Содержится в клетках растений и животных. Растительная клетка и ее строение

Строение растительной клетки изучает наука - физиология растений. Клетка является основной структурной единицей как растительного , так и животного организма . Она представляет собой наименьшую часть организма, обладающую свойствами живого

Одноклеточные и многоклеточные растения

Есть растения одноклеточные и многоклеточные . К первым относятся некоторые , состоящие только из одной клетки, и в этом случае такая клетка несет в себе все присущие ей функции. Многоклеточные растения представляют собой не простую сумму клеток, а единый организм , в котором они образуют различные ткани и органы, находящиеся во взаимодействии друг с другом.

Структурные элементы растительной клетки

Клетки растений весьма разнообразны как по размерам и форме, так и по выполняемым ими функциям, но в основном состоят из одних и тех же частей. Строение взрослой растительной клетки.

1. - оболочка,
2. - срединная пластинка,
3. - межклетник,
4. - плазмодесмы,
5. - плазмалемма,
6. - тонопласт,
7. - вакуоля,
8. - цитоплазма,
9. - капелька масла,
10. - митохондрия,
11. - хлоропласт,
12. - граны в хлоропласте,
13. - крахмальное зерно в хлоропласте,
14. - ядро,
15. - ядерная оболочка,
16. - ядрышко,
17. - хроматин.

Каждая взрослая живая клетка состоит из:

• оболочки,
• протоплазмы,
• вакуоли.

Оболочка придает растительной клетке определенную форму. Под оболочкой находится протоплазма , обычно плотно прижатая к оболочке. Центральную часть клетки занимает вакуоля , наполненная клеточным соком. У молодых клеток вакуоли нет и протоплазма заполняет всю полость клетки. Рассмотрим подробнее строение растительной клетки, для этого опишем все ее составные части.

Протоплазма

Протоплазма - это живое вещество организма; в ней протекают сложнейшие реакции обмена, характерные для жизни. В протоплазме находится большое количество мембран-пленок, в образовании которых большую роль играют соединения белков с фосфатидами (жироподобными веществами). Благодаря наличию мембран у протоплазмы имеются огромные внутренние поверхности, на которых и протекают процессы адсорбции (поглощения) и десорбции (выделения) веществ и их передвижение, происходящие с большой скоростью. Большое количество мембран, разделяющих содержимое клетки, позволяет различным веществам, находящимся в клетке, не перемешиваться и передвигаться одновременно в противоположных направлениях. Однако физико-химические свойства мембран непостоянны; они непрерывно изменяются в зависимости от внутренних и внешних условий, что дает возможность саморегулирования биохимических процессов.

Химический состав протоплазмы

Химический состав протоплазмы очень сложен. Она состоит из органических и неорганических соединений, находящихся как в коллоидном, так и в растворенном состоянии. Удобным объектом для изучения химического состава протоплазмы является плазмодий фикомицетов, представляющий собой голую, лишенную оболочки протоплазму. Ниже приведен суммарный состав протоплазмы фикомицетов (в % от сухого веса): Водорастворимые органические вещества......................................................... 40,7 Из них: сахара.............................................................................................................. 14,2 белки............................................................................................................................... 22 аминокислоты, органические основания и другие азотные соединения..... 24,3 Не растворимые в воде органические вещества............................................... 55,9 Из них: нуклеопротеиды............................................................................................ 32,2 свободные нуклеиновые кислоты.......................................................................... 2,5 глобулины (простые белки) ....................................................................................... 0,5 липопротеиды............................................................................................................... 4,8 нейтральные жиры...................................................................................................... 6,8 фитостеролы (высокомолекулярные спирты) ....................................................... 3.2 фосфатиды....................................................................................................................... 1,3 другие органические вещества.................................................................................. 4,6 Минеральные вещества............................................................................................... 3,4 Химический состав протоплазмы близок к приведенному выше, но он может изменяться в зависимости от вида, возраста и органа растения. В протоплазме содержится до 80% воды (в протоплазме покоящихся семян - 5-15%). Она пропитывает всю коллоидную систему протоплазмы, являясь ее структурным элементом. В протоплазме все время происходят химические реакции, для протекания которых необходимо, чтобы реагирующие соединения были в растворе.

Цитоплазма

Основной частью протоплазмы является цитоплазма , представляющая собой полужидкое содержимое клетки и заполняющее ее внутреннее пространство. В цитоплазме расположены ядро, пластиды, митохондрии (хондриосомы), рибосомы и аппарат Гольджи. Наружная мембрана цитоплазмы, граничащая с клеточной оболочкой, называется плазмалеммой. Плазмалемма легко пропускает воду и многие ионы, но задерживает крупные молекулы. На границе цитоплазмы с вакуолью тоже образуется мембрана, называемая тонопластом. В цитоплазме расположена эндоплазматическая сеть, представляющая собой систему ветвящихся мембран, соединенных с наружной мембраной. Мембраны эндоплазматической сети образуют каналы и расширения, на поверхности которых и протекают все химические реакции. Важнейшие свойства цитоплазмы - вязкость и эластичность. Вязкость цитоплазмы изменяется в зависимости от температуры: при повышении температуры вязкость уменьшается и, наоборот, при понижении - увеличивается. При большой вязкости обмен веществ в клетке снижается, при малой - возрастает. Эластичность цитоплазмы проявляется в ее способности возвращаться к исходной форме после деформации, что указывает на определенную структуру цитоплазмы. Цитоплазма способна к движению, которое тесно связано с окружающими условиями. Основу движения составляет сократимость белков цитоплазмы клеток. Повышение температуры ускоряет движение цитоплазмы, отсутствие кислорода останавливает его. Вероятно, движение цитоплазмы тесно связано с превращением веществ и энергии в растении. Способность цитоплазмы реагировать на внешние условия и приспосабливаться к ним называется раздражимостью. Наличие раздражимости характеризует живой организм. Ответная реакция цитоплазмы на воздействие температуры, света и влаги требует затраты энергии, которая выделяется в процессе дыхания. Листочки стыдливой мимозы при механическом раздражении быстро складываются, но при частом повторении раздражения перестают на него реагировать; последнее, по-видимому, объясняется недостатком энергии. Раздражимость цитоплазмы- основа всех видов движения и других явлений жизнедеятельности раст.

Ядро

Ядро - важнейший и самый крупный органоид клетки. Размеры ядра зависят от вида растения и состояния клетки (у высших растений в среднем от 5 до 25 мк). Форма ядра чаще всего шаровидная, у вытянутых клеток - овальная. Живая клетка обычно имеет только одно ядро, но у высших растений сильно вытянутые клетки (из которых образуются лубяные волокна) содержат по нескольку ядер. В молодых клетках, не имеющих вакуоли, ядро обычно занимает центральное положение, у взрослых при образовании вакуолей оно отодвигается к периферии. Ядро представляет собой коллоидную систему, но более вязкую, чем цитоплазма. Оно отличается от цитоплазмы и по химическому составу; в ядре содержатся основные и кислые белки и различные ферменты, а также большое количество нуклеиновых кислот, дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). ДНК преобладает в ядре и обычно не содержится в цитоплазме. Ядро отделяется от цитоплазмы тонкой оболочкой, или ядерной мембраной, в которой находятся отверстия - поры. Через поры осуществляется обмен между ядром и цитоплазмой. Под мембраной находится ядерный сок, в который погружены одно или несколько ядрышек и хромосомы. В ядрышке содержатся рибонуклеиновая кислота (РНК), которая принимает участие в синтезе белка, и фосфорсодержащие белки. Ядро принимает участие во всех жизненных процессах клетки; при его удалении клетка отмирает.

