На заре развития жизни на Земле все клеточные формы были представлены бактериями. Они всасывали органические вещества, растворённые в первичном океане, через поверхность тела.

Со временем некоторые бактерии приспособились производить органические вещества из неорганических. Для этого они использовали энергию солнечного света. Возникла первая экологическая система, в которой эти организмы были производителями. В результате этого в атмосфере Земли появился кислород, выделяемый этими организмами. С его помощью можно из той же самой пищи получить гораздо больше энергии, а добавочную энергию использовать на усложнение строения тела: разделение тела на части.

Одно из важных достижений жизни — разделение ядра и цитоплазмы. В ядре находится наследственная информация. Специальная мембрана вокруг ядра позволила защитить от случайных повреждений. По мере необходимости цитоплазма получает из ядра команды, направляющие жизнедеятельность и развитие клетки.

Организмы, у которых ядро отделено от цитоплазмы, образовали надцарство ядерных (к ним относятся — растения, грибы, животные).

Таким образом, клетка — основа организации растений и животных — возникла и развилась в ходе биологической эволюции.

Даже не вооружённым глазом, а ещё лучше под лупой можно видеть, что мякоть зрелого арбуза состоит из очень мелких крупинок, или зёрнышек. Это клетки — мельчайшие «кирпичики», из которых состоят тела всех живых организмов, в том числе и растительных.

Жизнь растения осуществляется соединённой деятельностью его клеток, создающих единое целое. При многоклеточности частей растения существует физиологическое разграничение их функций, специализация различных клеток в зависимости от местоположения их в теле растения.

Растительная клетка отличается от животной тем, что имеет плотную оболочку, покрывающую внутреннее содержимое со всех сторон. Клетка не является плоской (как её принято изображать), она скорей всего похожа на очень маленький пузырёк, наполненный слизистым содержимым.

Строение и функции растительной клетки

Рассмотрим клетку как структурно-функциональную единицу организма. Снаружи клетка покрыта плотной клеточной стенкой, в которой имеются более тонкие участки — поры. Под ней находится очень тонкая плёнка — мембрана, покрывающая содержимое клетки — цитоплазму. В цитоплазме есть полости — вакуоли, заполненные клеточным соком. В центре клетки или около клеточной стенки расположено плотное тельце — ядро с ядрышком. От цитоплазмы ядро отделено ядерной оболочкой. По всей цитоплазме распределены мелкие тельца — пластиды.

Строение растительной клетки

Строение и функции органоидов растительной клетки

Органоид	Рисунок	Описание	Функция	Особенности
Клеточная стенка или плазматическая мембрана		Бесцветная, прозрачная и очень прочная	Пропускает в клетку и выпускает из клетки вещества.	Клеточная мембрана полупроницаемая
Цитоплазма		Густое тягучее вещество	В ней располагаются все другие части клетки	Находится в постоянном движении
Ядро (важная часть клетки)		Округлое или овальное	Обеспечивает передачу наследственных свойств дочерним клеткам при делении	Центральная часть клетки
		Сферической или неправильной формы	Принимает участие в синтезе белка
		Резервуар, отделённый от цитоплазмы мембраной. Содержит клеточный сок	Накапливаются запасные питательные вещества и продукты жизнедеятельности ненужные клетке.	По мере роста клетки мелкие вакуоли сливаются в одну большую (центральную) вакуоль
Пластиды		Хлоропласты	Используют световую энергию солнца и создают органические из неорганических	Форма дисков, отграниченных от цитоплазмы двойной мембраной
		Хромопласты	Образуются в результате накопления каротиноидов	Жёлтые, оранжевые или бурые
		Лейкопласты	Бесцветные пластиды
Ядерная оболочка		Состоит из двух мембран (наружная и внутренняя) с порами	Отграничивает ядро от цитоплазмы	Даёт возможность осуществляться обмену между ядром и цитоплазмой

Живая часть клетки — это ограниченная мембраной, упорядоченная, структурированная система биополимеров и внутренних мембранных структур, участвующих в совокупности метаболических и энергетических процессов, осуществляющих поддержание и воспроизведение всей системы в целом.

Важной особенностью является то, что в клетке нет открытых мембран со свободными концами. Клеточные мембраны всегда ограничивают полости или участки, закрывая их со всех сторон.

Современная обобщенная схема растительной клетки

Плазмалемма (наружная клеточная мембрана) — ультрамикроскопическая плёнка толщиной 7,5 нм., состоящая из белков, фосфолипидов и воды. Это очень эластичная плёнка, хорошо смачивающаяся водой и быстро восстанавливающая целостность после повреждения. Имеет универсальное строение, т.е.типичное для всех биологических мембран. У растительных клеток снаружи от клеточной мембраны находится прочная, создающая внешнюю опору и поддерживающая форму клетки клеточная стенка. Она состоит из клетчатки (целлюлозы) — нерастворимого в воде полисахарида.

Плазмодесмы растительной клетки, представляют собой субмикроскопические канальцы, пронизывающие оболочки и выстланные плазматической мембраной, которая таким образом переходит из одной клетки в другую, не прерываясь. С их помощью происходит межклеточная циркуляция растворов, содержащих органические питательные вещества. По ним же идёт передача биопотенциалов и другой информации.

Порами называют отверстия во вторичной оболочке, где клетки разделяют лишь первичная оболочка и срединная пластинка. Участки первичной оболочки и срединную пластинку, разделяющие соседствующие поры смежных клеток, называют поровой мембраной или замыкающей пленкой поры. Замыкающую пленку поры пронизывают плазмодесменные канальцы, но сквозного отверстия в порах обычно не образуется. Поры облегчают транспорт воды и растворенных веществ от клетки к клетке. В стенках соседних клеток, как правило, одна против другой, образуются поры.

Клеточная оболочка имеет хорошо выраженную, относительно толстую оболочку полисахаридной природы. Оболочка растительной клетки продукт деятельности цитоплазмы. В её образовании активное участие принимает аппарат Гольджи и эндоплазматическая сеть.

Строение клеточной мембраны

Основу цитоплазмы составляет ее матрикс, или гиалоплазма, — сложная бесцветная, оптически прозрачная коллоидная система, способная к обратимым переходам из золя в гель. Важнейшая роль гиалоплазмы заключается в объединении всех клеточных структур в единую систему и обеспечении взаимодействия между ними в процессах клеточного метаболизма.

Гиалоплазма (или матрикс цитоплазмы) составляет внутреннюю среду клетки. Состоит из воды и различных биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов), из которых основную часть составляют белки различной химической и функциональной специфичности. В гиалоплазме содержатся также аминокислоты, моносахара, нуклеотиды и другие низкомолекулярные вещества.

Биополимеры образуют с водой коллоидную среду, которая в зависимости от условий может быть плотной (в форме геля) или более жидкой (в форме золя), как во всей цитоплазме, так и в отдельных ее участках. В гиалоплазме локализуются и взаимодействуют между собой и средой гиалоплазмы различные органеллы и включения. При этом расположение их чаще всего специфично для определенных типов клеток. Через билипидную мембрану гиалоплазма взаимодействует с внеклеточной средой. Следовательно, гиалоплазма является динамической средой и играет важную роль в функционировании отдельных органелл и жизнедеятельности клеток в целом.

Цитоплазматические образования – органеллы

Органеллы (органоиды) — структурные компоненты цитоплазмы. Они имеют определённую форму и размеры, являются обязательными цитоплазматическими структурами клетки. При их отсутствии или повреждении клетка обычно теряет способность к дальнейшему существованию. Многие из органоидов способны к делению и самовоспроизведению. Размеры их настолько малы, что их можно видеть только в электронный микроскоп.

Ядро

Ядро — самая заметная и обычно самая крупная органелла клетки. Оно впервые было подробно исследовано Робертом Броуном в 1831 году. Ядро обеспечивает важнейшие метаболические и генетические функции клетки. По форме оно достаточно изменчиво: может быть шаровидным, овальным, лопастным, линзовидным.

Ядро играет значительную роль в жизни клетки. Клетка, из которой удалили ядро, не выделяет более оболочку, перестаёт расти и синтезировать вещества. В ней усиливаются продукты распада и разрушения, вследствие этого она быстро погибает. Образование нового ядра из цитоплазмы не происходит. Новые ядра образуются только делением или дроблением старого.

Внутреннее содержимое ядра составляет кариолимфа (ядерный сок), заполняющая пространство между структурами ядра. В нём находится одно или несколько ядрышек, а также значительное количество молекул ДНК, соединённых со специфическими белками — гистонами.

Строение ядра

Ядрышко

Ядрышко — как и цитоплазма, содержит преимущественно РНК и специфические белки. Важнейшая его функция заключается в том, что в нём происходит формирование рибосом, которые осуществляют синтез белков в клетке.

Аппарат Гольджи

Аппарат Гольджи — органоид, имеющий универсальное распространение во всех разновидностях эукариотических клеток. Представляет собой многоярусную систему плоских мембранных мешочков, которые по периферии утолщаются и образуют пузырчатые отростки. Он чаще всего расположен вблизи ядра.

Аппарат Гольджи

В состав аппарата Гольджи обязательно входит система мелких пузырьков (везикул), которые отшнуровываются от утолщённых цистерн (диски) и располагаются по периферии этой структуры. Эти пузырьки играют роль внутриклеточной транспортной системы специфических секторных гранул, могут служить источником клеточных лизосом.

Функции аппарата Гольджи состоят также в накоплении, сепарации и выделении за пределы клетки с помощью пузырьков продуктов внутриклеточного синтеза, продуктов распада, токсических веществ. Продукты синтетической деятельности клетки, а также различные вещества, поступающие в клетку из окружающей среды по каналам эндоплазматической сети, транспортируются к аппарату Гольджи, накапливаются в этом органоиде, а затем в виде капелек или зёрен поступают в цитоплазму и либо используются самой клеткой, либо выводятся наружу. В растительных клетках Аппарат Гольджи содержит ферменты синтеза полисахаридов и сам полисахаридный материал, который используется для построения клеточной оболочки. Предполагают, что он участвует в образовании вакуолей. Аппарат Гольджи был назван так в честь итальянского учёного Камилло Гольджи, впервые обнаружившего его в 1897 году.

Лизосомы

Лизосомы представляют собой мелкие пузырьки, ограниченные мембраной основная функция которых — осуществление внутриклеточного пищеварения. Использование лизосомного аппарата происходит при прорастании семени растения (гидролиз запасных питательных веществ).

Строение лизосомы

Микротрубочки

Микротрубочки — мембранные, надмолекулярные структуры, состоящие из белковых глобул, расположенных спиральными или прямолинейными рядами. Микротрубочки выполняют преимущественно механическую (двигательную) функцию, обеспечивая подвижность и сокращаемость органоидов клетки. Располагаясь в цитоплазме, они придают клетке определённую форму и обеспечивают стабильность пространственного расположения органоидов. Микротрубочки способствуют перемещению органоидов в места, которые определяются физиологическими потребностями клетки. Значительное количество этих структур расположено в плазмалемме, вблизи клеточной оболочки, где они участвуют в формировании и ориентации целлюлозных микрофибрилл оболочек растительных клеток.

Строение микротрубочки

Вакуоль

Вакуоль — важнейшая составная часть растительных клеток. Она представляет собой своеобразную полость (резервуар) в массе цитоплазмы, заполненную водным раствором минеральных солей, аминокислот, органических кислот, пигментов, углеводов и отделённую от цитоплазмы вакуолярной мембраной — тонопластом.

Цитоплазма заполняет всю внутреннюю полость только у самых молодых растительных клеток. С ростом клетки существенно изменяется пространственное расположение вначале сплошной массы цитоплазмы: у неё появляются заполненные клеточным соком небольшие вакуоли, и вся масса становится ноздреватой. При дальнейшем росте клетки отдельные вакуоли сливаются, оттесняя к периферии прослойки цитоплазмы, в результате чего в сформированной клетке находится обычно одна большая вакуоль, а цитоплазма со всеми органеллами располагаются около оболочки.

Водорастворимые органические и минеральные соединения вакуолей обусловливают соответствующие осмотические свойства живых клеток. Этот раствор определённой концентрации является своеобразным осмотическим насосом для регулируемого проникновения в клетку и выделения из неё воды, ионов и молекул метаболитов.

В комплексе со слоем цитоплазмы и её мембранами, характеризующимися свойствами полупроницаемости, вакуоль образует эффективную осмотическую систему. Осмотически обусловленными являются такие показатели живых растительных клеток, как осмотический потенциал, сосущая сила и тургорное давление.

Строение вакуоли

Пластиды

Пластиды — самые крупные (после ядра) цитоплазматические органоиды, присущие только клеткам растительных организмов. Они не найдены только у грибов. Пластиды играют важную роль в обмене веществ. Они отделены от цитоплазмы двойной мембранной оболочкой, а некоторые их типы имеют хорошо развитую и упорядоченную систему внутренних мембран. Все пластиды едины по происхождению.

Хлоропласты — наиболее распространённые и наиболее функционально важные пластиды фотоавтотрофных организмов, которые осуществляют фотосинтетические процессы, приводящие в конечном итоге к образованию органических веществ и выделению свободного кислорода. Хлоропласты высших растений имеют сложное внутреннее строение.

Строение хлоропласта

Размеры хлоропластов у разных растений неодинаковы, но в среднем диаметр их составляет 4-6 мкм. Хлоропласты способны передвигаться под влиянием движения цитоплазмы. Кроме того, под воздействием освещения наблюдается активное передвижение хлоропластов амебовидного типа к источнику света.

Хлорофилл — основное вещество хлоропластов. Благодаря хлорофиллу зелёные растения способны использовать световую энергию.

Лейкопласты (бесцветные пластиды) представляют собой чётко обозначенные тельца цитоплазмы. Размеры их несколько меньше, чем размеры хлоропластов. Более и однообразна и их форма, приближающая к сферической.

Строение лейкопласта

Встречаются в клетках эпидермиса, клубнях, корневищах. При освещении очень быстро превращаются в хлоропласты с соответствующим изменением внутренней структуры. Лейкопласты содержат ферменты, с помощью которых из излишков глюкозы, образованной в процессе фотосинтеза, в них синтезируется крахмал, основная масса которого откладывается в запасающих тканях или органах (клубнях, корневищах, семенах) в виде крахмальных зёрен. У некоторых растений в лейкопластах откладываются жиры. Резервная функция лейкопластов изредка проявляется в образовании запасных белков в форме кристаллов или аморфных включений.

Хромопласты в большинстве случаев являются производными хлоропластов, изредка — лейкопластов.

Строение хромопласта

Созревание плодов шиповника, перца, помидоров сопровождается превращением хлоро- или лейкопластов клеток мякоти в каратиноидопласты. Последние содержат преимущественно жёлтые пластидные пигменты — каратиноиды, которые при созревании интенсивно синтезируются в них, образуя окрашенные липидные капли, твёрдые глобулы или кристаллы. Хлорофилл при этом разрушается.

Митохондрии

Митохондрии — органеллы, характерные для большинства клеток растений. Имеют изменчивую форму палочек, зёрнышек, нитей. Открыты в 1894 году Р. Альтманом с помощью светового микроскопа, а внутреннее строение было изучено позднее с помощью электронного.

Строение митохондрии

Митохондрии имеют двухмембранное строение. Внешняя мембрана гладкая, внутренняя образует различной формы выросты — трубочки в растительных клетках. Пространство внутри митохондрии заполнено полужидким содержимым (матриксом), куда входят ферменты, белки, липиды, соли кальция и магния, витамины, а также РНК, ДНК и рибосомы. Ферментативный комплекс митохондрий ускоряет работу сложного и взаимосвязанного механизма биохимических реакций, в результате которых образуется АТФ. В этих органеллах осуществляется обеспечение клеток энергией — преобразование энергии химических связей питательных веществ в макроэргиеские связи АТФ в процессе клеточного дыхания. Именно в митохондриях происходит ферментативное расщепление углеводов, жирных кислот, аминокислот с освобождением энергии и последующим превращением её в энергию АТФ. Накопленная энергия расходуется на ростовые процессы, на новые синтезы и т. д. Митохондрии размножаются делением и живут около 10 дней, после чего подвергаются разрушению.

Эндоплазматическая сеть

Эндоплазматическая сеть — сеть каналов, трубочек, пузырьков, цистерн, расположенных внутри цитоплазмы. Открыта в 1945 году английским учёным К. Портером, представляет собой систему мембран, имеющих ультрамикроскопическое строение.

Строение эндоплазматической сети

Вся сеть объединена в единое целое с наружной клеточной мембраной ядерной оболочки. Различают ЭПС гладкую и шероховатую, несущую на себе рибосомы. На мембранах гладкой ЭПС находятся ферментные системы, участвующие в жировом и углеводном обмене. Этот тип мембран преобладает в клетках семян, богатых запасными веществами (белками, углеводами, маслами), рибосомы прикрепляются к мембране гранулярной ЭПС, и во время синтеза белковой молекулы полипептидная цепочка с рибосомами погружается в канал ЭПС. Функции эндоплазматической сети очень разнообразны: транспорт веществ как внутри клетки, так и между соседними клетками; разделение клетки на отдельные секции, в которых одновременно проходят различные физиологические процессы и химические реакции.

Рибосомы

Рибосомы — немембранные клеточные органоиды. Каждая рибосома состоит из двух не одинаковых по размеру частичек и может делиться на два фрагмента, которые продолжают сохранять способность синтезировать белок после объединения в целую рибосому.

Строение рибосомы

Рибосомы синтезируются в ядре, затем покидают его, переходя в цитоплазму, где прикрепляются к наружной поверхности мембран эндоплазматической сети или располагаются свободно. В зависимости от типа синтезируемого белка рибосомы могут функционировать по одиночке или объединяться в комплексы — полирибосомы.

По своему строению клетки всех живых организмов можно разделить на два больших отдела: безъядерные и ядерные организмы.

Для того чтобы сравнить строение растительной и животной клетки, следует сказать, что обе эти структуры принадлежат к надцарству эукариот, а значит, содержат мембранную оболочку, морфологически оформленное ядро и органеллы разного назначения.

Вконтакте

	Растительная	Животная
Способ питания	Автотрофный	Гетеротрофный
Клеточная стенка	Находится снаружи и представлена целлюлозной оболочкой. Не меняет своей формы	Называется гликокаликсом — тонкий слой клеток белковой и углеводной природы. Структура может менять свою форму.
Клеточный центр	Нет. Может быть только у низших растений	Есть
Деление	Образуется перегородка между дочерними структурами	Образуется перетяжка между дочерними структурами
Запасной углевод	Крахмал	Гликоген
Пластиды	Хлоропласты, хромопласты, лейкопласты; отличаются друг от друга в зависимости от окраски	Нет
Вакуоли	Крупные полости, которые заполнены клеточным соком. Содержат большое количество питательных веществ. Обеспечивают тургорное давление. В клетке их относительно немного.	Многочисленные мелкие пищеварительные, у некоторых — сократительные. Строение различно с вакуолями растений.

Особенность строения растительной клетки:

Особенность строения животной клетки:

Краткое сравнение растительной и животной клетки

Что из этого следует

1. Принципиальное сходство в особенностях строения и молекулярного состава клеток растений и животных указывает на родство и единство их происхождения, вероятнее всего, от одноклеточных водных организмов.
2. В составе обоих видов содержится множество элементов Периодической таблицы, которые в основном существуют в виде комплексных соединений неорганической и органической природы.
3. Однако различным является то, что в процессе эволюции эти два типа клеток далеко отошли друг от друга, т.к. от различных неблагоприятных воздействий внешней среды они имеют абсолютно разные способы защиты и также имеют различные друг от друга способы питания.
4. Растительная клетка главным образом отличается от животной крепкой оболочкой, состоящей из целлюлозы; специальными органоидами — хлоропластами с молекулами хлорофилла в своем составе, с помощью которых осуществим фотосинтез; и хорошо развитыми вакуолями с запасом питательных веществ.

Клеточная теория. Клеточные структуры: цитоплазма, плазматическая мембрана, ЭДС, рибосомы, комплекс Гольджи, лизосомы

Клетка - элементарная единица живой системы. Специфические функции в клетке распределены между органоидами - внутриклеточными структурами. Несмотря на многообразие форм, клетки разных типов обладают поразительным сходством в своих главных структурных особенностях.

Клеточная теория

По мере усовершенствования микроскопов появлялись все новые сведения о клеточном строении растительных и животных организмов.

С приходом в науку о клетке физических и химических методов исследования было выявлено удивительное единство в строении клеток разных организмов, доказана неразрывная связь между их структурой и функцией.

Основные положения клеточной теории

1. Клетка - основная единица строения и развития всех живых организмов.
2. Клетки всех одно- и многоклеточных организмов сходны по своему строению, химическому составу, основным проявлением жизнедеятельности и обмену веществ.
3. Размножаются клетки путём деления.
4. В многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемым функциям и образуют ткани.
5. Из тканей состоят органы.

В качестве подтверждения некоторых из приведенных выше положений клеточной теории назовем общие черты, характерные для животной и растительной клеток.

Общие признаки растительной и животной клетки

1. Единство структурных систем - цитоплазмы и ядра.
2. Сходство процессов обмена веществ и энергии.
3. Единство принципа наследственного кода.
4. Универсальное мембранное строение.
5. Единство химического состава.
6. Сходство процесса деления клеток.

Таблица: Отличительные признаки растительной и животной клетки

Признаки	Растительная клетка	Животная клетка
Пластиды	Хлоропласты, хромопласты, лейкопласты	Отсутствует
Способ питания	Автотрофный (фототрофный, хемотрофный).	Гетеротрофный (сапротрофный, хемотрофный).
Синтез АТФ	В хлоропластах, митохондриях.	В митохондриях.
Расщепление АТФ		В хлоропластах и всех частях клетки, где необходимы затраты энергии.
Клеточный центр	У низших растений.	Во всех клетках.
Целлюлозная клеточная стенка	Расположена снаружи от клеточной мембраны.	Отсутствует.
Включение	Запасные питательные вещества в виде зерен крахмала, белка, капель масла; в вакуоли с клеточным соком; кристаллы солей.	Запасные питательные вещества в виде зерен и капель (белки, жиры, углевод гликоген); конечные продукты обмена, кристаллы солей; пигменты.
Вакуоли	Крупные полости, заполненные клеточным соком - водным раствором различных веществ, являющихся запасными или конечными продуктами. Осмотические резервуары клетки.	Сократительные, пищеварительные, выделительные вакуоли. Обычно мелкие.

Значение теории : она доказывает единство происхождения всех живых организмов на Земле.

Клеточные структуры

Рисунок: Схема строения животной и растительной клеток

Таблица: Клеточные органеллы, их строение и функции

Органеллы	Строение	Функции
Цитоплазма	Находится между плазматической мембраной и ядром, включает различные органоиды. Пространство между органоидами заполнено цитозолем - вязким водным раствором разных солей и органических веществ, пронизанным системой белковых нитей - цитоскелетом.	Большинство химических и физиологических процессов клетки проходит в цитоплазме. Цитоплазма объединяет все клеточные структуры в единую систему, обеспечивает взаимосвязь по обмену веществами и энергией между органоидами клетки.
Наружная клеточная мембрана	Ультрамикроскопическая пленка, состоящая из двух мономолекулярных слоев белка и расположенного между ними бимолекулярного слоя липидов. Цельность липидного слоя может прерываться белковыми молекулами- "порами".	Изолирует клетку от окружающей среды, обладает избирательной проницаемостью, регулирует процесс поступления веществ в клетку; обеспечивает обмен веществ и энергии с внешней средой, способствует соединению клеток в ткани, участвует в пиноцитозе и фагоцитозе; регулирует водный баланс клетки и выводит из нее конечные продукты жизнедеятельности.
Эндоплазматическая сеть (ЭС)	Ультрамикроскопическая система мембран образующих трубочки, канальцы, цистерны, пузырьки. Строение мембран универсальное (как и наружной), вся сеть объединена в единое целое с наружной мембраной ядерной оболочки и наружной клеточной мембраной. Гранулярная ЭС несет рибосомы, гладкая лишена их.	Обеспечивает транспорт веществ, как в нутрии клетки, так и между соседними клетками. Делит клетку на отдельные секции, в которых одновременно происходят различные физиологические процессы и химические реакции. Гранулярная ЭС участвует в синтезе белка. В каналах ЭС образуются сложные молекулы белка, синтезируются жиры, транспортируются АТФ.
Рибосомы	Мелкие сферические органоиды, состоящие из рРНК и белка.	На рибосомах синтезируются белки.
Аппарат Гольджи	Микроскопические одномембранные органеллы, состоящие из стопочки плоских цистерн, по краям которых ответвляются трубочки, отделяющие мелкие пузырьки.	В общей системе мембран любых клеток - наиболее подвижная и изменяющаяся органелла. В цистернах накапливаются продукты синтеза распада и вещества, поступившие в клетку, а также вещества, которые выводятся из клетки. Упакованные в пузырьки, они поступают в цитоплазму: одни используются, а другие выводятся наружу.
Лизосомы	Микроскопические одномембранные органеллы округлой формы. Их число зависит от жизнедеятельности клетки и ее физиологического состояния. В лизосомах находятся лизирующие (растворяющие) ферменты, синтезированные на рибосомах.	Переваривание пищи, попавшей в животную клетку при фагоцитозе и пиноцитозе. Защитная функция. В клетках любых организмов осуществляют автолиз (саморастворение органелл) особенно в условиях пищевого или кислородного голодания у животных рассасывается хвост. У растений растворяются органеллы при образовании пробковой ткани сосудов древесины.

Выводы по лекции

1. Важным достижением биологической науки является формирование представлений о строении и жизнедеятельности клетки как структурной и функциональной единице организма.
2. Наука, изучающая живую клетку во всех ее проявлениях, называется цитологией.
3. Первые этапы развития цитологии, как области научного знания, были связаны с трудами Р. Гука, А. Левенгука, Т. Шванна, М. Шлейдена, Р. Вирхова, К.Бэра. Итогом их деятельности явилось формулирование и развитие основных положений клеточной теории.
4. В процессах жизнедеятельности клетки принимают непосредственное участие разнообразные клеточные структуры.
5. Цитоплазма обеспечивает деятельность всех клеточных структур как единой системы.
6. Цитоплазматическая мембрана обеспечивает пропускную избирательность веществ в клетке и защищает ее от внешней среды.
7. В цистернах Аппарата Гольджи накапливаются продукты синтеза и распада веществ, поступившие в клетку, а также вещества, которые выводятся из клетки.
8. В лизосомах происходит расщепление веществ, попавших в клетку.

Вопросы для самоконтроля

1. Используя знания о клеточной теории, докажите единство происхождения жизни на Земле.
2. В чем сходство и различие в строении растительной и животной клеток?
3. Как связано строение клеточной мембраны с ее функциями?
4. Как происходит активное поглощение веществ клеткой?
5. Какова связь между рибосомами и ЭС?
6. Каковы строение и функции лизосом в клетке?

Как мы уже обсуждали в теме « «, есть органеллы, входящие в состав клеток любых организмов, есть органеллы, присущие клеткам только определенных царств (растительным, животным, клеткам грибов и бактерий).

Строение животной клетки

Основное питательное вещество клетки животных — .

Основные органеллы клетки животных:

1. — хранение и передача наследственной информации. Существуют многоядерные клетки животных, например, клетки; есть и безъядрные, например, .
2. — защита, поддержание формы, активный и пассивный транспорт веществ.
3. Цитоплазма — внутренняя жидкая среда любой клетки, содержит все органоиды, .
   

   Желательно знать еще термин «гиалоплазма » — это цитоплазма без органелл, т.е. жидкая часть цитоплазмы.

   Важнейшая роль цитоплазмы - объединение всех клеточных структур (компонентов) и обеспечение их химического взаимодействия. Она выполняет и другие функции, в частности, поддерживает тургор (внутреннее давление) клетки.

   В гиалоплазме протекает ряд важнейших биохимических реакций, в частности, осуществляется — филогенетически наиболее древний процесс выделения энергии

4. (эндоплазматический ретикулум) — это и внутренний «скелет» клетки, и обеспечение транспорта питательных веществ, в случае шероховатой ЭПС — это синтез белка,.
5. — «сортирует» белки, выводит вещества, произведенные ЭПС, образует лизосомы.
6. — пищеварительные органеллы клетки.
7. — «энергетическая станция» клетки.
8. — производство белка.
9. Клеточный центр (центриоли) — это органелла, присущая только клетке животных.
   Эта органелла был изучена сравнительно недавно, потому что в (длина микротрубочки 0,2 — 0,6 мкм) ее можно было увидеть, но изучить строение можно было только с помощью .Между собой микротрубочки соединены белковыми связями — так они удерживаются вместе.

В клетке центриоли располагаются обычно возле ядра, сами трубочки находятся в слегка уплотненном белковом окружении — матриксе . Такая система называется клеточным центром.

Основные функции клеточного центра — участие в делении клетки, функции микротрубочек — формирование цитоскелета клетки… Когда начинается процесс профазы митоза , они формируют веретено деления и помогают хромосомам разъезжаться к разным полюсам клетки — они играют роль своеобразных рельс.

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.