Содержание
Современная клеточная теория
Клеточная теория является обобщенным представлением о строении и функционировании клеток как единиц живого, об их размножении и роли в формировании многоклеточных организмов. Она была сформулирована М. Шлейденом и Т. Шванном (1836-1839), и дополнена Р. Вирховым (1858).Основные положения клеточной теории:
- Клетка — единица строения, жизнедеятельности, роста и развития живых организмов. Вне клетки жизни нет.
- Клетка — единая система, состоящая из множества закономерно связанных друг с другом элементов, представляющих собой определенное целостное образование.
- Клетки всех организмов сходны по своему химическому составу, строению и функциям.
- Новые клетки образуются только в результате деления материнских клеток («клетка от клетки»).
- Клетки многоклеточных организмов образуют ткани, из тканей состоят органы. Жизнь организма в целом обусловлена взаимодействием составляющих его клеток.
- Клетки многоклеточных организмов имеют полный набор генов, но отличаются друг от друга тем, что у них работают различные группы генов, следствием чего является морфологическое и функциональное разнообразие клеток — дифференцировка.
История развития знаний о клетке
В истории развития знаний о клетке можно определить важные даты:- 1665 — открытие клетки английским ученым-физиком Р. Гуком.
- 1676 — открытие прокариотической клетки голландским микроскопистом А. ван Левенгуком.
- 1827 — открытие яйцеклетки человека и других млекопитающих русским ученым эмбриологом К.Бэром.
- 1831 — открытие ядра клетки английским ботаником Р. Броуном.
- 1838-1839 — формулировка клеточной теории бельгийским ботаником М. Шлейдером и немецким зоологом Т. Шванном.
- 1858 — дополнение клеточной теории Р. Вирховым положением «клетка от клетки». развитие представлений о клетке продолжается по настоящий день.
Клеточное строение организмов
Все известные живые организмы (растения, животные, грибы и бактерии) имеют клеточное строение. Клетка — элементарная структурно-функциональная единица живого, которой присущи все его проявления. В клетках хранится, перерабатывается и реализуется наследственная информация. Клетка возникла в результате длительной эволюции органического мира. Многоклеточный организм развивается из одной клетки в результате ее деления, в случае гибели одной части организма его целостность может быть восстановлена за счет воспроизведения клеток. Вне клетки невозможны хранение и передача наследственной информации, хранение и перенос энергии с последующим превращением ее в работу. Наконец, разделение функций между клетками в многоклеточном организме обеспечило широкие возможности приспособления организмов к среде обитания и явилось предпосылкой усложнения их организации. Благодаря созданию клеточной теории стало понятно, что клетка является мельчайшей единицей жизни, элементарной живой системой, которой присущи все признаки и свойства живого. Формулировка клеточной теории стала важнейшей предпосылкой развития воззрений на наследственность и изменчивость, так как выявление их природы и присущих им закономерностей неизбежно наводило на мысль об универсальности строения живых организмов. Выявление единства химического состава и плана строения клеток послужило толчком и для развития представлений о происхождении живых организмов и их эволюции.
Кроме того, происхождение многоклеточных организм из единственной клетки в процессе эмбрионального развития стало догмой современной эмбриологии. Познание клетки имеет важнейшее значение для развития большинства биологических наук и медицины. Таким образом, сходство строения клеток всех живых организмов является доказательством единства происхождения всего живого на Земле. Многообразие клеток
Клетки одноклеточных и многоклеточных организмов поражают чрезвычайным разнообразием форм и размеров. Например, организм человека состоит примерно из 200 видов клеток, которые специализируются на выполнении определенных функций и различаются морфологией. Размеры большинства эукариотических клеток варьируют от нескольких до 100 мкм, а прокариотических — от 0,5 до 10 мкм.Прокариотические и эукариотические клетки
Каждая клетка состоит из цитоплазмы, погруженного в нее наследственного аппарата, и отделена от внешней среды плазматической мембраной, или плазмалеммой, не препятствующей процессу обмена веществ и энергии. 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. Цитоплазма представляет собой все содержимое клетки, заполняющее пространство между плазматической мембраной и структурой, содержащей наследственную информацию. Она состоит из основного вещества — гиалоплазмы — и погруженных в нее органоидов и включений.
Органоиды — это постоянные компоненты клетки, выполняющие определенные функции, а включения — возникающие и исчезающие в процессе жизни клетки компоненты, которые выполняют в основном запасающую или выделительную функции. Различают два основных типа организации клеток: прокариотические и эукариотические. Прокариотическая клетка
Прокариотическая клетка не имеет ядра, ее наследственная информация не отделена от цитоплазмы мембранами. Область цитоплазмы, в которой хранится наследственная информация в прокариотической клетке, называют нуклеотидом. В цитоплазме прокариотических клеток встречается один вид органоидов — рибосомы, а окруженные мембранами органоиды отсутствуют. Прокариотами являются бактерии и археи.Эукариотическая клетка
Эукариотическая клетка хотя бы на одной из стадий развития имеет ядро, в котором находится ДНК. Эукариотические клетки характеризуются наличием мембранных органоидов. К эукариотическим организмам относят растения, животные и грибы.Большинство прокариот является одноклеточными организмами, а эукариот — многоклеточными.
Сравнительная характеристика строения клеток растений, животных, бактерий и грибов
Клетки растений, животных, грибов и бактерий обладают рядом особенностей. По способу питания растения и часть бактерий относятся к автотрофам, а животные, грибы и остальные бактерии являются гетеротрофами. Только клетки растений содержат специфические двумембранные органоиды — пластиды, в том числе хлоропласты, которые обусловливают способность к фотосинтезу. В растительных клетках содержатся крупны центральные вакуоли, наполненные клеточным соком. В клетках животных вакуоли пищеварительные и сократительные, у грибов и бактерий встречаются редко. Основным запасным веществом у растений является крахмал, у животных и грибов гликоген, а у бактерий — волютин.
Отличительный признак разных групп организмов — организация поверхностного аппарата. У клеток животных клеточная стенка отсутствует, а плазматическая мембрана покрыта тонким гликокаликсом. У остальных групп есть клеточная стенка. Химическая природа основного вещества клеточной стенки у различных групп живых организмов неодинакова: у растений это целлюлоза, у грибов — хитин, а у бактерий — муреин.
Как долго человечество шло к открытию клетки.