в чем особенность живой клетки
Клетка
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
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.
Ядро — это «центр управления», в нем содержится генетический материал данной клетки — молекулы ДНК, несущие информацию о том, какие вещества должна вырабатывать эта клетка, и руководящие развитием и деятельностью клетки.
Митохондрии — это органеллы овальной формы, окруженные двойной мембраной, внутренняя часть которой образует перегородки. Это «энергетические станции» клетки, в них синтезируется вещество АТФ, являющееся универсальным источником энергии для всех клеточных процессов. В клетке может быть от нескольких единиц до десятков тысяч митохондрий.
Внутри клетки находится система мембран — цитоплазматическая сеть, особенно развитая в клетках, синтезирующих большое количество белков (например, в различных железах).
Белки синтезируются в мелких органеллах — рибосомах, расположенных в цитоплазме свободно или прикрепленных к мембранам цитоплазматической сети. Аппарат Гольджи — это органеллы, похожие на стопки плоских цистерн, ограниченных мембранами. Сюда поступают белки, синтезированные рибосомами, они «упаковываются» в гранулы и затем или используются самой клеткой, или выводятся из нее.
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.
В чем заключаются особенности строения живой клетки
У большинства организмов наблюдается клеточное строение. Особенности живой клетки заключаются в том, что без нее были бы невозможны жизненно важные процессы, в том числе дыхание. Она бывает разной формы — овальной, цилиндрической, шарообразной. Независимо от строения общим является ее состав.
Коротко о структуре
У любого структурного элемента имеются главные функции с точки зрения биологии. Можно привести следующие примеры:
Основное отличие растений в том, что у них имеются вакуоли и пластиды. Входит в их состав и клетчатка. Зато у них нет клеточных центриолей, активно участвующих в процессе деления.
Химическая организация
В химический состав клетки входят микроэлементы. К ним относятся:
Кроме того, в ее составе присутствуют фтор, медь и йод. Последний элемент считается очень важным.
Что касается макроэлементов, то следует перечислить калий, хлор и железо. Относятся к этой подгруппе также натрий, кальций, магний. Органогенами называют кислород, углерод, азот и водород. В список ультрамикроэлементов ученые включают золото, радий и уран.
Из неорганических веществ самой важной считается вода. Она составляет значительную массу клетки и является неотъемлемой частью человеческого зародыша, жирового слоя и головного мозга. С возрастом живой организм постепенно обезвоживается.
Нельзя недооценивать роль жидкости в химических реакциях, происходящих в клеточной структуре. Без нее было бы невозможно растворение ненужных продуктов обмена веществ, последующее их выведение в виде мочи и кала, обеспечение упругости тканей.
Задействована вода и в терморегуляции. Это обуславливается теплоемкостью — потреблением в случае нагревания большого количества энергии, расходуемой для того, чтобы осуществлять разрыв водородных связей.
Участие в жизнедеятельности
Благодаря строению в клетках живых организмов независимо от того, к какому классу они принадлежат, происходят жизненно важные процессы. Схематичное описание приведено в таблице.
| Вид деятельности | Объяснение происходящего |
| Питание | Поступившие компоненты перерабатываются и используются для образования ядра, цитоплазмы. Ингредиенты перемещаются за счет цитоплазматического движения |
| Размножение | Это понятие можно охарактеризовать как увеличение количества молекул. Они делятся надвое. Их возникновение из неживых единиц невозможно |
| Дыхание | Происходит за счет сложных химических реакций, дающих энергию. Внешне выражается поглощением кислорода и выделением углекислого газа. Другими словами, осуществляется газообмен |
Образовавшиеся в результате продукты соединяются с остальными, распадаются и постепенно преобразовываются (это в биологии называется метаболизмом). Именно так организм получает силы для полноценного существования.
Обменные процессы считаются главным проявлением жизнедеятельности. Живые клетки способны расти. Их рост обеспечивается увеличением объема входящей в их состав вакуоли.
