. Различают два типа клеточной организации: прокариотический и эукариотический. К прокариотам относятся бактерии, к эукариотам — растения, грибы и животные.
Прокариотические клетки устроены сравнительно просто. Они не имеют ядра , область расположения ДНК в цитоплазме называется нуклеоидом, единственная молекула ДНК кольцевая и не связана с белками, клетки меньше эукариотических, в состав клеточной стенки входит гликопептид – муреин, мембранные органеллы отсутствуют, их функции выполняют впячивания плазматической мембраны , рибосомы мелкие, микротрубочки отсутствуют, поэтому цитоплазма неподвижна, а реснички и жгутики имеют особую структуру.
Эукариотические клетки имеют ядро , в котором находятся хромосомы – линейные молекулы ДНК, связанные с белками, в цитоплазме расположены различные мембранные органеллы.
Растительные клетки отличаются наличием толстой целлюлозной клеточной стенки, пластид , крупной центральной вакуоли, смещающей ядро к периферии. Клеточный центр высших растений не содержит центриоли. Запасным углеводом является крахмал.
Клетки грибов имеют клеточную оболочку, содержащую хитин , в цитоплазме имеется центральная вакуоль , отсутствуют пластиды. Только у некоторых грибов в клеточном центре встречается центриоль . Главным резервным углеводом является гликоген .
Животные клетки имеют, как правило, тонкую клеточную стенку , не содержат пластид и центральной вакуоли, для клеточного центра характерна центриоль. Запасным углеводом является гликоген.
Строение эукариотической клетки
Типичная эукариотическая клетка состоит из трех компонентов: оболочки, цитоплазмы и ядра.
Клеточная оболочка
Снаружи клетка окружена оболочкой, основу которой составляет плазматическая мембрана , или плазмалемма , имеющая типичное строение и толщину 7,5 нм.
Клеточная оболочка выполняет важные и весьма разнообразные функции: определяет и поддерживает форму клетки; защищает клетку от механических воздействий проникновения повреждающих биологических агентов; осуществляет рецепцию многих молекулярных сигналов (например, гормонов); ограничивает внутреннее содержимое клетки; регулирует обмен веществ между клеткой и окружающей средой , обеспечивая постоянство внутриклеточного состава; участвует в формировании межклеточных контактов и различного рода специфических выпячивании цитоплазмы (микроворсинок, ресничек, жгутиков).
Углеродный компонент в мембране животных клеток называется гликокаликсом.
Обмен веществ между клеткой и окружающей ее средой происходит постоянно. Механизмы транспорта веществ в клетку и из нее зависят от размеров транспортируемых частиц. Малые молекулы и ионы транспортируются клеткой непосредственно через мембрану в форме активного и пассивного транспорта .
В зависимости от вида и направления различают эндоцитоз и экзоцитоз .
Поглощение и выделение твердых и крупных частиц получило соответственно названия фагоцитоз и обратный фагоцитоз, жидких или растворенных частичек – пиноцитоз и обратный пиноцитоз.
Цитоплазма
Цитоплазма представляет собой внутреннее содержимое клетки и состоит из гиалоплазмы и находящихся в нем разнообразных внутриклеточных структур.
Гиалоплазма (матрикс) – это водный раствор неорганических и органических веществ, способный изменять свою вязкость и находящиеся в постоянном движении. Способность к движению или, течению цитоплазмы, называют циклозом.
Матрикс – это активная среда, в которой протекают многие физические и химические процессы и которая объединяет все элементы клетки в единую систему.
Цитоплазматические структуры клетки представлены включениями и органоидами. Включения – относительно непостоянные, встречающиеся в клетках некоторых типов в определенные моменты жизнедеятельности, например, в качестве запаса питательных веществ (зерна крахмала, белков, капли гликогена) или продуктов подлежащих выделению из клетки. Органоиды – постоянные и обязательные компоненты большинства клеток, имеющим специфическую структуру и выполняющим жизненно важную функцию.
К мембранным органоидам эукариотической клетки относят эндоплазматическую сеть , аппарат Гольджи , митохондрии, лизосомы, пластиды.
Эндоплазматическая сеть . Вся внутренняя зона цитоплазмы заполнена многочисленными мелкими каналами и полостями, стенки которых представляют собой мембраны, сходные по своей структуре с плазматической мембраной . Эти каналы ветвятся, соединяются друг с другом и образуют сеть, получившую название эндоплазматической сети .
Эндоплазматическая сеть неоднородна по своему строению. Известны два ее типа – гранулярная и гладкая. На мембранах каналов и полостей гранулярной сети располагается множество мелких округлых телец – рибосом , которые придают мембранам шероховатый вид . Мембраны гладкой эндоплазматической сети не несут рибосом на своей поверхности.
Эндоплазматическая сеть выполняет много разнообразных функций. Основная функция гранулярной эндоплазматической сети – участие в синтезе белка , который осуществляется в рибосомах.
