Решебник по биологии 10 класс Беляев | Страница 42

Положения клеточной теории являются одной из основ принципов биологии, согласно которым все живые организмы состоят из клеток и являются единицами жизни. В каждой клетке содержится генетический материал, который необходим для ее жизнедеятельности и для дальнейшей передачи наследственной информации из поколения в поколение. Все клетки обязательно окружены плазматической мембраной, имеют цитоплазму с клеточными органоидами и различными включениями.

Согласно заключениям ученых, первые жизненные формы возникли на Земле около 3,5 – 4 млрд. лет назад. И это были простые одноклеточные организмы, которые способны к самостоятельному поглощению питательных веществ и произведению энергии. Таким образом, можно сделать вывод, что все живые организмы, начиная от простейших одноклеточных микроорганизмов и заканчивая сложными многоклеточными организмами, состоят из клеток, которые имеют общий план строения и функционирование. Это свидетельствует о том, что все живые организмы на Земле произошли от общего предка.

Структура клетки и ее функции обеспечивают жизненный цикл организма, включая его рост и развитие, обмен веществ, размножение и т.д. В состав клетки входит множество компонентов: ядро с генетической информацией (в некоторых клетках), мембрана, цитоплазма, рибосомы, митохондрии и прочие органеллы. И каждая из этих структур выполняет внутри клетки свою строго определенную специфическую функцию.

Все ткани и органы состоят из клеток. Например, клетки кожи защищают организм от внешних факторов, клетки мышц обеспечивают движение, а клетки крови отвечают за транспортировку кислорода и питательных веществ по всему организму. Каждая клетка может расти, делиться, двигаться, реагировать на раздражители и т.д.

Исходя из того, что клетка является структурированным ансамблем биополимеров, который обладает всеми свойствами живого, то можно сделать вывод, что клетка является структурной и функциональной единицей всех живых организмов.

Любая клетка защищена от других клеток или окружающей среды клеточной или плазматической мембраной. Состоит она из белков и липидов. Фосфолипиды в клеточной мембране образуют двойной слой, а белки либо пронизывают, либо погружены в него на разную глубину. Также они могут располагаться на внешней и внутренней поверхности мембраны. Такое строение клеточной мембраны позволяет ей защищать цитоплазму клетки от физических и химических повреждений и обеспечивать возможность контакта и взаимодействия леток в тканях и органах. Также она избирательно обеспечивает транспорт питательных веществ в клетку и выведение из нее конечных продуктов обмена.

Активное поглощение веществ клеткой происходит при помощи специальных белков – пермеаз, которые входят в состав плазматической мембраны. Они обеспечивают избирательный транспорт аминокислот, сахаров, нуклеотидов и прочих веществ в клетку. Также активное поглощение происходит и за счет процессов фагоцитоза и пиноцитоза.

Во время фагоцитоза плазматическая мембрана активно захватывает твердые частички и втягивает их внутрь клетки. Растворенные вещества попадают аналогичным способом – плазматическая мембрана образует впячивание в виде маленького пузырька, куда и попадает жидкость с растворенными в ней веществами. Данный процесс называется пиноцитозом.

Фагоцитоз – это процесс захвата плазматической мембраной твердых частиц и затягивание их внутрь клетки с дальнейшим перевариванием. Для одноклеточных организмов фагоцитоз имеет весомое значение, так как обеспечивает не только питание, но и защиту клетки. Например, для амеб данный процесс является главным способом питания. У протистов фагоцитоз служит для защиты клетки от вирусов и бактерий, так как фагоциты способны уничтожать различные патогены, которые могут проникать внутрь клетки.

Эволюция представлений о строении клетки с XVII по XXI век

Представления о строении клетки эволюционировали с XVII по XXI век. И если сначала это были обычные наблюдения, то потом на их смену пришло использование современных технологий для изучения молекулярной структуры и функций клеток:

1. В XVII веке Роберт Гук и Антони ван Левенгук при помощи микроскопов первыми увидели микроскопические объекты, которые впоследствии назвали «клетками»;

2. В XVIII веке Маттиас Шлейден и Теодор Шванн предположили, что все живые организмы состоят из клеток. В дальнейшем эта информация тала известна, как теория клеток;

3. В XIX веке благодаря развитию микроскопии ученым удалось увидеть внутреннюю структуру клеток. Состоялось открытие ядра, лизосом, митохондрий, аппарата Гольджи и других органелл;

4. В ХХ веке – активное развитие технологий: электронная микроскопия и молекулярная биология, что позволило подробно изучать структуру и функцию молекул, которые являются составляющими клетки. Также было «открытие» ДНК, механизмов транскрипции и трансляции, рибосом и прочих молекулярных органелл. Это дало возможность ученым понять, как функционируют клетки;

5. В XXI веке стремительно развивались технологии, например, геномика и криоэлектронная микроскопия, которые открыли возможности для изучения клеток на более детальном уровне, расширяя имеющиеся знания об их структуре и функциях.

Плазматическая мембрана – это эластичная молекулярная структура, которая состоит из белков и липидов и обеспечивает одновременно и барьер, и избирательную связь между клеткой и внешней средой или внеклеточным пространством.

Фагоцитоз – это процесс, при котором клетки (простейшие или фагоциты – специально предназначенные для этого клетки крови и тканей организма) активно захватывают и поглощают живые и неживые частицы.

Пиноцитоз – это процесс поглощения клеткой более мелких частиц, например, растворенных макромолекул (чаще белков) или их комплексов.

Одноклеточные организмы способны передвигаться разными способами в зависимости от их вида и окружающей их среды. Некоторым одноклеточным организмам, например, амебам, свойственно амебоидное движение, которое осуществляется за счет ложноножек, выдвигающихся из клетки и сжимающихся.

Протисты передвигаются благодаря выделению из клетки тонких, длинных, подобных волокнам структур – клейковинным волокнам. Такое движение называется клейковинное. Многие одноклеточные организмы, в том числе и бактерии, передвигаются за счет ротационного движения жгутика или бактерийного хвостика. Это билиарное движение.

Также есть движение при помощи ресничек. Так передвигаются некоторые протисты и эукариоты, у которых поверхность тела покрыта ресничками. Многое одноклеточные организмы способны передвигаться парциальным движением, которое осуществляется при помощи изменения формы клетки.

Плазмолизом называют процесс, при котором клетка бактерии или растения теряет воду, а ее цитоплазма начинает отходить от клеточной стенки. Данный процесс возможен, если клетка помещена в раствор с более высокой концентрацией растворенных в ней веществ, нежели внутри клетки. Он обратим, так как, если клетку вернуть в более благоприятный для нее раствор, то она снова начнет заполняться водой, а ее цитоплазма вернется к клеточной стенке.