Этапы деления
Стадии идут одна за другой. Главную роль играют происходящие в ядре события. Разделенный наследственный материал (хромосомы) расходится к разным концам. После этого делится цитоплазма.
Появившиеся дочерние организмы похожи друг на друга. Приобретают они и признаки своих родителей. Что касается эукариотов, то у них возможно разделение путем митоза и мейоза. В первом случае ядра сохраняют исходное число хромосомных единиц. Осложнения не развиваются, потому что не происходит конъюгация, то есть попарное сближение. Второй способ отличается тем, что уменьшается количество молекул. С его помощью появляются гаметы.
У живых организмов сложное строение. В клетке процессами жизнедеятельности управляют все их составляющие, благодаря которым возможными являются дыхание и питание.
Естествознание.ру
Строение клетки
Жизнь — способ существования одних тел за счет выживания других.
Задумывались ли вы, из чего состоят растения, животные и человек? На первый взгляд все вокруг состоит из крупных деталей — частей тела и органов. На самом деле все живое на планете состоит из микроскопических частиц — клеток. Деревья, звери, человек, микробы — все организмы построены из невидимых глазу «кирпичиков». Собранные воедино, они складываются в целостную систему. Но каждая клетка — отдельный микромир со своими свойствами и функциями.
Когда одной клетки достаточно
До 1665 года человечество не подозревало о существовании клеток. Впервые их обнаружил англичанин Роберт Гук. Он разглядывал через увеличительный прибор кору дуба и заметил, что она состоит из множества ячеек. Позднее выяснилось, что это были мертвые оболочки клеток, полые внутри.
В живых клетках растений, в отличие от мертвых, присутствует вязкое вещество — цитоплазма, в которой плавают ядро и вакуоли — пузырьки с клеточным соком. Взгляните на разрезанный помидор или кусочек арбуза. Вы заметите, что спелая мякоть состоит из мельчайших гранул. Это и есть растительные клетки.
Как вы думаете, все ли живые существа состоят из множества клеток, или порой достаточно и одной, чтобы создание могло полноценно жить, питаться и размножаться? Иногда одной клетки хватает для жизни. На Земле есть ничтожно малые существа — одноклеточные, организм которых состоит из одной-единственной клетки.
В 1675 году голландский ученый Антони ван Левенгук начал рассматривать под микроскопом капельки воды. Он заметил, что жидкость кишит микроскопическими созданиями. Каждое из них могло бы с легкостью проплыть сквозь тонкое игольное ушко. Тела этих крошечных существ состояли из одной клетки. Тем не менее, организмы легко реагировали на свет, тепло, химические вещества и механические раздражители. Они были способны самостоятельно питаться, дышать, размножаться, расти и развиваться.
Однажды Роберт Гук (1635-1703 гг. — английский естествоиспытатель и изобретатель) вел наблюдения на старом микроскопе. Он был в виде полуметровой позолоченной вертикальной трубы. Работать на нем приходилось, согнувшись в три погибели. Гук решил усовершенствовать прибор. Для начала он сделал тубус наклонным. Затем биолог установил перед прибором масляную лампу для лучшего освещения. Потом к нему пришла мысль усилить свет за счет солнечных лучей и сконцентрировать его. Так появился большой стеклянный шар, наполненный водой. За ним была установлена специальная линза. Эта оптическая система в сотни раз усиливала яркость освещения.
Ученые сделали вывод: одноклеточные — такие же живые существа, как, к примеру, слон или человек. С тех пор все живое делится на две группы — одноклеточные и многоклеточные.
Строение клетки
Животные и растительные клетки имеют схожее строение. Внутри клетка заполнена цитоплазмой, в которой «плавают» внутренние компоненты.
Главный орган клетки — ядро, покрытое пористой оболочкой. Сквозь поры в ядро и обратно поступают питательные вещества и отходы. Ядро заполнено соком, в котором находятся ниточки молекул ДНК и ядрышко. Ядро — главнокомандующий, оно управляет всеми процессами внутри клетки и заведует важной генетической информацией.