На мембранах гладкой эндоплазматической сети происходит синтез липидов и углеводов. Все эти продукты синтеза накапливаются н каналах и полостях, а затем транспортируются к различным органоидам клетки, где потребляются или накапливаются в цитоплазме в качестве клеточных включений. Эндоплазматическая сеть связывает между собой основные органоиды клетки.
Аппарат Гольджи
Во многих клетках животных, например в нервных, он имеет форму сложной сети, расположенной вокруг ядра. В клетках растений и простейших аппарат Гольджи представлен отдельными тельцами серповидной или палочковидной формы. Строение этого органоида сходно в клетках растительных и животных организмов, несмотря на разнообразие его формы.
В состав аппарата Гольджи входят: полости, ограниченные мембранами и расположенные группами (по 5-10); крупные и мелкие пузырьки, расположенные на концах полостей. Все эти элементы составляют единый комплекс.
Аппарат Гольджи выполняет много важных функций. По каналам эндоплазматической сети к нему транспортируются продукты синтетической деятельности клетки – белки, углеводы и жиры. Все эти вещества сначала накапливаются, а затем в виде крупных и мелких пузырьков поступают в цитоплазму и либо используются в самой клетке в процессе ее жизнедеятельности, либо выводятся из нее и используются в организме. Например, в клетках поджелудочной железы млекопитающих синтезируются пищеварительные ферменты, которые накапливаются в полостях органоида. Затем образуются пузырьки, наполненные ферментами. Они выводятся из клеток в проток поджелудочной железы, откуда перетекают в полость кишечника. Еще одна важная функция этого органоида заключается в том, что на его мембранах происходит синтез жиров и углеводов (полисахаридов), которые используются в клетке и которые входят в состав мембран. Благодаря деятельности аппарата Гольджи происходят обновление и рост плазматической мембраны.
Митохондрии
Новые митохондрии образуются делением уже существующих в клетке митохондрий.
Лизосомы
Представляют собой небольшие округлые тельца. От Цитоплазмы каждая лизосома отграничена мембраной. Внутри лизосомы находятся ферменты, расщепляющие белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты.
К пищевой частице, поступившей в цитоплазму, подходят лизосомы, сливаются с ней, и образуется одна пищеварительная вакуоль, внутри которой находится пищевая частица, окруженная ферментами лизосом . Вещества, образовавшиеся в результате переваривания пищевой частицы, поступают в цитоплазму и используются клеткой.
Обладая способностью к активному перевариванию пищевых веществ, лизосомы участвуют в удалении отмирающих в процессе жизнедеятельности частей клеток, целых клеток и органов. Образование новых лизосом происходит в клетке постоянно. Ферменты, содержащиеся в лизосомах, как и всякие другие белки синтезируются на рибосомах цитоплазмы. Затем эти ферменты поступают по каналам эндоплазматической сети к аппарату Гольджи , в полостях которого формируются лизосомы. В таком виде лизосомы поступают в цитоплазму.
Пластиды
В цитоплазме клеток всех растений находятся пластиды. В клетках животных пластиды отсутствуют. Различают три основных типа пластид: зеленые – хлоропласты; красные, оранжевые и желтые – хромопласты ; бесцветные – лейкопласты .
Обязательными для большинства клеток являются также органоиды, не имеющие мембранного строения. К ним относятся рибосомы, микрофиламенты, микротрубочки, клеточный центр .
Рибосомы. Рибосомы обнаружены в клетках всех организмов. Это микроскопические тельца округлой формы диаметром 15-20 нм. Каждая рибосома состоит из двух неодинаковых по размерам частиц, малой и большой.
В одной клетке содержится много тысяч рибосом, они располагаются либо на мембранах гранулярной эндоплазматической сети, либо свободно лежат в цитоплазме. В состав рибосом входят белки и РНК. Функция рибосом – это синтез белка . Синтез белка – сложный процесс, который осуществляется не одной рибосомой, а целой группой, включающей до нескольких десятков объединенных рибосом. Такую группу рибосом называют полисомой. Синтезированные белки сначала накапливаются в каналах и полостях эндоплазматической сети, а затем транспортируются к органоидам и участкам клетки, где они потребляются. Эндоплазматическая сеть и рибосомы, расположенные на ее мембранах, представляют собой единый аппарат биосинтеза и транспортировки белков.
Микротрубочки и микрофиламенты
Нитевидные структуры, состоящие из различных сократительных белков и обуславливающие двигательные функции клетки. Микротрубочки имеют вид полых цилиндров, стенки которых состоят из белков – тубулинов. Микрофиламенты представляют собой очень тонкие, длинные, нитевидные структуры, состоящие из актина и миозина.
Микротрубочки и микрофиламенты пронизывают всю цитоплазму клетки, формируя её цитоскелет , обуславливают циклоз, внутриклеточные перемещения органелл , расхождение хромосом при делении ядерного материала и т.д.