Пластиды

Пластиды имеются только в растительных клетках. Они хорошо видны в обычный микроскоп, так как более плотные и иначе преломляют свет, чем цитоплазма. Во взрослой растительной клетке различают 3 типа пластид:

• хлоропласты, имеющие зеленую окраску,
• хромопласты желтые или оранжевые,
• лейкопласты - бесцветные.

Размеры пластид зависят от вида растения и колеблются от 3-4 до 15-30 мк. Лейкопласты обычно мельче хлоропластов и хромопластов.

Митохондрии

Митохондрии встречаются во всех живых клетках и расположены в цитоплазме. Форма их весьма разнообразна и изменчива, размеры 0,2-5 мк. Количество митохондрий в клетке колеблется от десятков до нескольких тысяч. Они более плотны, чем цитоплазма, и имеют иной химический состав; в них содержится 30-40% белка, 28-38% липоидов и 1 - .6% рибонуклеиновой кислоты. Митохондрии передвигаются в клетке вместе с цитоплазмой, но в некоторых клетках, по-видимому, они способны и к самостоятельному движению. Роль митохондрий в обмене веществ клетки очень велика. Митохондрии являются центрами, в которых происходит дыхание и образование макроэргических связей, заключенных в аденозинтрифосфорной кислоте (АТФ) и имеющих большой запас энергии (стр. 70, 94-96). Освобождение и перенос образующейся энергии происходят с участием большого числа ферментов, находящихся в митохондриях.

Аппарат Гольджи

В цитоплазме находится аппарат Гольджи , форма которого различна в разных клетках. Он может быть в виде дисков, палочек, зернышек. Аппарат Гольджи имеет много полостей, окруженных двухслойной оболочкой. Роль его сводится к накоплению и выведению из клетки различных веществ, вырабатываемых клеткой.

Рибосомы

Рибосомы - это субмикроскопические частицы, имеющие форму зернышек размером до 0,015 мк. Рибосомы содержат много белка (до 55%) и богаты рибонуклеиновой кислотой (35%), что составляет 65% всей рибонуклеиновой кислоты (РНК), находящейся в клетке. В рибосомах из аминокислот синтезируются белки, что возможно только при наличии РНК. Рибосомы находятся в цитоплазме, ядре, пластидах и, возможно, в митохондриях. Химический состав органоидов. В настоящее время благодаря созданию центрифуг, имеющих огромную скорость вращения (десятки тысяч оборотов в минуту), можно отделять различные части клетки друг от друга, так как они имеют разный удельный вес. Поэтому стало возможным изучать биохимические свойства каждой части клетки. Для сравнения химического состава органоидов клетки приводим данные (табл. 1).

Химический состав органоидов растительной клетки (в °/о от сухого вещества)

Органоид	Белки	Липоиды	Нуклеиновые кислоты	Примечание
Цитоплазма	80-95	2-3	1-2	Большая часть нуклеиновых кислот - ДНК
Ядра	50-80	8-40	10-30
Пластиды	30-45	20-40	0,5-3,0
Митохондрии	30-40	25-38	1-6
Рибосомы	50-57	3-4	35

Клеточная оболочка

Характерный признак растительной клетки - наличие прочной оболочки, которая придает клетке определенную форму и предохраняет протоплазму от повреждений. Оболочка может расти только при участии протоплазмы. Клеточная оболочка молодых клеток состоит в основном из целлюлозы (клетчатки), гемицеллюлоз и пектиновых веществ. Молекулы целлюлозы имеют вид длинных цепочек, собранных в мицеллы, расположение которых неодинаково у разных клеток. У волокон льна, конопли и других, представляющих собой вытянутые в длину клетки, мицеллы целлюлозы расположены вдоль клетки под некоторым углом. У клеток с одинаковым диаметром мицеллы расположены по всем направлениям в виде сетки. В межмицеллярных пространствах оболочки находится вода. В процессе жизни растительного организма в строении клеточной оболочки могут происходить изменения: оболочка может утолщаться и химически изменяться. Утолщение оболочки идет изнутри за счет жизнедеятельности протоплазмы, причем оно происходит не по всей внутренней поверхности клетки; всегда остаются не утолщенные места - поры, состоящие только из тонкой целлюлозной оболочки. Через поры, расположенные в соседних клетках друг против друга, проходят тончайшие нити цитоплазмы - плазмодесмы, благодаря которым осуществляется обмен между клетками. Однако при очень сильном утолщении оболочек резко затрудняется обмен, в клетке остается очень мало протоплазмы, и такие клетки отмирают, например лубяные волокна льна и конопли. В оболочке клетки могут происходить также химические изменения в зависимости от характера растительной ткани. В покровных тканях - эпидермисе - происходит кутинизация. При этом в межмицеллярных пространствах целлюлозной оболочки накапливается кутин - жироподобное вещество, трудно проницаемое для газов и воды. Однако кутинизация не приводит к отмиранию клеток, так как отложения кутина не захватывают всей поверхности клетки. В клетках покровной ткани кутинизируется только наружная стенка, образуя так называемую кутикулу. В оболочках клеток может также откладываться суберин - пробковое вещество, тоже жироподобное и непроницаемое для воды и газов. Отложение суберина, или опробковение, происходит быстро по всей поверхности оболочки, это нарушает обмен клетки и приводит к ее отмиранию. Может происходить и одревеснение оболочки. В этом случае она пропитывается лигнином, который приводит к остановке роста клетки, а в дальнейшем, при более сильном одревеснении, и к ее отмиранию.

Клеточный сок

Молодая растительная клетка полностью заполнена протоплазмой, но по мере роста клетки в ней появляются вакуоли, заполненные клеточным соком . Вначале вакуоли возникают в большом количестве в виде мелких капелек, затем отдельные вакуоли начинают сливаться в одну центральную и протоплазма оттесняется к стенкам клетки.
Изменения происходящие в растительной клетке при ее росте.

1. - молодая клетка,
2. - образование вакуолей,
3. - слияние вакуолей и оттеснение протоплазмы к оболочке.

Клеточный сок, заполняющий вакуолю, представляет собой водный раствор органических и минеральных веществ. В нем могут находиться сахара, органические и минеральные кислоты и их соли, ферменты, растворимые белки и пигменты. Весьма часто в клеточном соке встречается пигмент антоциан, окраска которого меняется в зависимости от реакции среды.

Клетка - структурная единица живого организма. Как функциональная единица она обладает всеми свойствами живого: дышит, питается, ей свойствен обмен веществ, выделение, раздражимость, деление и самовоспроизведение себе подобных. Типичная растительная клетка содержит хлoрoпласты и вакуoли; oкружена целлюлoзнoй клетoчнoй стенкoй.

Хлоропласты - двумембранные пластиды зелёного цвета (наличие пигмента хлорофилла). Отвечают за процесс фотосинтеза. Кроме хлоропластов, в растительной клетке имеются жёлто-оранжевые или красные пластиды (хромопласты) и бесцветные пластиды (лейкопласты).

Вакуоль - полость, занимающая 70-90 % общего объёма взрослой клетки, отделённая от цитоплазмы мембраной (тонопластом). Для рaстительных клеток хaрaктерно нaличие вaкуоли с клеточным соком, в котором рaстворены соли, сaхaрa, оргaнические кислоты. Вaкуоль регулирует тургор клетки (внутреннее давление).

Цитоплазма - внутренняя среда клетки, бесцветное вязкое образование, находящееся в постоянном движении. Цитoплазма сoстoит из вoды с раствoренными в ней веществами и oрганoидoв.

Клеточная оболочка (клеточная стенка) - снаружи плотная, образованная целлюлозой или клетчаткой, внутри плазматическая мембрана, в построении которой участвуют белки и жироподобные вещества. Ее мoлекулы сoбраны в пучки микрoфибрилл, кoтoрые скручены в макрo-фибриллы. Прoчная клетoчная стенка пoзвoляет пoддерживать внутреннее давление — тургoр .