Помимо ядра, вакуолей и цитоплазмы внутри клетки присутствуют и другие органоиды. И в животных, и в растительных клетках есть вакуоли — пузырьки, заполненные клеточным соком. Они отвечают за хранение питательных веществ, обезвреживание ядов и вывод отходов. Митохондрии — производители энергии. Они помогают клетке дышать, размножаться, расти. Аппарат Гольджи отвечает за производство, хранение и доставку веществ в разные части клетки. Рибосомы в ответе за выработку белка — строительного материала. Лизосомы, мешочки с ферментами, которые ускоряют процессы в организме, переваривают пищу. Пероксисомы тоже содержат ферменты. Они нейтрализуют вредные вещества и разрушают жиры.
У растительных и животных клеток есть и отличия
Клетки бывают крупных размеров. Например, клетка стебля льна достигает 40 мм, а клетка мякоти арбуза — 1 мм. Их видно невооруженным глазом.
Митохондрии и хлоропласты
Все клетки нуждаются в питании, которое они получают при помощи митохондрий и хлоропластов.
Митохондрии производят аденозинтрифосфорную кислоту (АТФ). Это своеобразный аналог батарейки, которая вырабатывает, хранит и распределяет между органоидами энергию. Активные клетки расходуют большое количество энергии, и митохондрий в них много. Если внутренние процессы в клетке протекают вяло, избыток энергии ни к чему. В такой клетке митохондрий мало. Митохондрии могут иметь спиралевидную, округлую, чашевидную и нитевидную формы и даже способны трансформироваться. Они передвигаются внутри клетки. Эти частички словно чувствуют, какая часть клетки остро нуждается в энергии, и спешат именно туда.
Хлоропласты — такие же «энергетические фабрики» в клетках зеленых растений. Они достигают в ширину 2-4 микрометров, в длину — 5-10 микрометров. У зеленых водорослей встречаются хроматофоры — гигантские хлоропласты длиной 50 микрометров. Таких хроматофоров может содержаться всего по одному на клетку.
В хлоропластах содержится пигмент хлорофилл, который окрашивает растения в зеленый цвет и участвует в важнейшем процессе — фотосинтезе. При помощи хлорофилла зеленые растения поглощают солнечный свет и перерабатывают его в органические вещества.
Ядро клетки
Самая первая живая клетка зародилась на планете миллионы лет назад. Ученые до сих пор спорят о том, когда и как она появилась: в воде или на суше, из каких частиц, в каких условиях.
В поиске истины ученые выдвинули две теории происхождения клеток: клеточную и теорию биогенеза. Клеточная теория стала основополагающей. В середине XIX века после долгих исследований немецкие ученые Маттиас Шлейден и Теодор Шванн впервые заявили: абсолютно все живые организмы на Земле состоят из клеток. Так появилась клеточная теория. Немногим позднее Рудольф Вирхов высказал мнение о том, что живая клетка может произойти только от живой клетки, а ее спонтанное появление из неживой материи невозможно. Выходит, жизнь была всегда. Вечно. Это стало главным утверждением биогенеза.
Оказывается, не у каждой клетки есть ядро. Да-да, существуют организмы, способные выжить без этого важнейшего компонента. Исходя из этого, современные ученые выделяют два вида клеток: прокариотические и эукариотические. Названия этих групп произошли от древнегреческого языка. Слово «карио» переводится как ядро, приставка «про» — до, «эу» — хорошо. Значит, прокариоты — это организмы, клетки которых не содержат ядра. К доядерным относятся бактерии, сине-зеленые водоросли и археи — древнейшие одноклеточные.
В целом эукариотические клетки отличаются от прокариотов сложностью своей конструкции. Биологи считают, что прокариоты — предки эукариотов, которые в процессе эволюции начали объединяться, образуя многоклеточные организмы.