Клеточный центр ( центросома ). В клетках животных вблизи ядра находится органоид , который называют клеточным центром . Основную часть клеточного центра составляют два маленьких тельца – центриоли, расположенные в небольшом участке уплотненной цитоплазмы. Каждая центриоль имеет форму цилиндра длиной до 1 мкм. Центриоли играют важную роль при делении клетки; они участвуют в образовании веретена деления .
В процессе эволюций разные клетки приспосабливались к обитанию в различных условиях и выполнению специфических функции. Это требовало наличия в них особых органоидах, которые называют специализированными в отличие от рассмотренных выше органоидов общего назначения. К их числу относят сократительные вакуоли простейших, миофибриллы мышечного волокна, нейрофибриллы и синаптические пузырьки нервных клеток, микроворсинки эпителиальных клеток, реснички и жгутики некоторых простейших.
Ядро – наиболее важный компонент эукариотических клеток. Большинство клеток имеют одно ядро, но встречаются и многоядерные клетки (у ряда простейших, в скелетных мышцах позвоночных). Некоторые высоко специализированные клетки утрачивают ядра ( эритроциты млекопитающих, например).
Ядро, как правило, имеет шаровидную или овальную форму, реже может быть сегментированным или веретеновидном. В состав ядра входят ядерная оболочка и кариоплазма , содержащая хроматин (хромосомы) и ядрышки.
Ядерная оболочка образована двумя мембранами (наружной и внутренней) и содержит многочисленные поры, через которые между ядром и цитоплазмой происходит обмен различными веществами.
Кариоплазма ( нуклеоплазма ) представляет собой желеобразный раствор, в котором находятся разнообразные белки, нуклеотиды, ионы, а также хромосомы и ядрышко .
Ядрышко – небольшое округлое тельце, интенсивно окрашивающееся и обнаруживающееся в ядрах неделящихся клеток. Функция ядрышка – синтез рРНК и соединение их с белками, т.е. сборка субчастиц рибосом.
Хроматин – специфически окрашивающиеся некоторыми красителями глыбки, гранулы и нитчатые структуры, образованные молекулами ДНК в комплексе с белками. Различные участки молекул ДНК в составе хроматина обладает разной степенью спирализации, а потому различаются интенсивностью окраски и характером генетической активности. Хроматин представляет собой форму существования генетического материала в не делящихся клетках и обеспечивает возможность удвоение и реализации заключенной в нем информации. В процессе деления клеток происходит спирализация ДНК и хроматиновые структуры образуют хромосомы.
Хромосомы – плотные, интенсивно окрашивающиеся структуры, которые являются единицами морфологической организации генетического материала и обеспечивают его точное распределение при делении клетки.
Число хромосом в клетках каждого биологического вида постоянно. Обычно в ядрах клеток тела (соматических) хромосомы представлены парами, в половых клетках они не парны. Одинарный набор хромосом в половых клетках называют гаплоидным (n), набор хромосом в соматических клетках диплоидным (2n). Хромосомы разных организмов различаются размерами и формой.
Диплоидный набор хромосом клеток конкретного вида живых организмов, характеризующийся числом, величиной и формой хромосом, называют кариотипом. В хромосомном наборе соматических клеток парные хромосомы называют гомологичными, хромосомы из разных пар – негомологичными. Гомологичные хромосомы одинаковы по размерам, форме, составу (одна унаследована от материнского, другая – от отцовского организма). Хромосомы в составе кариотипа делят также на аутосомы , или неполовые хромосомы, одинаковые у особей мужского и женского, и гетерохромосомы, или половые хромосомы, участвующие в определении пола и различающиеся у самцов и самок. Кариотип человека представлен 46 хромосомами (23 пары): 44 аутосомы и 2 половые хромосомы (у женского пола две одинаковые X-хромосомы, у мужского – X- и Y- хромосомы).
Ядро осуществляет хранение и реализацию генетической информации , управление процессом биосинтеза белка , а через белки – всеми другими процессами жизнедеятельности. Ядро участвует в репликации и распределении наследственной информации между дочерними клетками, а следовательно, и в регуляции клеточного деления и процессов развития организма.
Организм — основная форма жизни в биологии — представляет собой биологическую систему, включающую функционирующие как одно целое и взаимосвязанные части.
У любого организма можно обнаружить такие признаки живого как рост, развитие, размножение, раздражительность, наследственность, изменчивость.
Основная и прогрессивная форма жизни на Земле — организмы с клеточным строением.
Клетка — элементарная живая система — лежит в основе развития и строения животных и растительных организмов. Она является наиболее мелкой структурой, границей делимости организма и, при этом, обладает всеми признаками, которые есть у целого организма.
Клетка — простейшая живая система, у которой есть способности к самовоспроизведению, самообновлению и саморегуляции.
