Все живое на нашей планете состоит из мельчайших «кирпичиков» клеток. Их остатки в возрасте 3,5 миллиарда лет были найдены в Австралии. Однако точное время возникновения ученым установить не удалось.
Клетка (по старославянскому «клеть, вместилище») является биологической единицей строения всех организмов, кроме вирусов и вироидов, которые относятся к внеклеточным формам жизни.
…
Это слово ввел в науку Робин Гук в 1665 году , когда рассматривал под микроскопом часть пробки, состоявший из множества ячеек – клеток. Ученый решил, что они походят на маленькие комнаты, с живущими в них монахами. Впоследствии, с появлением усовершенствованных микроскопов, учение о клеточном строении организма получило дальнейшее развитие.
Немецкий ученый М.Шлейден обнаружил, что во всех растениях всегда присутствует ядро. Его соотечественник Т.Шванн очень удивился, увидев такое же ядро у животных, исследованиями которых занимался. В 1839 году вышла в свет его книга «Микроскопические исследования», вызвавшая революцию в биологии. Основная идея книги звучала так – жизнь сосредоточена в клетках! Данный постулат вошел в учебники под названием «Клеточная теория Шлейдена Шванна », которая стала величайшим открытием в биологии.
Главные положения клеточной теории
- Клетка существует, как единица строения и развития всего живого (кроме вирусов).
- Простые и сложные организмы имеют одинаковое строение и химический состав, способны к обмену информацией , веществами и энергией с окружающей средой .
- В многоклеточных организмах объединены в многочисленные ткани органов и дифференцированы по строению и функциям.
- Являет собой живую систему саморегуляции, самообновления и воспроизведения.
Несмотря на то что клеточные структуры обладают сходным строением, они существенно отличаются по своим формам, размерам и функциям. Размеры их колеблются от 0,1мкм до 100мкм и более. Самой большой является страусиное яйцо ( d =15см).
Раздел биологии, который изучает строение, а также жизнедеятельность клетки, называется цитологией или клеточной биологией.
Биологическая единица является мини-организмом. И этот организм имеет «органы» органоиды, которые были открыты с усилением мощности световых и электронных микроскопов.
Главным органоидом является ядро. Именно по наличию или отсутствию ядра все организмы подразделяются на:
- эукариотические или ядерные (животные, растения, грибы)
- прокариотические или доядерные (бактерии, в том числе и сине-зеленые водоросли, а также археи)
Прокариотическая и эукариотическая клетка: отличие их друг от друга
- Самым главным отличием является отсутствие у прокариотов оформленного ядра. Ядерным аппаратом у доядерных организмов является нуклеоид (участок цитоплазмы, в котором располагается кольцевая хромосома с ДНК). К митозу или мейозу бактерии из-за отсутствия ядра не способны. Размножаются путем деления надвое или почкованием.
- По сравнению с эукариотами прокариоты в десять раз меньше по диаметру и в тысячу раз меньше по объему. Прокариоты имеют более мелкие рибосомы (70 S ) по сравнению с эукариотами (80 S ).
- У доядерных организмов отсутствуют органоиды. Их заменяют мезосомы (выросты плазматической мембраны, похожи на кристы митохондрий). В состав клеточной стенки прокариот входят муреин или пектин (сложные углеводы ), у растений – целлюлоза, у грибов – хитин .
- Прокариоты и эукариоты имеют цитоплазму, плазматическую мембрану и рибосому.
Общее строение
Протопласт отграничен от окружающей среды специальной мембраной или плазмолеммой. Межклеточное вещество, в котором располагаются клетки, обеспечивает их питанием, дыханием и механической прочностью. Изнутри клеточная единица заполнена цитоплазмой, состоящая из прозрачного вещества гиалоплазмы. В цитоплазме располагается ядро (самый главный орган) и различные органоиды, выполняющие свои особые функции.
Основные органоиды и их функции
- Ядро – относится к самому крупному органоиду. Заключена в двухмембранную оболочку, пронизанную ядерными порами (ядерную оболочку ). Содержит одно или несколько ядрышек , хромосомы, ДНК и РНК. Участвует в хранении и передаче наследственной информации .
- Эндоплазматическая сеть – состоит из одной мембраны . Представляет собой систему канальцев и цистерн , связанных между собой , цитоплазматической мембраной и внешней оболочкой ядра. Бывает гладким и шероховатым (гранулярным). Занимает половину объема клетки. Накапливает и транспортирует органические вещества. На гранулярной ЭПС располагаются рибосомы, осуществляющие синтез белка. На гладкой ЭПС происходит синтез углеводов и жиров.
- Аппарат Гольджи – размещается около ядра. Состоит из трубочек, полостей и пузырьков. Накапливает, упаковывает, транспортирует белки, произведенные ЭПС. Также в них происходит синтез полисахаридов. Образует лизосомы.
- Рибосомы – относятся к немембранным органеллам, состоящих из малой и большой субъединиц (по форме напоминают восьмерку). Содержат белок и РНК. Синтезируют белок в клетке.
- Митохондрии – двухмембранные органоиды. Имеют внутреннюю мембрану с множественными складками (кристами) и внешнюю гладкую поверхность. Вырабатывают энергию и хранят наследственную информацию в виде собственной ДНК.
- Лизосомы – одномембранный мешочек округлой формы с ферментами внутри. Осуществляет пищеварение.
- Клеточный центр – состоит из двух центриолей, расположенных парами под углом друг к другу . Принимает участие в делении.
- Пластиды относятся к крупным органеллам. Присутствуют исключительно в растительных организмах.
- Органеллы движения к ним относятся жгутики и реснички. Образуют собой миниатюрные выросты в виде волосков.
Клеточные процессы происходят при помощи питания, дыхания, обмена веществ и размножения.
Отличие строения клетки человека от растительной
Основное отличие заключается в том, что растительные клетки покрыты толстой клеточной стенкой из целлюлозы, расположенные снаружи от мембраны. Клетки животных и человека лишены плотной оболочки, поэтому они легко меняют свою форму.- У растений автотрофное питание, у животных гетеротрофное. Исключением являются растения паразиты. Как и животные они являются гетеротрофами.
- Основной запасной углевод у растений крахмал , у человека и животных гликоген.
- Растительные организмы имеют хлоропласты, содержащие хлорофилл. Именно благодаря им происходит фотосинтез. В строении животной клетки пластиды отсутствуют.
- Форма растительных клеток кубическая или прямоугольная, у животных круглая.
- У растений отсутствуют центриоли и реснички.
Рост растительных организмов происходит за счет поглощения большого количества воды в центральной вакуоли, которая занимает до 90% объема. Животная клетка увеличивается в своих размерах за счет количества клеток. Центральная вакуоль в строении клетки животного отсутствует.
Очень любопытны в этом отношении грибы: они имеют признаки и растительных и животных организмов.
Химическая структура
Клетка состоит из множества химических элементов:
- Углерод, кислород, азот и водород (составляют 98% состава клетки)
- Макроэлементы (кальций, калий, натрий,магний, железо и др. образуют 2%)
- Микроэлементы (йод, цинк, уран и др. – 0, 01% всей клетки).
Все химические элементы существуют и в неживой природе, что указывает на единство природы.
В настоящее время изучение биологии клеток имеет прикладное значение при диагностике заболеваний, так как позволяют изучать патологию на основе мельчайшей живой структуры, способной к функционированию и размножению.