Симбиогенез. История о том, как съеденная жертва стала звеном эволюции
Между живой клеткой и большинством высокоупорядоченных небиологических систем, таких как кристалл или снежинка, существует пропасть настолько обширная и абсолютная, как только можно представить»
Майкл Дентон, британско-австралийский биохимик
Миллионы лет назад, когда начала зарождаться жизнь, Землю населяли одноклеточные безъядерные создания. Они жили, питались и размножались. Крупные особи пожирали мелких. Однажды кроха, проглоченная «хищником», выжила внутри его организма и поселилась там. Поскольку внутри одноклеточного прокариота была лишь цитоплазма, кроха прижилась в ней. Спустя годы эволюции съеденные микроскопические организмы превратились в митохондрии и хлоропласты. На самом деле все происходило не так быстро, как может показаться.
Эукариоты образовывались в несколько этапов
Растительные и животные клетки
Все органы животных и растений состоят из клеток. Основными компонентами растительных клеток являются ядро, вязкая жидкость под названием цитоплазма, оболочка, вакуоль и множество других органоидов различного строения и функций. Оболочка покрывает клетку снаружи, под ней находится цитоплазма, а в ней — ядро и одна или несколько вакуолей.
Животная клетка окружена мембраной, которая пропускает одни вещества и задерживает другие. Внутри нее, как и в растительной клетке, находятся цитоплазма и защищенное мембраной ядро, содержащее наследственный материал. В цитоплазме есть маленькие структуры — органоиды, отвечающие за жизнедеятельность клетки.
Многоклеточные организмы, как растительные, так и животные, состоят из множества клеток различных типов, выполняющих разные функции. Эти клетки образуют ткани.
Ткань — это система клеток и неклеточных структур, которые объединены общими функциями, строением и происхождением.
Чем питались первые клетки?
Каким бы странным показался ответ, но первые клетки питались, скорее всего, первичным бульоном, тем, из которого они образовались. Большое количество белков, жиров и аминокислот позволяло клеткам жить и размножаться. Они стали родоначальниками клеток животных. На протяжении миллионов лет запасы продовольствия постепенно сокращались. В результате стали образовываться новые клетки — так называемые продуценты. Они смогли развить способность создавать для себя пищу из окружающего строительного материала, используя энергию Солнца или тепло Земли. Эти клетки положили начало всему растительному миру.
Сходство и различия строения клеток растений и животных
Клетки животных и растений схожи между собой, поскольку они являются эукариотическими клетками, имеющими истинное ядро, которое содержит ДНК и отделено от других клеточных структур ядерной мембраной. Оба типа клеток имеют сходные процессы размножения (деления), которые включают митоз и мейоз.
Животные и растительные клетки получают энергию, используемую ими для роста и поддержания нормального функционирования в процессе клеточного дыхания. Также, характерным для обоих типов клеток является наличие клеточных структур, известных как органеллы, которые специализированы для выполнения конкретных функций, необходимых для нормальной работы. Животные и растительные клетки объединяет наличие ядра, комплекса Гольджи, эндоплазматического ретикулума, рибосом, митохондрий, пероксисом, цитоскелета и клеточной (плазматической) мембраны. Несмотря на схожие характеристики животных и растительных клеток, они также имею множество различий, которые рассмотрены ниже.
Основные различия в клетках животных и растений
Прокариотические клетки
Эукариотические клетки животных и растений также отличаются от прокариотических клеток, таких как бактерии. Прокариоты обычно являются одноклеточными организмами, тогда как животные и растительные клетки обычно многоклеточные. Эукариоты более сложны и больше, чем прокариоты. К клеткам животных и растений относятся многие органеллы, не обнаруженные в прокариотических клетках. Прокариоты не имеют истинного ядра, поскольку ДНК не содержится в мембране, а свернута в области цитоплазмы, называемой нуклеоидом. В то время как животные и растительные клетки размножаются митозом или мейозом, прокариоты чаще всего размножаются с помощью деления или дробления.