Нельзя говорить о тождественности и идентичности клеток, образующих живой организм. Однако можно утверждать про единый принцип строения и наличие общих признаков, что подтверждает единство происхождения всех живых организмов и единообразие органического мира.
Есть 2 системы, характерные клеткам, обеспечивающие их жизнедеятельность:
- Первая система отвечает за рост, развитие и размножение клетки. Она включает в себя структуры, отвечающие за репликацию ДНК, синтез РНК и белков.
- Вторая система отвечает за обеспечение процессов синтеза веществ в клетке и другие варианты физиологической деятельности.
Отмечается тесное взаимодействие обеих систем.
Живые клетки берут из окружающей среды воду и различные питательные элементы. Также они способны менять свою структуру и процессы жизнедеятельности (адаптироваться) — как ответ на внешние раздражители.
В основе разных по происхождению клеток лежат элементы, у которых наблюдаются сходства на различных уровнях: атомарном (H, O, N, С и др), молекулярном (нуклеиновые кислоты, белки и др), надмолекулярном (органоиды и надмембранные структуры).
Кроме перечисленных, у клеток имеются и другие общие свойства. Все они объединены единством жизненных химических процессов, таких как дыхание, синтез макромолекул (белки, АТФ, нуклеиновые кислоты, ферменты и пр), использование и превращение энергии.
Протекание химических реакций не хаотично, а согласовано и связанно с молекулярными структурами клетки.
Типичная клетка состоит из ядра, плазматической мембраны, цитоплазмы с различными органоидами. Растительные клетки также имеют вакуоль, прекрасно сформированную целлюлозную оболочку и различные пластиды.
Клеточные организмы и их жизненные формы
Основная форма жизни — это клеточные организмы. При этом, организмы, населяющие нашу планету, отличаются разнообразием строения. Среди них есть одноклеточные, колониальные и многоклеточные организмы. Важно, что только среди одноклеточных есть прокариоты, а колониальные и многоклеточные являются эукариотами.
Одноклеточные организмы
Самые простые из всех организмов — одноклеточные. Они представлены всеми основными царствами: Растения, Животные, Грибы и Дробянки.
Распространение одноклеточных по жизненным пространствам впечатляет: они обитают в воде, воздухе, почве, а также в телах многоклеточных организмов (в качестве паразитов или симбионтов). Во многом это стало возможным благодаря успешному приспособлению одноклеточных к постоянно меняющимся условиям жизни.
Практически половина живой массы планеты — одноклеточные. Одна часть из них — автотрофы, другая — гетеротрофы.
Довольно простое строение — главная особенность одноклеточных. Их тело — это одна клетка, обладающая всеми признаками целого организма.
Клетка имеет органеллы, которые похожи на органы многоклеточных: они могут выполнять различные функции.
Для одноклеточных характерно быстрое размножение. Если условия благоприятные, за час-два они способным дать одно, два или три поколения. Если условия неблагоприятные, то они образуют споры, покрытые плотной оболочкой: процессы жизнедеятельности в этих спорах практически полностью прекращаются. Но когда благоприятные условия наступают, споры трансформируются в активно функционирующие клетки.
Царство Дробянки включают только прокариотические одноклеточные организмы. Эукариоты встречаются в других царствах. К примеру, среди Растений — это одноклеточные водоросли, среди Животных — простейшие, среди Грибов — одноклеточные грибы.
Единственная клетка одноклеточных организмов отвечает за все его жизненные функции и процессы.
Одноклеточные организмы — бактерии, простейшие (инфузория, амеба, малярийный плазмодий), большинство водорослей (хлорелла, микроцистис, хламидомонада), примитивные грибы (дрожжи, мукор). Большинство одноклеточных — безъядерные (прокариоты). К примеру, бактерии и цианобактерии. Клетки таких организмов вместо ядра содержат генетический его аналог — он диффузно распылен в цитоплазме.
Колониальные организмы
Многие ученые считают колониальные организмы переходными формами жизни — между клеточными формами и многоклеточными.
Простой пример колониальной формы — бактерии, которые в процессе деления образуют колонии. Каждый вид бактерий имеет свою форму колонии. Для них характерен синтез определенных ферментов — с их помощью питательные вещества используются более эффективно. В случае неблагоприятных условий, клетки колоний формируют споры, которые являются гарантией их выживания.
Колонии способны образовывать и зеленые водоросли. К примеру, колониальная зеленая водоросль вольвокс. Она напоминает многоклеточных организм. Ее жгутики бьются согласованно, благодаря чему обеспечивается направленное движение колонии. Репродуктивные клетки, ответственные за размножение, находятся с одной стороны колонии. Внутри материнской колонии они образуют дочерние колонии, в последующем отделяющиеся для самостоятельного существования.
Многоклеточные организмы
У многоклеточных организмов, в сравнении с одноклеточными, полно преимуществ. Одно из них — возможность использования недоступных единичной клетке ресурсов окружающей среды.
