Клетка как биологическая система

1. Основы цитологии

Основные понятия:

клеточная теория, цитология, клетка – единица строения, жизнедеятельности, роста и развития организма, классификация живого, прокариоты и эукариоты, химическая организация клетки, строение про- и эукариотной клеток, взаимосвязь строения и функций органоидов клетки, сравнительная характеристика клеток растений, животных, грибов и бактерий

 

Началом изучения клетки считают 1665 г.: английский натуралист Роберт Гук, рассматривая в микроскоп срез пробкового дерева, увидел ячейки, которые назвал «клетками». Формирование представлений о клетке происходило в процессе развития биологической науки.

Из истории развития представлений о клетке:

Зарождение и развитие понятия о клетке	1665 г. – Р. Гук ввел понятие «клетка»; 1680 г. – А. Левенгук открыл одноклеточные организмы; 1833 г. – Р. Броун обнаружил внутри клеток растений плотные образования, которые назвал «ядрами»; 1838 г. – М. Шлейден пришел к выводу, что все растительные клетки имеют ядро, Т. Шванн обнаружил ядра в животных клетках.
Возникновение клеточной теории	1838 г. - Т. Шванн и М. Шлейден обобщили знания о клетке, сформулировали основные положения клеточной теории: все растительные и животные организмы состоят из клеток, сходных по строению.
Развитие клеточной теории	1858 г. – Р. Вирхов утверждал, что каждая новая клетка происходит только из клетки в результате ее деления; 1858 г. – К. Бэр установил, что все организмы начинают свое развитие с одной клетки (эмбрион млекопитающего развивается из одной клетки – оплодотворенной яйцеклетки).

Цитология (от греч. kytos) – наука о клетке. Успехи науки цитологии неразрывно связаны с развитием методов исследования: совершенствование светового микроскопа и появлением электронного, применение специальных красителей, позволяющих избирательно выявить клеточные структуры

Основные положения клеточной теории на современном этапе можно сформулировать следующим образом:

 

Основные положения	Характеристика
1. Клетка – основная структурная единица строения, развития и жизнедеятельности	Все организмы состоят из клеток. Многоклеточные организмы развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки. Процессы жизнедеятельности организма складываются из жизнедеятельности отдельных клеток
2. Клетки всех организмов сходны по химическому составу, строению, функциям	Все клетки содержат органические соединения: углеводы, липиды, белки, нуклеиновые кислоты и неорганические вещества: воду и соли. Все клетки имеют оболочку, цитоплазму, ядро и другие клеточные структуры – органоиды Все клетки имеют способность к росту, размножению, дыханию, выделению, обмену веществ и энергии, обладают раздражимостью
3. Все новые клетки образуются при делении исходных клеток	Рост организма происходит в результате деления клеток, новые клетки образуются только при делении исходных, материнских клеток. В многоклеточных организмах клетки специализируются по функциям и образуют ткани

Вывод: все организмы, кроме вирусов, имеют клеточное строение, сходный химический состав клеток, образование клеток происходит сходным образом, что говорит об единстве происхождения всего живого.

Создание клеточной теории стало важнейшим событием в биологии, одним из решающих доказательств единства живой природы. Клеточная теория оказала значительное влияние на развитие биологии как науки, послужила фундаментом для развития таких дисциплин, как эмбриология, гистология и физиология. Она позволила создать основы для понимания жизни, индивидуального развития организмов, для объяснения эволюционной связи между ними. Основные положения клеточной теории сохранили свое значение и сегодня, хотя более чем за сто пятьдесят лет были получены новые сведения о структуре, жизнедеятельности и развитии клетки. Клетки бывают прокариотические и эукариотические. Организмы, образованные прокариотическими клетками, называются прокариоты, а организмы, образованные эукариотическими клетками, - эукариоты.

Классификация живого

	Живое
Неклеточные формы жизни Клеточные формы жизни
↓ ↓ ↓
Царство Вирусы	Прокариоты Эукариоты
↓ ↓ Царство Бактерии Царства Растения, Животные, Грибы

 

Основанием для такого разделения организмов на царства являются способы питания этих организмов и строение клеток.

Химический состав клетки.В состав организмов входит большая часть химических элементов Периодической системы Д.И. Менделеева.

Все содержащиеся в клетке химические элементы можно разделить на три группы: макроэлементы, микроэлементы и ультрамикроэлементы.

Макроэлементы – водород, кислород, углерод, азот. К этой группе относят также калий, натрий, кальций, сера, фосфор, магний, железо, хлор (содержание этих элементов в клетке составляет десятые и сотые доли процента). В сумме макроэлементы составляют около 98%.

Микроэлементы – цинк, медь, йод, фтор, молибден, бор, марганец, кобальт (содержание этих элементов в клетке составляет сотые и тысячные доли процента).

Ультрамикроэлементы – золото, платина, ртуть, цезий (содержание этих элементов в клетке не превышает тысячных долей процента).

Микроэлементы и ультрамикроэлементы играют важную роль в организме: железо входит в состав гемоглобина, йод – компонент гормона щитовидной железы, недостаток селена приводит к возникновению раковых заболеваний.

 

ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

макроэлементы	микроэлементы	ультрамикроэлементы
1 группа	2 группа	3 группа
О (65-70%), С (15-18%), Н (8-10%), N (1,5-3%)	P, S, Cl, Ca, K, Mg, Na, Fe	I (0,0001%), Zn (0,003%), Cu (0,0002%)	Ag, Au, Hg, Be, U, As и др. (10-12%)
98% от массы клетки	0,1% от массы клетки

Химические элементы образуют органические и неорганические вещества:

Органические вещества Неорганические вещества

 

 

Углеводы Белки Жиры АТФ Нуклеиновые Минеральные Вода

кислоты вещества