Ядро - носитель признаков и свойств клетки и всего организма. Ядро отделено от цитоплазмы двухслойной мембраной. В ядре находятся хромосомы и ядрышки. Число хромосом для вида постоянно. Ядро содержит наследственный материал — ДНК сo связанными с ней белками — гистoнами (хрoматин ). Ядро заполнено ядерным соком (кариоплазмой). Ядрo кoнтрoлирует жизнедеятельнoсть клетки. Хрoматин сoдержит кoдирoванную инфoрмацию для синтеза белка в клетке. Вo время деления наследственный материал представлен хрoмoсoмами.

Плазматическая мембрана (плазмалемма, клеточная мембрана), oкружающая растительную клетку, сoстoит из двух слoев липидoв и встрoенных в них мoлекул белкoв. Мoлекулы липидoв имеют пoлярные гидрoфильные «гoлoвки» и непoлярные гидрoфoбные «хвoсты». Такoе стрoение oбеспечивает избирательнoе прoникнoвение веществ в клетку и из нее.

Лизосомы — мембранные тельца, содержащие ферменты внутриклеточного пищеварения . Переваривают вещества, избыточные органеллы (аутофагия) или целые клетки (аутолиз).

Тело высшего растения образовано клетками, которые отличаются друг от друга строением и функцией. Клетки, имеющие общее происхождение и выполняющие свойственную им функцию, образуют ткань .

Жизнедеятельность клетки

1. 1. Движение цитоплазмы осуществляется непрерывно и способствует перемещению питательных веществ и воздуха внутри клетки.
   2. Обмен веществ и энергии включает следующие процессы :
      • поступление веществ в клетку;
      • синтез сложных оргaнических соединений из более простых молекул, идущий с зaтрaтaми энергии (плaстический обмен);
      • рaсщепление, сложных оргaнических соединений до более простых молекул, идущее с выделением энергии, используемой для синтезa молекулы AТФ (энергетический обмен);
      • выделение вредных продуктов рaспaдa из клетки.
   3. Размножение клеток делением .
   4. Рост клеток — увеличение клеток до размеров материнской клетки.
   5. Развитие клеток — возрастные изменения структуры и физиологии клетки.

Схема. Типичная растительная клетка.

На рисунках представлено схематичное и объемное изображение животной и растительной клеток с расположением в них органелл и включений.

Рисунок 10 - Схемы строения животной клетки.

Цитоплазма клетки содержит ряд мельчайших структур, выполняющих разнообразные функции. Эти клеточные структуры, ограниченные мембранами, получили название органелл. Ядро, митохондрии, лизосомы, хлоропласты –это клеточные органеллы. Органеллы могут быть отделены от цитозоля однослойной или двухслойной мембраной.

Главная функция мембраны состоит в том, что через нее движутся различные вещества из клетки в клетку. Таким образом осуществляется обмен веществ между клетками и межклеточным веществом. Также растительная клетка имеет жесткую клеточную стенку над мембраной. Клеточные стенки соседних клеток разделены серединной пластинкой, а для осуществления обмена веществ в клеточных стенках имеется система отверстий – плазмодесм.

На рисунке 11 представлены схемы растительной клетки.

Рисунок 11 – Схемы строения растительной клетки

ИТАК, основные органеллы животной и растительной клетки:

ядро и ядрышко; рибосомы; эндоплазматическая сеть (ЭПС), аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли, митохондрии, пластиды, Клеточный центр (центриоли)

Цитоплазма представляет собой внутреннюю полужидкую среду клеток, ограниченную плазматической мембраной, в которой располагаются ядро и другие органоиды . Важнейшая роль цитоплазмы заключается в объединении всех клеточных структур (компонентов) и обеспечении их химического взаимодействия. Здесь же сосредоточены и разнообразные включения (временные образования) - содержащие нерастворимые отходы обменных процессов и запасные питательные вещества, продукты клеточной деятельности, вакуоли, тончайшие трубочки и нити, образующие скелет клетки. В состав ее входят все виды органических и неорганических веществ. Основное вещество цитоплазмы содержит значительное количество белков и воды. В ней протекают основные процессы обмена веществ, она обеспечивает взаимосвязь ядра и всех органоидов и деятельность клетки как единой целостной живой системы. Цитоплазма постоянно движется, перетекает внутри живой клетки, перемещая вместе с собой различные вещества, включения и органоиды. Это движение называется циклозом.

Ядро - обязательная составная часть клетки эукариот. Оно контролирует и управляет деятельностью клетки, хранит и передаёт генетическую информацию.

Строение ядра одинаково для всех клеток. Ядроклетки обычно имеет размеры от 3 до 10 мкм в диаметре. В нем содержится ДНК, которая вместе с белками - гистонами образует комплексы - хромосомы , видимые в световом микроскопе при делении клетки. Хромосомы (греч. “хрома” - краска, “сома” - тело) несут генетическую информацию о структуре клетки и ее физиологической активности.

Рисунок 12 - Структура ядра клетки

Содержимое ядра отделено от цитоплазмы ядерной оболочкой, состоящей из двух близко расположенных друг к другу мембран, между которыми имеется узкая щель, заполненная полужидким веществом. Время от времени обе мембраны сливаются друг с другом, образуя ядерные поры, через которые происходит обмен различными веществами между ядром и цитоплазмой: из ядра выходят молекулы иРНК и тРНК, участвующие в синтезе различных белков, а входят белки, синтезирующиеся в цитоплазме. Внутреннее содержание ядра составляет ядерный сок - кариоплазма (греч. "karyon" - орех, ядро ореха), ней находится одно или несколько ядрышек и значительное количество белка, РНК и ДНК (99% всей ДНК клетки), из которых образуются хромосомы.

Ядрышко - это место сборки рибосом из рибосомных белков и рибосомных ДНК, синтезируемых в цитоплазме (их может быть одно или несколько). Оно находится внутри ядра, и не имеет собственной мембранной оболочки. Основной функцией является синтез рибосом. В ядрышке локализуются белки, принимающие участие в этих процессах.

Рибосомы - немембранные органеллы. Это - важнейший органоид живой клетки, сферической или слегка эллипсоидной формы, диаметром 15-20 нм, состоящий из большой и малой субъединиц.

Рисунок 13 - Структура и схема рибосомы

Рибосомы обнаружены в клетках всех организмов. В их состав входят белки и РНК. Каждая субъединица состоит из нескольких десятков белков. Белки в рибосоме держатся на каркасе, состоящем из рибосомной РНК.

Рибосомы служат для биосинтеза белка из аминокислот по заданной матрице на основе генетической информации, предоставляемой матричной РНК или мРНК. Также существуют транспортные РНК – тРНК, котрые поставляют необходимые аминокислоты для составления пептидной цепи. Транспортная РНК входит в рибосому, комплементарно связываясь с кодоном мРНК, затем происходит реакция при которой аминокислотные остатки связываются друг с другом, а тРНК удаляется. "Словарь" для перевода с языка нуклеотидов на язык аминокислот называется генетическим кодом.

Рисунок 14 - Схема биосинтеза белка

Иногда этот процесс осуществляется не одной рибосомой, а целой группой рибосом (такую группу называют полисомой).

Рисунок 15 -Полисома

Рибосомы из ядрышка поступают (через поры в ядерной оболочке) на мембраны эндоплазматической сети (ЭПС) - системы соединенных между собой канальцев и полостей различной формы и величины, контактирующей со всеми органоидами клетки.

ЭПС бывают двух видов - шероховатая и гладкая: на шероховатой ЭПС (или гранулярной) располагается множество рибосом, которые осуществляют синтез белков. Рибосомы придают мембранам шероховатый вид.. Мембраны гладкой ЭПС не несут рибосом на своей поверхности, в них располагаются ферменты синтеза и расщепления углеводов и липидов. Гладкая выглядит как система тонких трубочек и цистерн.

рибосомы

Рисунок 16 – Эндоплазматическая сеть а) шероховатая;

б) вверху шероховатая, ниже гладкая ЭПС

Продукты синтеза (белки, жиры и углеводы), образовавшиеся в каналах и полостях ЭПС, транспортируются к аппарату Гольджи.

Комплекс Гольджи – это органоид клетки, основой которого является гладкая мембрана, образующая пакеты уплощённых цистерн,

уложенных в стопку, и крупных и мелких пузырьков, расположенных на концах полостей.

Рисунок 17 – Аппарат Гольджи

Все поступившие в аппарат Гольджи вещества накапливаются, а затем в виде крупных и мелких пузырьков поступают в цитоплазму, к органоидам клетки, где потребляются или выделяются из клетки.

Рисунок 18 – Микрофотография аппарата Гольджи.

Наряду с образованием белков, жиров и углеводов и т.д., ЭПС клетки вырабатывает специфические вещества белковой природы – ферменты, которые, накапливаясь в аппарате Гольджи выделяются в виде лизосом - небольших округлых телец. Лизосомы (греч. “лизео” - растворяю, “сома” - тело) - самые мелкие мембранные образования, представляющие собой пузырьки, диаметром 0,5 мкм, содержат ферменты, расщепляющие белки, углеводы, жиры и нуклеиновые кислоты. Лизосомы участвуют в расщеплении старых “частей” клетки,

целых клеток и отдельных органов. Например, исчезновение хвоста у головастика лягушек происходит под действием ферментов лизосом.

Выделяющиеся из аппарата Гольджи пузырьки с водой движутся к вакуолям.

Вакуоли - мембранным органеллам, являющимся резервуарами воды и растворенных в ней соединений. В растительных клетках на долю вакуолей приходится до 90% объема, а животные клетки имеют временные вакуоли, занимающие не более 5% их объема.

Вакуоли

Рисунок 19 – Вакуоли в клетке

Вакуоли растительных клеток поддерживают тургорное давление и поставляют воду, используемую при фотосинтезе.

ЭПС, аппарат Гольджи, лизосомы и вакуоли составляют систему, отдельные элементы которой могут переходить друг в друга при перестройке и изменении функций мембран.

Рисунок 20 - Система образования и выделения веществ через ЭПС и аппарат Гольджи.

Цитоплазма большинства растительных и животных клеток содержит “энергетические станции” - митохондрии.

Митохондрии имеют палочковидную, нитевидную или шаровидную форму диаметром около 1 мкм и длиной около 7 мкм. Митохондрии (греч. “митос” - нить, “хондрион” - зерно, гранула) хорошо видны в световой микроскоп, имеют наружную гладкую мембрану и внутреннюю мембрану, имеющую многочисленные складки - кристы, в которые встроены ферменты, участвующие в преобразовании энергии питательных веществ, поступающих в клетку, в энергию молекул АТФ. Число крист (лат. “криста” - гребень, вырост) неодинаково в разных митохондриях клеток. Их может быть от нескольких десятков до нескольких сотен и даже тысяч: чем больше энергетических затрат осуществляет данная клетка, тем больше она содержит митохондрий. Внутреннее пространство митохондрий заполнено гомогенным веществом, называемым матриксом. Вещество матрикса более плотное, чем то, которое окружает митохондрию.

В матриксе присутствуют нити ДНК и РНК, а также рибосомы, что обеспечивает митохондриям самовозобновление путем деления. Митохондрии тесно связаны с мембранами эндоплазматической сети, каналы которой часто открываются непосредственно в митохондрии.

Количество митохондрий меняется в процессе индивидуального развития организма (онтогенеза): в молодых растущих и делящихся клетках их значительно больше, чем в стареющих.

Рисунок 21 - Митохондрия

Цитоплазма растительных клеток содержит пластиды , животные клетки их не имеют. Различают три основных типа пластид: лейкопласты, хромопласты и хлоропласты. Они имеют разную окраску. Бесцветные лейкопласты находятся в цитоплазме клеток неокрашенных частей растений: стеблях, корнях, клубнях. Например, их много в клубнях картофеля, в которых накапливаются зерна крахмала. Хромопласты находятся в цитоплазме цветков, плодов, стеблей, листьев. Хромопласты обеспечивают желтую, красную, оранжевую окраску растений. Зеленые хлоропласты содержатся в клетках листьев, стеблей и других частях растения, а также у разнообразных водорослей. Размеры хлоропластов 4-6 мкм, они часто имеют овальную форму. У высших растений в одной клетке содержится несколько десятков хлоропластов.

Рисунок 22 - Пластиды

Зеленые хлоропласты способны переходить в хромопласты - поэтому осенью листья желтеют, а зеленые помидоры краснеют при созревании. Лейкопласты могут переходить в хлоропласты (позеленение клубней картофеля на свету). Таким образом, хлоропласты, хромопласты и лейкопласты способны к взаимному переходу.

Основная функция хлоропластов - фотосинтез, т.е. в хлоропластах на свету осуществляется синтез органических веществ из неорганических за счет преобразования солнечной энергии в энергию молекул АТФ. Хлоропласты высших растений имеют размеры 5-10 мкм и по форме напоминают двояковыпуклую линзу. Каждый хлоропласт окружен двойной мембраной, обладающей избирательной проницаемостью. Снаружи располагается гладкая мембрана, а внутренняя имеет складчатую структуру. Основная структурная единица хлоропласта – тилакоид, плоский двумембранный мешочек, ирающий ведущую роль в процессе фотосинтеза. В мембране тилакоида расположены белки, аналогичные белкам митохондрий, которые участвуют в цепи переноса электоронов. Тилакоиды расположены стопками, напоминающие стопки монет (от 10 до 150) и называемыми гранами. Грана имеет сложное строение: в центре располагается хлорофилл, окруженный слоем белка; затем располагается слой липоидов, снова белок и хлорофилл.

В каждом хлоропласте примерно по 50 гран, расположенных в шахматном порядке. В мембранах, формирующих тилакоиды, содержатся ферменты, улавливающие солнечный свет и синтезирующие АТФ. Внутренняя среда хлоропласта содержит ферменты, синтезирующие органические вещества с использованием энергии АТФ. . Каждый хлоропласт содержит ДНК и рибосомы и способен к автономному делению, как и митохондрии. Зеленый цвет хлоропластов обусловлен содержанием в них пигмента хлорофилла, имеющего сложное химическое строение. В живом и функционирующем хлоропласте содержится до 75 % воды.

Рисунок 23 - Хлоропласт

Размеры, форма митохондрий и хлоропластов, наличие в них двуцепочечной ДНК и собственных рибосом делают их похожими на клетки бактерий. На основании этого сходства существует теория симбиотического происхождения эукариотической клетки, в соответствии с которой полагают, что предки современных митохондрий и хлоропластов были когда-то самостоятельными прокариотическими организмами.

Клеточный центр играет исключительную роль в организации цитоскелета: многочисленные цитоплазматические микроклубочки расходятся от него во все стороны. В центре клеточного центра находятся две центриоли. Каждая центриоль представляет собой цилиндр (длиной 0,3 мкм и диаметром 0,1 мкм), по окружности которого располагается девять триплетов микротрубочек. Центриоли образуют пары, члены которых расположены под прямым углом друг к другу. Перед делением клетки члены пары расходятся к противоположным полюсам и возле каждой из них возникает дочерняя центриоль. От центриолей, расположенных на разных полюсах клетки, протягиваются друг к другу параллельные микротрубочки, образуя митотическое веретено, способствующее равномерному распределению генетического материала между дочерними клетками. Часть нитей веретена прикрепляется к хромосомам. Однако центриоли обнаружены не у всех клеток, имеющих клеточный центр. Нет их и у высших растений.

Рисунок 24 - а) центриоль с 9 триплетами микротрубочек;

б) пара центриолей: 1 - материнская; 2 - дочерняя

Помимо различных органоидов клетка имеет различные включения - непостоянные образования, которые то возникают, то исчезают. Включения являются продуктами метаболизма и локализуются в основном в цитоплазме клетки в виде гранул, зерен, капель и кристаллов. Липоиды откладываются в виде мелких капель, полисахариды - в виде гранул (зерна крахмала, гранулы гликогена); белковые соединения откладываются реже (тоже в виде гранул, есть шарики, палочки, пластинки), они есть в яйцеклетках, печени, в цитоплазме простейших и многих других животных. К клеточным включениям относятся некоторые пигменты (липофуцин, образующийся главным образом при старении организма; липохромы находящиеся в яичниках и надпочечниках; ретинин, входящий в состав зрительного пурпура; гемоглобин крови; меланин кожи и другие пигменты). Еще встречаются секреторные включения, чаще располагающиеся в железистых клетках: они могут быть белковыми, сахарами, липопротеидами и т.д.

6 Питание клетки. Фагоцитоз и пиноцитоз.

Любая живая клетка питается , т.е. захватывает из внешней среды питательные вещества (в виде отдельных молекул или больших групп молекул - пищевых частиц , иногда даже целых клеток меньшего размера), и так или иначе использует эти вещества.

Есть всего два принципиально различных варианта использования питательных веществ.

1. Молекулы питательных веществ можно использовать для построения других молекул, выполняющих в жизни клетки какие-то функции, например, молекул, входящих в состав клеточной мембраны. Этот вариант использования клеткой питательных веществ называется ассимиляцией .

2. Другой вариант – получение энергии, которая при этом выделяется и используется клеткой, например, для передвижения или для захвата новых пищевых частиц. Такой вариант использования веществ называется диссимиляцией .

Для переноса воды и различных ионов в клеточной мембране существуют поры, через которые они пассивно поступают в клетку. Кроме того, существует активный перенос веществ в клетку с помощью специальных белков, входящих в состав плазматической мембраны. Он осуществляется также на основе процессов фагоцитоза и пиноцитоза

Фагоцитоз ("фагос" - "пожиратель", "цитос" - "клетка") - питание клетки сравнительно большими пищевыми частицами (в том числе другими клетками). Общая картина фагоцитоза показана на рис. 9.

Рисунок 9- Фагоцитоз. Пиноцитоз. Рецепторный эндоцитоз

Проплывающая мимо клетки пищевая частица касается мембраны и прилипает к ней. Мембрана под ней прогибается, охватывая частицу со всех сторон. В результате образуется мембранный пузырек с частицей внутри - пищеварительная вакуоль . Она отрывается от мембраны и уплывает вглубь цитоплазмы. Там она сливается с другим пузырьком (первичной лизосомой , отделившимся от комплекса Гольджи. Пузырек - результат этого слияния - называют вторичной лизосомой . После этого пищевая частица начинает растворяться. Минут через 20 внутри вторичной лизосомы виднеются только несколько маленьких бесформенных кусочков, почему-то "не захотевших" растворяться. Затем вторичная лизосома подплывает к мембране клетки и сливается с ней, выбрасывая из клетки наружу эти "кусочки" (рисунок 20).

Другой вариант, гораздо более приемлемый для многоклеточных животных – вторичная лизосома выбрасывает непереваренные остатки в специальную вакуоль накопления на «вечное хранение».

Все эти удивительные превращения происходят благодаря деятельности специальных молекул. Специальные молекулы мембраны клетки (рецепторы ), обеспечивают прилипание пищевой частицы к мембране и образование пищеварительной вакуоли. Рецепторы - это молекулы мембраны клетки, которые могут узнавать другие молекулы (лиганды ), и прочно к ним прилипать. Коснувшаяся мембраны частица прилипает в том случае, если на ее поверхности имеются лиганды к каким-нибудь рецепторам, имеющимся на поверхности клетки (на мембране обычно имеется около 100 различных разновидностей рецепторов, и каждый из них "узнает" определенный лиганд).

В случае, когда клетка захватила с помощью фагоцитоза другую маленькую клетку, первичная лизосома приносит из комплекса Гольджи специальные молекулы (пищеварительные ферменты ), умеющие "разрезать" большие молекулы (полимеры) на части. Из-за этого органоиды захваченной клетки "разваливаются" на отдельные мелкие молекулы. В мембране вторичной лизосомы имеются также белки-переносчики , которые умеют переносить эти мелкие молекулы через мембрану в цитоплазму клетки.

Пиноцитоз (греч. "pino" - пить) - процесс захвата и поглощения капелек жидкости с растворенными в ней веществами. Пиноцитоз напоминает фагоцитоз, но фагоцитоз широко распространен у животных, а пиноцитоз осуществляется как растительными, так и животными организмами.

Клеточная стенка растений, бактерий и цианобактерий препятствует фагоцитозу и поэтому фагоцитоз у них практически отсутствует.

Как бы ни были сходны животная и растительная клетки –между ними имеются значительные отличия. Основным отличием является отсутствие в растительной клетке клеточного центра с центриолями, который имеется в животной клетке и вакуолей с водой, которые занимают достаточно большое пространство в клетке и обеспечивают этим тургор растений.

Существенным отличием названных клеток является присутствие в растительной клетке хлоропластов, которые обеспечивают фотосинтез растений и другие функции.

На рисунке можно легко обнаружить отличия животной и растительной клеток.

Рисунок 25 – Отличия животной и растительной клетки

В таблице 2 представлены отличительные признаки растительных и животных клеток.

Таблица 3 – Отличительные признаки растительных и животных клеток

ТЕМА: ТКАНЕВЫЙ УРОВЕНЬ

Тканевый уровень представлен тканями, объединяющими клетки определенного строения, размеров, расположения и сходных функций. Ткани возникли в ходе исторического развития вместе с многоклеточностью. У многоклеточных организмов они образуются в процессе онтогенеза как следствие дифференциации клеток. У животных различают несколько типов тканей (эпителиальная, соединительная, мышечная, нервная, а также кровь и лимфа). У растений различают меристематическую, защитную, основную и проводящую ткани. На этом уровне происходит специализация клеток.

Функции, выполняемые животным организмом, очень разнообразны, поэтому и клетки в нем построены неодинаково. По внешним, или морфологическим, призна­кам можно выделить однородные группы клеток, из которых как бы соткан организм; отсюда произошло название ткани, т. е. различные группы клеток. Каждая группа однородных клеток выполняет определенную функцию и обладает особыми, только ей присущими качествами.

Ни одна из тканей не является независимой, изолированной группой однородных клеток. Только при самой тесной работе всех клеток как частей целого организма возможна их жизнь.

На основании особенностей строения и функции клеток различают следующие ткани: эпителиальную, соединительную, мышечную и нервную.

1. Эпителиальная ткань.

Эпителиальная ткань, или эпителий, характеризуется тем, что клетки располагаются в нем целыми рядами, одна возле другой. Эпителий очень распространен в сложном организме. Он покрывает поверхность тела животного, полости и органы, выполняющие различную физиологическую роль в организме. Эпителий защищает внутренние ткани, и проникнуть к этим тканям можно, только нарушив эпителий.

Функциональное значение эпителия разнообразно, и построен он в различных местах тела неодинаково. Там, где клетки эпителия располагаются в один ряд, он называется однослойным; там, где ряды клеток наслаиваются один на другой, – многослойным.

Различают однослойный цилиндричский эпителий, который, в свою очередь, делится на мерцательный, каемчатый и железистый, а также многослойный эпителий.

Мерцательный эпителий покрывает дыхательные пути, яйцеводы и характеризуется наличием тонких подвижных нитей на свободном конце клеток, называемых ресничками. Они постоянно двигаются в одну сторону, вследствие чего из дыхательных путей выделяются мокрота, различные посторонние частицы, а в яйцеводах происходит перемещение яйцевой клетки в матку.

Каемчатый, или кишечный, эпителий покрывает внутреннюю поверхность кишечника. На свободном конце клеток этого эпителия имеется особое приспособление – кайма, или кутикула, при помощи которой в стенки кишечника всасываются растворенные в воде питательные вещества.

Железистый эпителий находится главным образом в железах. Клетки железистого эпителия выделяют специальную жидкость, называемую секретом. Форма и строение железистых клеток очень разнообразны, как и выделяемый ими секрет.

Многослойный эпителий в зависимости от формы клеток подразделяют на: 1) многослойный цилиндрический, встречающийся редко, главным образом в выводных протоках желез; 2) многослойный переходный, отличающийся большой растяжимостью и выстилающий полости, сильно изменяющие свой объем (например, полость мочевого пузыря); 3) многослойный плоский, состоящий из плоских клеток, которые ороговевают. Он покрывает снаружи тело животного, выстилает внутри ряд органов (полость рта, глотку, пищевод и др.), являясь защитным эпителием.

2. Соединительные ткани

Рисунок 26 - Строение плотной соединительной ткани: 1 - коллагеновые волокна; 2 - ядро; 3 - клетки: 4 - эластиновые волокна

Соединительные ткани распространены по всему организму. Они связывают различные части тела между собой. Соединительные ткани подразделяются на две основные группы: ткани питающие (трофические) и опорные (механические).

Кровь и лимфа по своему происхождению относятся к трофической группе соединительной ткани. В состав крови входят плазма и форменные элементы.

Плазма представляет собой жидкую часть крови и состоит из воды, неорганических и органических веществ. Одни из них являются питательным материалом для клеток, другие – продуктами обмена веществ, подлежащими удалению из организма.

В крови, находящейся вне организма, плазма свертывается, причем выпадает белковое вещество – фибрин, образующий тромб. Способность крови образовывать тромб предохраняет от кровотечений при нарушении целостности кровеносного сосуда.

Жидкость, остающаяся после удаления фибрина, называется кровяной сывороткой.

К группе механических соединительных тканей относятся хрящевая и костная ткани.

Хрящевая ткань встречается там, где требуется большая упругость (остов дыхательного аппарата), или там, где необходимо смягчать толчки и сотрясения (на концах костей в суставах).

3. Костная ткань

Рисунок 27- Строение костной ткани: 1 - костная клетка (остеоцит); 2 - ядро; 3 - межклеточное вещество

Костная ткань – самая прочная в организме. В ней, кроме органических соединений, много минеральных веществ, а именно фосфорно-кальциевых солей. Это придает костной ткани большую крепость, а наличие органических веществ – упругость.

Кость пронизана каналами, через которые проходят кровеносные и лимфатические сосуды, а также нервные волокна. Стенки костей состоят из сплошного компактного вещества, а внутри кость построена из губчатого вещества, пустые пространства которого заполнены костным мозгом.

Кроме того, существует волокнистая соединительная ткань, выполняющая, помимо опорной, и трофическую функцию, так как в ее межклеточных щелях циркулируют питательные вещества. Волокнистая соединительная ткань бывает рыхлой, плотной и эластической. Рыхлая соединительная ткань залегает под кожей между мускулами и служит для соединения и образования остова отдельных органов. Плотная соединительная ткань встречается в сухожилиях, связках и других органах и отличается от рыхлой плотностью и прочностью. Эластическая соединительная ткань характеризуется большим количеством эластических волокон, прочностью, достаточной упругостью; встречается она в различных связках и крупных кровеносных сосудах.

4. Хрящевая ткань

Рисунок 28 - Строение хрящевой ткани: 1 - межклеточное вещество; 2 - клетка; 3 – ядро

5. Мышечная ткань

Мышечная ткань имеет своеобразные клетки, сильно вытянутые в длину, почему они и получили название мышечных волокон. Различают гладкую и поперечнополосатую мышечную ткань

Рисунок 29- Строение мышечной ткани: 1 - мышечная клетка (мышечное волокна); 2 - ядра; 3 - межклеточное вещество; 4 - волокно межклеточного вещества

Гладкая мышечная ткань сокращается независимо от воли животного. Она распространена во внутренних органах тела: пищеварительных, дыхательных и мочеполовых; в сосудах, в селезенке и т. д.

Поперечнополосатая мышечная ткань подразделяется на скелетную и сердечную. Скелетная мышечная ткань находится на тех частях скелета, которые участвуют в движении; она сокращается по произволу, почему ее и называют мышечной тканью произвольного движения. Сердечная мышечная ткань имеется в сердце и функционирует независимо от воли животного. Ее особенностью являются правильно чередующиеся сокращения, т. е. ритм.

6. Нервная ткань

Нервная ткань предназначена в организме для восприятия и передачи раздражений как внутри организма, так и при общении его с внешней средой. Через нервную ткань, животные воспринимают самые разнообразные ощущения: свет, цвет, запах, вкус, звук и пр.

ТЕМА: Организменный уровень развития живого

Онтогенез (от греч. ontos – существо, geneses – развитие) – это цикл развития индивидуального организма (животного или растения), начинающийся с образования давших ему начало половых клеток и заканчивающийся его смертью.

Онтогенез – индивидуальное развитие организма

Филогенез.- история возникновения и развития вида (животных или растений).

В Х1Х веке немецкими учеными Фрицем Мюллером и Эрнестом Геккелем был сформулирован биогенетический закон :

Онтогенез (индивидуальное развитие) каждой особи есть краткое и быстрое повторение филогенеза (исторического развития) вида, к которому эта особь относится

Онтогенез в зависимости от характера развития организмов типируют на прямой и непрямой

Прямое развитие организмов в природе встречается в виде неличиночного и внутриутробного развития, тогда как непрямое развитие наблюдается в форме личиночного развития.

1.Механизм роста и развития организмов.

Итак, после оплодотворения яйцеклетки начинается рост и развитие нового живого организма, который повторяет путь развития родителей – отца и матери. Это – очень сложный процесс и заключается во взаимодействии наследственности, полученной от родителей, и условий среды окружающей растущий организм.

Рост организма это постепенное увеличение его массы в результате увеличения количества клеток.

Рост можно измерить, построив на основе результатов измерений кривые размеров организма, массы, сухой массы, количества клеток, содержания азота и других показателей.

При этом иногда одни клетки становятся морфологически, биохимически и функционально отличными от других клеток. Размножение и дифференцировка одних клеток всегда координированы с ростом и дифференцировкой других. Оба эти процесса происходят на протяжении всего жизненного цикла организма. Поскольку дифференцирующиеся клетки изменяют свою форму, а в изменения формы вовлекаются группы клеток, то это сопровождается морфогенезом, который определяет структурную организацию клеток и тканей, а также общую морфологию организмов.

Таким образом, рост является результатом количественных изменений в виде увеличения количества клеток (массы тела) и качественных – в виде дифференцировки клеток и морфогенеза.

Развитие – это качественные изменения организмов, обеспечивающие в ходе онтогенеза прогрессивные изменения индивидов.

В рамках современных представлений развитие организма понимают в качестве процесса, при котором структуры, образовавшиеся ранее, побуждают развитие последующих структур. Учитывая также влияние факторов среды: Развитие определяется единством внутренних и внешних факторов.

2.Периоды онтогенеза

Рост может быть неопределенным – продолжающимся всю жизнь (у растений), и определенным, ограниченным каким–либо сроком (у многих животных рост прекращается вскоре после достижения полового созревания).

Рост и развитие животного организма в разные периоды происходят неодинаково. С момента оплодотворения клетки делятся очень быстро, и наблюдается усиленный рост. Далее в связи с образованием различных тканей и органов рост постепенно замедляется и к определенному возрасту взрослого организма полностью прекращается.

Онтогенез подразделяют на проэмбриональный, эмбриональный и постэмбриональный периоды.

Проэмбриональный, период в индивидуальном развитии организмов связан с образованием половых клеток в организме.

Эмбриональный период начинается со слияния ядер мужской и женской половых клеток, когда происходит процесс оплодотворения яйцеклеток. У организмов, для которых характерно внутриутробное развитие, эмбриональный период заканчивается рождением потомства,

В случае человека, а иногда и высших животных, период развития до рождения часто называют пренатальным, после рождения – постнатальным. В пределах пренатального (эмбрионального) периода выделяют начальный (первая неделя развития), зародышевый и плодный периоды. Развивающийся зародыш до образования зачатков органов называют эмбрионом, после образования зачатков органов – плодом.

Различия в развитии организма в отдельные периоды жизни сопровождаются и различными требованиями к условиям окружающей его среды. Так, в утробный или пренатальный период зародыш не способен к самостоятельному питанию и газообмену. Он снабжается всем необходимым через материнский организм. Ко времени рождения организм уже подготовлен к другим условиям развития: к поступлению воздуха в легкие для поддержания газообмена и к питанию организма через пищеварительный тракт сначала молозивом, а затем молоком матери, которые в начальный период после рождения никаким другим питанием заменять не рекомендуется.

После появления организма на свет начинается его постэмбриональное развитие (постнатальное для человека), которое у разных организмов протекает от нескольких дней до сотен лет в зависимости от их видовой принадлежности. Следовательно, продолжительность жизни – это видовой признак организмов, не зависящий от уровня их организации

В постэмбриональном онтогенезе различают ювенильный и пубертатный периоды, а также период старости, заканчивающийся смертью.

Ювенильный период . Этот период – (юный) определяется временем от рождения организма до полового созревания.

Пубертатный период . Этот период называют еще зрелым, и он связан с половой зрелостью организмов. Развитие организмов в этот период достигает максимума

Старость как этап онтогенеза. Старость является предпоследним этапом онтогенеза организмов, причем ее длительность определяется общей продолжительностью жизни. Наиболее точно старость изучена у человека.

Известны самые различные определения старости человека. В частности, одно из наиболее популярных определений заключается в том, что

Старость есть накопление последовательных изменений, сопровождающих повышение возраста организма и увеличивающих вероятность его болезней или смерти. Науку о старости человека называют геронтологией.

В случае человека различают физиологическую старость, старость, связанную с календарным возрастом, и преждевременное старение, обусловленное социальными факторами и болезнями. В соответствии с рекомендациями ВОЗ пожилым возрастом человека следует считать возраст порядка 60-75 лет, а старым в 75 лет и более.

В начале нашего века возникла микробиологическая теория старения, творцом которой был И. И. Мечников, который различал физиологическую старость и патологическую. Он считал, что старость человека является патологической, т. е. преждевременной. Основу представлений И. И. Мечникова составляло учение об ортобиозе (правильный, жизнь), в соответствии с которым основной причиной старения является повреждение нервных клеток продуктами интоксикации, образующимися в результате гниения в толстом кишечнике . Развивая учение о нормальном образе жизни (соблюдение правил гигиены, регулярный труд, воздержание от вредных привычек), И. И. Мечников предлагал также способ подавления гнилостных бактерий кишечника путем употребления кисломолочных продуктов.

В 30-е гг. широкое распространение получила теория Павлова, который установил роль центральной нервной системы в нормальном функционировании организмов. Последователи И. П. Павлова в экспериментах на животных показали, что преждевременное старение вызывается нервными потрясениями и продолжительным нервным перенапряжением.

Заслуживает упоминания теория возрастных изменений соединительной ткани, сформулированная в те годы А. А. Богомольцем (1881-1946). Он считал, что физиологическую активность организма обеспечивает соединительная ткань (костная ткань, хрящи, сухожилия, связки и волокнистая соединительная ткань) и что изменения коллоидного состояния клеток, потеря их тургора и т. д. определяют возрастные изменения организмов.

Наиболее распространенные современные представления о механизмах старения сводятся к тому, что в процессе жизни в клетках организма накапливаются соматические мутации, в результате которых происходит синтез дефектных белков, которые ведут к нарушениям в клеточном метаболизме, и это ведет к старению.

Однако исчерпывающей теории старения все же еще не создано, поскольку ясно, что ни одна из этих теорий самостоятельно объяснить механизмы старения не может.

Завершающим этапом онтогенеза является смерть. Вопрос о смерти в биологии занимает особое место, ибо чувство смерти «...совершенно инстинктивно присуще человеческой природе и всегда составляло одну из величайших забот человека» (И. И. Мечников, 1913). Больше того, вопрос о смерти стоял и стоит в центре внимания всех философских и религиозных учений, хотя философия смерти в разные исторические времена представлялась по-разному.

В античном мире Сократ и Платон доказывали бессмертие души, Цицерон и Сенека также- признавали будущую жизнь, но Марк Аврелий считал смерть естественным явлением, которое следует принимать безропотно.

В прошлом веке И. Кант и И. Фихте (1762-1814) тоже верили в будущую жизнь, а А. Г. Гегель придерживался убеждений, по которым душа поглощается «абсолютным существом», хотя природа этого «существа» не раскрывалась.

В соответствии со всеми известными религиозными учениями земная жизнь человека продолжается и после его смерти, и человек должен неустанно готовиться к этой будущей смерти.

Однако, естествоиспытатели и философы, не признающие бессмертия, считали и считают, что смерть представляет собой , как неоднократно подчеркивал И. И. Мечников, естественный исход жизни организма.

Научные данные свидетельствуют о том, что у одноклеточных организмов (растений и животных) следует отличать смерть от прекращения их существования. Смертью является их гибель, тогда как прекращение существования связано с их делением. Следовательно, недолговечность одноклеточных организмов компенсируется их размножением.

У многоклеточных растений и животных смерть является в полном смысле слова завершением жизни организма.

Продолжительность жизни. Среди растений и животных разные организмы живут разное время. Например, травянистые растения (дикие и культурные) живут в течение одного сезона. Напротив, древесные растения дуб – 2000 лет, сосна – до 3000-4000 лет, птицы некоторых видов – до 100 лет. Продолжительность жизни млекопитающих является меньшей. Например, мелкий рогатый скот живет – 20-25 лет, крупный рогатый скот – 30 лет и более, слоны – 100 лет, кролики – 10 лет.

Среди млекопитающих долгожителем является человек. Многие люди доживали до 115-120 лет и более, а отдельные люди доживали даже до 150 лет.

В то же время долгожители часто сохраняют на высоком уровне как физические, так и умственные способности. Например, Платон, Микеланджело, Тициан, И. Гёте и В. Гюго лучшие свои произведения создали после 75 лет.

3. Наследственные изменения

Наследственность и изменчивость – это важнейшие свойства живого, которые не только отличают живое от неживого, но и определяют совместно с размножением бесконечное продолжение жизни, ее непрерывность на всех уровнях организации живого.

Непрерывность жизни имеет генетический характер, ибо наследсвенность и изменчивость поддерживают стабильность свойств организма и способность организмов к изменчивости.

Генотип – это сумма генов данного организма, его индивидуальная генетическая конституция, которую он получает от своих родителей.

Генотип не изменяется в течение онтогенеза.

Фенотип – сумма всех внешних и внутренних признаков (свойств) данного организма. У всех организмов различают качественные и количественные признаки. Качественными признаками служат те, которые можно, глядя на них, сфотографировать или описать: форма тела, строение, масть животного, окраска цветков и плодов, форма семян, плодов и т. д

Количественными признаками служат те, которые можно определить путем измерений. Например, масса семян, плодов, количество, форма и размеры листьев, высота стеблей, урожайность и т. д. У домашних животных количественными признаками являются молочная и мясная продуктивность, белковое содержание мяса, количество жира и белка в молоке коров. Учет количественных признаков имеет очень большое значение не только в хозяйственном плане, но и в том, что их используют в селекции высокоурожайных сортов растений и высокопродуктивных пород животных, ведя отбор на хозяйственно полезные признаки. Как правило, количественные признаки и у растений и у животных контролируются не одним, а большим количеством генов, действующих в одном направлении.

У человека количественными признаками являются масса тела, головного мозга, рост, количество форменных элементов крови, степень пигментации кожи, общая интеллектуальность и т. д.

В противоположность генотипу фенотип любого организма изменяется в процессе роста и развития на протяжении всей его жизни.

В случае человека изменения фенотипа у отдельного индивидуума можно проследить по его фотографиям (качественные признаки), сделанным в разные периоды жизни. Можно сказать, что фенотип организма является различным в онтогенезе индивидуума, т. е. в эмбриональном периоде, после рождения, во время полового созревания и т. д.

4.Роль наследственности и среды в формировании фенотипа.

Организмы живут и размножаются в среде, условия которой удовлетворяют их. Внешняя среда влияет на выражение наследственных признаков и определяет степень их проявления. Взаимодействие наследственности и среды определяет, каким организм является в данный момент и как он должен развиваться в будущем. Наследственность предполагает, каким организм должен стать, но не каким он будет. То, каким организм станет в действительности, решается взаимодействием наследственности и среды.

Фенотипы являются результатом взаимодействия различных генов (компонентов генотипа) между собой и генотипа со средой.

5.Метод изучения наследственности организмов

Изучение наследственности очень важно. Главным и единственным методом изучения наследственности организмов является классический генетический (гибридологический) анализ, или, как его еще называют, формальный генетический анализ. Основы этого метода были разработаны Г. Менделем.

Он заключается в последовательном разложении генома анализируемого организма на группы сцепленных генов, а групп сцепления - на генные локусы с дальнейшим установлением последовательности генных локусов вдоль хромосомных пар и выяснением тонкой структуры генов.

Генетический анализ в принципе подобен химическому анализу, задача которого заключается в разложении сложных химических соединений на более простые компоненты, например нуклеопротеиды в результате гидролиза расщепляются на структурные части.

Классический генетический анализ основывается на расщеплении (сегрегации) и рекомбинации генов в мейозе и осуществляется путем скрещиваний особей с разными признаками и учета результатов скрещиваний.

Схема генетического анализа организмов состоит из ряда последовательных этапов, а именно:

1. Идентификация генов;

2. Установление генных локусов на хромосомных парах;

3. Установление последовательности генных локусов вдоль хромосомных пар;

4. Выяснение тонкой структуры генов.

Результаты генетического анализа оформляют путем составления генетических карт.

Клетки разных царств имеют много общих черт, но есть и существенные различия.

Мы рассмотрим клетки 4-х живых организмов - животных, растений, грибов и бактерий.

Опишем их общие органоиды и то, что различает их.

Бактериальная клетка

Отличается от всех остальных как самая просто устроенная.

Клеточная оболочка - основные функции - защита и обмен веществ. Запасное питательное вещество уникально, в других живых клетках его нет - это углевод муреин.

Мембрана - как и у остальных живых клеток, основная функция - защита и обмен веществ.

Цитоплазма

Рибосомы - синтезируют белок.
Мезосомы - осуществление окислительно-восстановительных процессов.
Ядра нет, есть нуклеоид - кольцевая ДНК и РНК.
Жгутитки - обеспечивают движение.

Клетка растений

Клеточная стенка - функции те же, запасное питательное вещество - углевод - крахмал, целлюлоза и т.п.
Мембрана - защита и обмен веществ, небольшое отличие - есть плазмодесмы - что-то вроде мостиков между соседними клетками в многоклеточных растениях.
Цитоплазма - внутренняя полужидкая среда, содержит питательные вещества.
Рибосомы - есть, но немного, синтезируют белок.
Ядро - центр генетической информации клетки.
ЭПС (эндоплазматический ретикулум), гладкий (без рибосом) - обеспечивает транспорт веществ, поддерживает форму клетки, шероховатый - рибосомы на нем обеспечивают синтез белка.
Цитоплазма - внутренняя полужидкая среда, содержит питательные вещества.
Хлоропласт - обязательный органойд исключительно растительной клетки. Функция - фотосинтез.
Вакуоль - тоже именно растительный органойд - запас клеточного сока.
Митохондрия - синтез АТФ - обеспечение клетки энергией.
Лизосомы - пищеварительные органеллы.
Аппарат Гольджи - производит лизосомы и хранит питательные вещества.
Микрофиламенты - белковые нити - “рельсы” для передвижения некоторых органелл, участвуют в делении клетки.
Микротрубочки - примерно то же самое, что микрофиламенты, только толще.

Клетка животных

Клеточной стенки нет, нет хлоропластов, нет вакуолей.

Остальные органеллы те же, что и у растительной клетки, есть одно “добавление” - компонент ТОЛЬКО животной клетки - центриоли - участвуют в делении клетки, отвечая за правильное расхождение хромосом.

Клетка грибов

Рисунки животной клетки никогда не встречаются в ЕГЭ, да и строение клетки рассматривается только в сравнении с животной и растительной.

По строению она очень похожа на животную, только нет центриолей и есть клеточная стенка, запасное питательное вещество которой - гликоген.

Расскажи друзьям!

Растительная клетка имеет целлюлозную оболочку, чем значительно отличается от животной клетки . Эта оболочка выполняет защитную, формирующую и транспортную функцию. Кроме органоидов , характерных для всех эукариот, растительная клетка содержит пластиды и вакуоль с клеточным соком.

Типы растительных тканей.

Ткань - это совокупность однотипных клеток и межклеточного вещества, которые выполняют одну и ту же или несколько функций.

Растительные ткани бывают следующих видов:

1) Покровные

2) Образовательные

3) Проводящие

4) Механические

5) Выделительные

Покровные ткани растений находятся на внешней стороне частей растения. Они выполняют барьерную, защитную и питательную функции. К покровным тканям относится эпидерма, ризодерма, перидерма и корка .

Образовательные ткани обеспечивают рост растения, образуя новые клетки. Именно благодаря этим клеткам растение может продолжать расти в течение всего периода жизнедеятельности. Образовательные ткани бывают верхушечными, боковыми, раневыми (травматическими) и вставочными.

Проводящие ткани транспортируют питательные вещества по всем частям и органам растения . Проводящие ткани включают в себя флоэму (луб) и ксилему (древесина). Про флоэме органические вещества могут двигаться как сверху вниз, так и снизу вверх - к цветкам или плодам. По ксилеме питательные вещества и вода идут восходящим потоком снизу вверх.

Механические ткани выполняют защитную и опорную функцию. Существует два вида механической ткани: склеренхима и колленхима . Склеренхима состоит из отмерших ороговевших клеток, которые, собственно, и выполняют главные функции по защите и опоре растения. Колленхима представляет собой еще живые клетки , которые служат и для роста растения, и для образования склеренхимы после отмирания.

Выделительные ткани растений контролируют обмен веществ и взаимодействие со внешней средой. Различают ассимиляционную (фотосинтезирующую), воздухоносную, водоносную и запасающую выделительные ткани.