Множество клеток, образующих ткани и органы, дают возможность дереву достигать больших размеров: корни обеспечивают организм водным и минеральным питанием, а листья — органическим веществом.
Тело многоклеточного организма образует совокупность множества клеток. Группы клеток имеют специализацию относительно выполнения жизненно важных функций — это ткани. Комплексы тканей формируют органы, которые, в свою очередь, осуществляя совместную слаженную деятельность, представляют систему органов. Из систем органов, которые связаны друг с другом функционально, образуется организм.
В многоклеточном организме особенности строения и распределение функций можно посмотреть на примере определенных тканей:
- у животных это нервная, эпителиальная, мышечная и соединительная;
- у растений это проводящая, покровная, образующая и ассимилирующая (фотосинтезирующая).
Образование клеточных сообществ у растений повышает эффективность их неподвижного существования. Группы клеток у животных сформированы так, чтобы организм, активно двигаясь, без проблем находил пищу или осуществлял другие функции. Группы животных клеток тесно связаны и формируют системы, тесно взаимодействующие между собой.
Ткани и органы позволяют многоклеточному организму эффективнее добывать пищу и осваивать новые места для жизни.
Раздел ОГЭ: 2.1. Клеточное строение организмов как доказательство их родства, единства живой природы. …
Раздел ЕГЭ: 2.1. … Клеточное строение организмов как доказательство их родства, единства живой природы.
Клеточная теория утверждает, что все живые организмы состоят из клеток. Клетка — это та минимальная структура живого, которая обладает всеми жизненными свойствами — способностью к обмену веществ, росту, развитию, передаче генетической информации, саморегуляции и самообновлению.
Клетки всех организмов обладают сходными чертами строения. Однако клетки отличаются друг от друга по своим размерам, форме и функциям. Яйцо страуса и икринка лягушки состоят из одной клетки. Мышечные клетки обладают сократимостью, а нервные клетки проводят нервные импульсы. Различия в строении клеток во многом зависят от функций, которые они выполняют в организмах. Чем сложнее устроен организм, тем более разнообразны по своему строению и функциям его клетки. Каждый вид клеток имеет определенные размеры и форму. Сходство в строении клеток различных организмов, общность их основных свойств подтверждают общность их происхождения и позволяют сделать вывод о единстве органического мира, является доказательством родства живой природы.
Клеточный состав и строение клеток разных живых организмов
Живые и неживые тела построены из атомов, образующих молекулы определённых веществ. В состав тел неживой природы входит более 100 элементов периодической системы Д. И. Менделеева. Практически все они встречаются и в живых организмах, но в различных количествах и соотношениях. Тем не менее биологическая роль многих элементов пока ещё не установлена.
Живая природа отличается от неживой прежде всего по составляющим их веществам. Так, например, живые организмы состоят в основном из воды, а их функции и процессы жизнедеятельности определяются органическими соединениями (химическими веществами, основой которых является цепочка из атомов углерода). Важнейшие из последних у живых организмов — белки, липиды, углеводы и нуклеиновые кислоты . Каждый из этих типов соединений выполняет множество функций.
Наследственная информация хранится и реализуется благодаря нуклеиновым кислотам. Например, белки, липиды и углеводы являются строительными материалами клеточных структур, играют роль запасных веществ. Большинство химических реакций в клетках осуществляется прежде всего под контролем и с участием белков-ферментов. Этот класс веществ выполняет также и защитные функции.
В составе различных организмов обнаруживаются одни и те же органические вещества. Практически во всех клетках можно обнаружить глюкозу, основа оболочек любых клеток построена из фосфолипидов, белки всех живых существ построены только из 20 типов аминокислот, а нуклеиновые кислоты — из 4 типов нуклеотидов и т. п. АТФ — нуклеотид, который благодаря сложному строению и наличию специфических связей выполняет в клетках всех живых организмов роль накопителя энергии. Такая общность состава является доказательством общности происхождения всех живых организмов.
Что такое увеличительные приборы, и зачем они нам нужны?
Известно, что клетка является элементарной структурной и функциональной единицей строения всего живого. Клетки - это своеобразные кирпичи, из которых построены тела живых. Существуют как многоклеточные организмы, так и одноклеточные, состоящие всего лишь из одной клетки.
Клетка живая и способна к самостоятельному обмену веществ, размножению и развитию. Но как же увидеть эту клетку?
Визуально исследовать микроорганизмы и клетки можно только с помощью специальных оптических приборов.
Самым простым и примитивным оптическим прибором является лупа. Ее устройство очень простое - состоит она из двояковыпуклой линзы и оправы. Двояковыпуклой называют линзу, проведя ось симметрии через которую, боковины линзы будут выбирать и с одной, и с другой стороны.
Такие лупы способны увеличивать изображение максимум в 20 раз, что достаточно мало, чтобы разглядеть внутреннее строение клеток. Однако с помощью таких луп хорошего качества можно разглядеть форму клеток.
Чтобы изучить строение клетки более детально, увидеть ядро и другие органоиды клетки, необходимо воспользоваться микроскопом. Первый микроскоп изобрел Ганс Янсен 1590 году. Этот микроскоп был доработан, и в 1665 году Роберт Гук исследовал кору пробкового дерева с помощью усовершенствованного устройства с увеличением в 30 раз. Он обнаружил для себя, что кора на самом деле не цельная, а состоит из ячеек, которые он позже назвал клетками.
Перейдем непосредственно к устройству современного микроскопа, который даёт увеличение до 4000 раз. Обычно в школе используется световой микроскоп с увеличением максимум 400-800 раз.
Давайте познакомился со строением этого микроскопа.
Он состоит из трех основных частей: осветительная часть микроскопа, оптическая часть и механическая часть.
Механическая часть микроскопа состоит из таких частей, как тубус, в котором расположена система линз, штатив (место, куда прикрепляется все остальные компоненты микроскопа), предметный столик, основание.
К осветительной части микроскопа относится диафрагма (она помогает контролировать количество света, попадающего через осветительную систему к отверстию, на котором расположен микропрепарат), конденсор (он собирает световой пучок и направляет его конкретно на препарат), осветительная система (диодные лампы или зеркало в более примитивных и простых микроскопах)
Оптическая система состоит в основном из систем линз. Первая из них называется окуляр (окуляр с греческого языка означает глаз, это та область, через которую мы смотрим непосредственно в объектив), система линз и объектив (он направлен на объект и обеспечивает увеличение).
Чтобы узнать общую степень увеличения микроскопа нужно степень увеличения окуляра умножить на степень увеличения объектива. Данные значения обычно написаны непосредственно на корпусе прибора.
Препарат на предметном столике удерживается с помощью специальных держателей.
Строение микроскопа достаточно сложное, но основную функцию по увеличению выполняют два компонента оптической системы - окуляр и объектив.
Строение клетки. Клетки прокариоты.
Клетка - это элементарная структурная и функциональная единица строения всего живого. Все клетки живых организмов делятся на два основных типа - это прокариотические клетки и эукариотические клетки.
Эукариотические клетки более совершенны, они имеют ядро. Такие клетки имеют три царства живых организмов - это грибы растения и животные.
Клетка прокариот имеет мембрану, которая ограничивает клетку от окружающей его внешней среды. Клетка прокариот также имеет внутреннее содержимое цитоплазму. Цитоплазма - это вязкое студенистое вещество, в котором располагаются все жизненно важные органоиды клетки.
Органоиды - это органы клетки: рибосомы, митохондрии, пластиды и т.д. В клетках прокариот нет мембранноограниченных органоидов.
Рибосомы - это маленькие образование или органоиды клетки, которые необходимы для синтеза белка. Из белков построены тела живых организмов и непосредственно сами клетки, поэтому это очень важный органоид.
Также у клеток бактерий есть еще и клеточная стенка, состоящая из углеводов и сахаров.
Внутри бактериальной клетки расположена наследственная информация. Она заложена в клетке в виде молекулы ДНК.
ДНК в таких клетках не имеет начала и не имеет конца - она кольцевая.
ДНК несет в себе функцию хранения и передачи наследственной информации, а также реализации данной информации в процессе жизнедеятельности клетки. Информация из ДНК считывается с помощью специальных систем клетки, и затем по этой информации синтезируются белки на рибосомах.
Для того чтобы синтезировать вещества клетке необходима энергия.
В клетках для получения энергии используются молекулы АТФ. Молекула АТФ -это единица клетки, которая необходима для синтеза различных соединений, и образуются она тоже в результате жизнедеятельности клетки с помощью специального органоида.
На самом деле у прокариотических клеток этот органоид не сильно развит. У эукариотов такой органоид называется митохондрия. У клеток прокариот роль митохондрии выполняет часть внутренней мембраны (мезосома).
Очень важным компонентом прокариотической клетки является жгутик. Он имеется не у всех бактерий. Он есть у многих бактерий и необходим для движения данных клеток.
Строение клетки. Клетки эукариоты.
Рассмотрим строение эукариотической клетки на примере растительной клетки. Растительная клетка относится к типичным эукариотическим клеткам и устроена довольно сложно даже относительно таких клеток, как клетки животных и грибов.
Снаружи растительная клетка окружена цитоплазматической мембраной, которая вдобавок еще защищена клеточной стенкой. Клеточная стенка выполняет опорную и защитную функцию, она состоит из полисахарида под названием целлюлоза.
Бумага, на которой мы пишем, изготавливается именно из этого компонента.
Помимо мембраны и клеточной стенки в клетке растений имеется цитоплазма. Цитоплазма выполняет транспортную и связующую функции. Она связывает различные органоидов внутри клетки между собой.
Первым делом бросается в глаза округлое ядро в центре клетки. Ядро содержит в себе две мембраны, пронизанные порами. Через эти поры вещества, содержащиеся внутри ядра могут сообщаться с внешней средой и цитоплазмой. Внутри ядра главным компонентом является молекула ДНК. ДНК расположена в специальных носителях (хромосомах). ДНК накручивается на специальные белки и компактно упаковывается внутри ядра. В основном эти хромосомы располагаются ближе к внутренней мембране ядра. Центр ядра относительно свободен.
Основные функции ядра - это хранение и передача наследственной информации, а также реализация этой информации в процессе жизнедеятельности клетки.
С помощью этой информации организм случае может синтезировать необходимые для себя или в целом для организма вещества и углеводы. Чтобы синтез этих веществ прошёл успешно, в клетке имеются энергетические станции - митохондрии.
Помимо митохондрий в клетках растений встречаются очень крупные образования, которые называются эндоплазматической сетью. ЭПС бывает двух основных типов: гладкая и шероховатая.
Шероховатой называется та эндоплазматическая сеть, на поверхности которой находятся рибосомы. Следовательно, функция эндоплазматической сети - это синтез и транспортировка белка, а эндоплазматическая сеть, на которой нет рибосом, называется гладкой, и ее основные функции - это синтез липидов и углеводов, а также их транспортировка к месту упаковки.
Упаковка синтезированных клеткой веществ происходит в специальных полостях или мешочках, от которых отходит система пузырьков, так называемых везикул. Вся эта структура называется аппарат (комплекс) Гольджи. Основная его функция заключается в накоплении, достройке, доработке веществ до нужной консистенции и формы, упаковке и выделении их из клетки. Также аппарат Гольджи служит для синтеза лизосом
Лизосома - это мембранноограниченный пузырек, заполненный ферментом. Фермент - это специальная жидкость, которая способна расщеплять органические соединения в клетке, которые уже не нужны.
Также в растительной клетке находятся крупные вакуоли. В вакуолях содержится клеточный сок (запас питательных веществ и продуктов жизнедеятельности клетки).
В общем такие структуры называются хлоропластами. Они необходимы для фотосинтеза. Ведь отличительной особенностью растительных организмов является то, что растения способны синтезировать органические вещества и органические соединения из энергии солнца и наращивать свою биомассу.
Клетки растений живут, растут, развиваются и увеличиваться в размерах благодаря увеличению вакуолей. В процессе жизнедеятельности клетки накапливаются и синтезируются различные вещества, которые увеличивают вакуоль, что приводит к расширению и увеличению самой клетки.
Признаки живых организмов
Клетки, которые мы рассматривали до этого момента, являются частью живых организмов. Что же такое живые организмы?
Жизнь - это период существования отдельно взятого организма с момента его появления на свет до непосредственно гибели этого организм.
Чем отличается живой объект от неживого?
Например, возьмем живого человека. Он способен разговаривать, думать двигаться, потреблять какую-то пищу, выделяют продукты жизнедеятельности, общаться и так далее. Но это только общее определение. Давайте по пунктам разберем все свойства живых и неживых организмов.
Во-первых, все живые организмы имеют клеточное строение. Все живые организмы построены из маленьких кирпичиков - клеток, и их строение сходно между собой. Строение клетки гриба похоже на строение клетки растения или животного.
Во-вторых, живые организмы отличает способность к росту и развитию, приобретению организмом каких-то определенных свойств и навыков. Живой организм в начале своей жизни может быть совершенно не похож на то, во что он превратится в процессе роста и развития.
Третьей характерной особенностью живых организмов является способность к обмену веществ. Обмен веществ и энергии по-другому называется метаболизмом. Живые организмы способны питаться, они потребляют пищу, это пища внутри тела живого организма расщепляется до простых составляющих. При этом выделяется энергия, часть энергии рассеивается в виде тепла, часть энергия запасается в клетках, а часть энергии расходуется на построение различных органоиды или компонентов, необходимых для жизнедеятельности данного организма как на клеточном уровне, так и на уровне целого организма.
Следующим важным свойством живого организма является способность к раздражимости. Если же мы каким-либо образом будем воздействовать на живой объект, то он как-то отреагирует (начнем защищаться, либо нападет, либо убежит). Вариантов ответной реакции очень много, но всё это является проявлением свойства раздражимости.
Также немаловажным свойством живого является способность к размножению. Все живые организмы размножаются. Если мы возьмем в пример простейший живой организм на уровне клетки, то увидим, размножение у них протекает непосредственно в виде процесса бесполого деления (митоза). Митоз - это простое деление на две части. Если же мы возьмём более сложный организм, например, человека, то размножение у него может быть ещё и половым. Оно будет происходить по принципу мейоза, при котором гаплоидные клетки, содержащие одинарный набор хромосом сливаются, и образуется зигота, из которой формируется взрослое животное или растение.
Деление клетки
Всего существует три основных способа деления клетки:
Амитоз - это очень примитивный способ деления клеток, который встречаются в основном у раковых клеток при злокачественных заболеваниях и у некоторых простейших. Это достаточно редкий способ деления клетки, при котором клетка делится неравномерно на две неравные части с образованием перетяжки. Такое деление протекает очень быстро, минуя все возможные стадии.
Митоз - это процесс непрямого деления клетки, при котором клетка делится через ряд последовательных стадий. Для чего же это нужно? Таким образом делятся в основном соматические клетки организмов, например, клетки кожи, крови и другие клетки.
Познакомиться с одной интересной формулой:
2n2c, где - это число хромосом, а c - это число молекул ДНК.
Запись этой формулы означает, что в клетке содержится одинаковые хромосомы. Хромосома представляет из себя молекула ДНК окруженную белковой оболочкой. В клетке две молекула хромосом, в которых находится по одной молекуле ДНК.
Перед осуществлением митоза количество наследственной информации в клетке удваивается. Почему это происходит? Представляем жизненный цикл клетки. Жизненный цикл клетки растительной клетки с момента её образования или деления до последующего деления, включая этап самого деления. Этап жизни , не включающий период деления клетки называется интерфаза. Во время интерфазы происходит удвоение наследственной информации. Количество хромосом остаётся тем же, но количество ДНК удваивается.
Основная функция митоза - это сохранить количество хромосом в дочерних клетках, чтобы оно было идентичным количеству хромосом в материнской клетке. При митозе происходит сначала удвоения наследственной информации, а затем эта информации делится на две равные части, образуется 2 клетки, идентичные материнской.
Мейоз - это редукционное деление, при котором образуются половые клетки. Половые клетки необходимы для полового размножения организмов, при котором в результате слияния мужской половой клетки (сперматозоида) и женской половой клетки (яйцеклетки) образуется зигота, которая затем дробится и получается полноценный организм.
В процессе мейоза происходит еще одно редукционное деление, которого не было при митозе. Редукционное деление - это уменьшение чего-либо, в данном случае уменьшения количества хромосом. В результате этого деления образуются клетки с одинарным (гаплоидным) набором хромосом.
2n2c => 2n4c => n2c + n2c => (nc+nc) + (nc+nc)
Сегодня мы разобрались тему деление клетки, познакомились с тем что существует 3 основных способа выделения деление клетки при котором обычно соматические клетки кожи крови и так далее и мейоз образование половых клеток в результате которых образуются гаметы то есть сперматозоиды и яйцеклетки после слияния которых образуются уже новый живой организм
Митоз
Давайте постараемся подробнее разобрать принцип деления клетки под названием митоз.
Напомним, митоз - это непрямое деление клетки, при котором сохраняется постоянная набор хромосом в клетке. Это происходит благодаря тому, что наследственный материал в клетке удваивается, зачем клетка делится на две клетки, идентичные материнской.
2n2c => 2n4c => 2n2c + 2n2c
При митозе в дочерней клетке восстанавливается такой же набор хромосом, который был в материнской клетке, там не происходит изменение наследственной информации. В этом заключается основная биологическая роль митоза.
Митоз состоит из четырех стадий.
Первая стадия называется профаза, вторая стадия - метафаза, третья - анафаза, четвёртая стадия носит название телофаза.
Нужно обязательно запомнить эти достаточно сложные названия. Что же протекает в каждую из этих стадий?
Клетки эукариотических организмов (грибы, растения и животные) имеют обособленное оформленное, ядро которое четко видно даже в световой микроскоп. В этом ядре располагается наследственная информация. Наследство информация располагается в виде молекулы ДНК, которые, как правило, находятся около оболочки ядра в свободной форме (хроматин).
На первой стадии наследственный материал конденсируется, утолщается, и наследственная информация преобразуется в плотные укороченные образования, которые уже называются хромосомами.
Также внутри ядра находится ядрышко. Это ядрышко исчезает, растворяется ядерная оболочка и начинает формироваться веретено деления. Начинает формироваться специальный компонент, необходимый для равномерного разделения хромосом внутри ядра клетки.
На втором этапе метофазе из растворенного ядра хромосомы высвобождаются внутрь клетки у клетки. У каждой клетки есть два полюса и экватор, по которому выстраиваются хромосомы.
Во время анафазы веретено деления (специальные белковые нити) прикрепляются к центру хромосом (центромеры) и растаскивает гомологичные хроматиды к полюсам клетки.
На этапе под названием телофаза начинается формирование ядра. Формирование ядра называют кариокинез, образуется перетяжка у клетки, то есть происходит разделение цитоплазмы (цитокинез). В результате этой фазы образуются две клетки, идентичные материнской клетке.
Читайте также: