Zu Beginn der Entwicklung des Lebens auf der Erde wurden alle Zellformen durch Bakterien repräsentiert. Sie nahmen organische Substanzen, die im Urmeer gelöst waren, über die Körperoberfläche auf.

Im Laufe der Zeit haben sich einige Bakterien daran angepasst, aus anorganischen Substanzen organische Substanzen herzustellen. Dazu nutzten sie die Energie des Sonnenlichts. Der erste entstand ökologisches System, in dem diese Organismen Produzenten waren. Dadurch gelangte der von diesen Organismen freigesetzte Sauerstoff in die Erdatmosphäre. Mit seiner Hilfe können Sie aus derselben Nahrung viel mehr Energie gewinnen und die zusätzliche Energie nutzen, um die Struktur des Körpers zu komplizieren: den Körper in Teile zu teilen.

Eine der wichtigsten Errungenschaften des Lebens ist die Trennung von Zellkern und Zytoplasma. Der Zellkern enthält Erbinformationen. Eine spezielle Membran um den Kern ermöglichte den Schutz vor unbeabsichtigter Beschädigung. Bei Bedarf erhält das Zytoplasma vom Zellkern Befehle, die das Leben und die Entwicklung der Zelle steuern.

Organismen, bei denen der Zellkern vom Zytoplasma getrennt ist, haben das nukleare Superreich gebildet (dazu gehören Pflanzen, Pilze und Tiere).

So entstand und entwickelte sich die Zelle – die Grundlage der Organisation von Pflanzen und Tieren – im Laufe der biologischen Evolution.

Schon mit bloßem Auge, oder noch besser unter einer Lupe, kann man erkennen, dass das Fruchtfleisch einer reifen Wassermelone aus sehr kleinen Körnern bzw. Körnern besteht. Dies sind Zellen – die kleinsten „Bausteine“, aus denen der Körper aller lebenden Organismen, einschließlich Pflanzen, besteht.

Das Leben einer Pflanze erfolgt durch die gemeinsame Aktivität ihrer Zellen, wodurch ein einziges Ganzes entsteht. Bei der Mehrzelligkeit von Pflanzenteilen kommt es zu einer physiologischen Differenzierung ihrer Funktionen, einer Spezialisierung verschiedener Zellen je nach ihrer Lage im Pflanzenkörper.

Eine Pflanzenzelle unterscheidet sich von einer tierischen Zelle dadurch, dass sie eine dichte Membran hat, die den inneren Inhalt von allen Seiten bedeckt. Die Zelle ist nicht flach (wie es normalerweise dargestellt wird), sondern sieht höchstwahrscheinlich wie eine sehr kleine Blase aus, die mit schleimigem Inhalt gefüllt ist.

Struktur und Funktionen einer Pflanzenzelle

Betrachten wir eine Zelle als strukturelle und funktionelle Einheit eines Organismus. Die Außenseite der Zelle ist mit einer dichten Zellwand bedeckt, in der sich dünnere Abschnitte, sogenannte Poren, befinden. Darunter befindet sich ein sehr dünner Film – eine Membran, die den Zellinhalt – das Zytoplasma – bedeckt. Im Zytoplasma gibt es Hohlräume – mit Zellsaft gefüllte Vakuolen. In der Mitte der Zelle oder in der Nähe der Zellwand befindet sich ein dichter Körper – ein Zellkern mit einem Nukleolus. Der Kern ist durch die Kernhülle vom Zytoplasma getrennt. Kleine Körper, sogenannte Plastiden, sind im Zytoplasma verteilt.

Struktur einer Pflanzenzelle

Struktur und Funktionen pflanzlicher Zellorganellen

Organoid	Zeichnung	Beschreibung	Funktion	Besonderheiten
Zellwand oder Plasmamembran		Farblos, transparent und sehr langlebig	Leitet Substanzen in die Zelle hinein und aus ihr heraus.	Die Zellmembran ist semipermeabel
Zytoplasma		Dickflüssige Substanz	Alle anderen Teile der Zelle befinden sich darin	Ist in ständiger Bewegung
Zellkern (wichtiger Teil der Zelle)		Rund oder oval	Sorgt für die Übertragung erblicher Eigenschaften auf Tochterzellen während der Teilung	Zentraler Teil der Zelle
		Kugelförmige oder unregelmäßige Form	Beteiligt sich an der Proteinsynthese
		Ein durch eine Membran vom Zytoplasma getrenntes Reservoir. Enthält Zellsaft	Es häufen sich Ersatzteile Nährstoffe und Abfallprodukte, die für die Zelle unnötig sind.	Während die Zelle wächst, verschmelzen kleine Vakuolen zu einer großen (zentralen) Vakuole
Plastiden		Chloroplasten	Sie nutzen die Lichtenergie der Sonne und erzeugen aus Anorganischem Organisches	Die Form von Scheiben, die durch eine Doppelmembran vom Zytoplasma abgegrenzt sind
		Chromoplasten	Entsteht durch die Ansammlung von Carotinoiden	Gelb, Orange oder Braun
		Leukoplasten	Farblose Plastiden
Atomhülle		Besteht aus zwei Membranen (äußere und innere) mit Poren	Trennt den Zellkern vom Zytoplasma	Ermöglicht den Austausch zwischen Zellkern und Zytoplasma

Der lebende Teil einer Zelle ist ein membrangebundenes, geordnetes, strukturiertes System aus Biopolymeren und inneren Membranstrukturen, die an einer Reihe von Stoffwechsel- und Energieprozessen beteiligt sind, die das gesamte System als Ganzes aufrechterhalten und reproduzieren.

Ein wichtiges Merkmal ist, dass die Zelle keine offenen Membranen mit freien Enden hat. Zellmembranen begrenzen Hohlräume oder Bereiche immer und verschließen sie nach allen Seiten.

Modernes verallgemeinertes Diagramm einer Pflanzenzelle

Plasmalemma(äußere Zellmembran) ist ein ultramikroskopischer Film mit einer Dicke von 7,5 nm, der aus Proteinen, Phospholipiden und Wasser besteht. Dabei handelt es sich um einen sehr elastischen Film, der von Wasser gut benetzt wird und nach einer Beschädigung schnell seine Integrität wiederherstellt. Es hat eine universelle Struktur, d. h. typisch für alle biologischen Membranen. In Pflanzenzellen gibt es außerhalb der Zellmembran eine starke Zellwand, die für äußere Unterstützung sorgt und die Form der Zelle beibehält. Es besteht aus Ballaststoffen (Cellulose), einem wasserunlöslichen Polysaccharid.

Plasmodesmen Pflanzenzellen sind submikroskopisch kleine Röhrchen, die die Membranen durchdringen und mit einer Plasmamembran ausgekleidet sind, die so ohne Unterbrechung von einer Zelle zur anderen gelangt. Mit ihrer Hilfe kommt es zu einer interzellulären Zirkulation von Lösungen, die organische Nährstoffe enthalten. Sie übertragen auch Biopotentiale und andere Informationen.

Porami sogenannte Öffnungen in der Sekundärmembran, wo die Zellen nur durch die Primärmembran und die mittlere Lamina getrennt sind. Die Bereiche der Primärmembran und der Mittelplatte, die die benachbarten Poren benachbarter Zellen trennen, werden Porenmembran oder Verschlussfilm der Pore genannt. Der Verschlussfilm der Pore wird von plasmodesmalen Tubuli durchstoßen, in den Poren bildet sich jedoch meist kein Durchgangsloch. Poren erleichtern den Transport von Wasser und gelösten Stoffen von Zelle zu Zelle. Poren bilden sich in den Wänden benachbarter Zellen, meist einander gegenüber.

Zellmembran hat eine gut definierte, relativ dicke Schale aus Polysacchariden. Die pflanzliche Zellmembran ist ein Produkt der Aktivität des Zytoplasmas. An seiner Entstehung sind der Golgi-Apparat und das endoplasmatische Retikulum aktiv beteiligt.

Struktur der Zellmembran

Die Basis des Zytoplasmas ist seine Matrix oder Hyaloplasma, ein komplexes farbloses, optisch transparentes kolloidales System, das zu reversiblen Übergängen vom Sol zum Gel fähig ist. Kritische Rolle Hyaloplasma besteht darin, alle Zellstrukturen zu vereinen einheitliches System und Sicherstellung der Interaktion zwischen ihnen in den Prozessen des Zellstoffwechsels.

Hyaloplasma(oder zytoplasmatische Matrix) bildet die innere Umgebung der Zelle. Es besteht aus Wasser und verschiedenen Biopolymeren (Proteine, Nukleinsäuren, Polysaccharide, Lipide), von denen der Hauptteil aus Proteinen unterschiedlicher chemischer und funktioneller Spezifität besteht. Das Hyaloplasma enthält außerdem Aminosäuren, Monosaccharide, Nukleotide und andere niedermolekulare Substanzen.

Biopolymere bilden mit Wasser ein kolloidales Medium, das je nach Bedingungen sowohl im gesamten Zytoplasma als auch in seinen einzelnen Abschnitten dicht (in Form eines Gels) oder flüssiger (in Form eines Sols) sein kann. Im Hyaloplasma sind verschiedene Organellen und Einschlüsse lokalisiert und interagieren miteinander und mit der Hyaloplasmaumgebung. Darüber hinaus ist ihr Standort meist spezifisch für bestimmte Zelltypen. Über die Bilipidmembran interagiert das Hyaloplasma mit der extrazellulären Umgebung. Folglich ist Hyaloplasma eine dynamische Umgebung und spielt eine wichtige Rolle für die Funktion einzelner Organellen und das Leben von Zellen im Allgemeinen.

Zytoplasmatische Formationen - Organellen

Organellen (Organellen) sind strukturelle Bestandteile des Zytoplasmas. Sie haben eine bestimmte Form und Größe und sind obligatorische zytoplasmatische Strukturen der Zelle. Fehlen sie oder sind sie beschädigt, verliert die Zelle meist ihre Überlebensfähigkeit. Viele der Organellen sind zur Teilung und Selbstreproduktion fähig. Ihre Größe ist so klein, dass sie nur mit einem Elektronenmikroskop sichtbar sind.

Kern

Der Zellkern ist das prominenteste und meist größte Organell der Zelle. Es wurde erstmals 1831 von Robert Brown im Detail erforscht. Der Zellkern stellt die wichtigsten Stoffwechsel- und genetischen Funktionen der Zelle bereit. Die Form ist sehr unterschiedlich: Sie kann kugelförmig, oval, gelappt oder linsenförmig sein.

Der Zellkern spielt eine wichtige Rolle im Leben der Zelle. Eine Zelle, deren Kern entfernt wurde, scheidet keine Membran mehr aus und hört auf zu wachsen und Substanzen zu synthetisieren. Die Zerfalls- und Zerstörungsprodukte verstärken sich darin, wodurch es schnell stirbt. Die Bildung eines neuen Zellkerns aus dem Zytoplasma findet nicht statt. Neue Kerne entstehen nur durch Teilung oder Zerkleinerung des alten.

Der innere Inhalt des Kerns ist Karyolymphe (Kernsaft), der den Raum zwischen den Strukturen des Kerns ausfüllt. Es enthält einen oder mehrere Nukleolen sowie eine beträchtliche Anzahl von DNA-Molekülen, die mit bestimmten Proteinen – Histone – verbunden sind.

Kernstruktur

Nukleolus

Der Nukleolus enthält wie das Zytoplasma überwiegend RNA und spezifische Proteine. Seine wichtigste Funktion besteht darin, dass es Ribosomen bildet, die in der Zelle die Synthese von Proteinen durchführen.

Golgi-Apparat

Der Golgi-Apparat ist ein Organell, das in allen Arten eukaryontischer Zellen universell verbreitet ist. Es handelt sich um ein mehrschichtiges System flacher Membransäcke, die sich entlang der Peripherie verdicken und Blasenfortsätze bilden. Es befindet sich am häufigsten in der Nähe des Kerns.

Golgi-Apparat

Der Golgi-Apparat umfasst notwendigerweise ein System kleiner Vesikel (Vesikel), die von verdickten Zisternen (Scheiben) abgelöst werden und sich entlang der Peripherie dieser Struktur befinden. Diese Vesikel spielen die Rolle eines intrazellulären Transportsystems für spezifische Sektorgranula und können als Quelle für zelluläre Lysosomen dienen.

Zu den Funktionen des Golgi-Apparats gehört auch die Ansammlung, Trennung und Freisetzung außerhalb der Zelle mit Hilfe von Vesikeln intrazellulärer Syntheseprodukte, Zerfallsprodukte und toxischer Substanzen. Produkte der synthetischen Aktivität der Zelle sowie verschiedene Substanzen, die von hier aus in die Zelle gelangen Umfeld Durch die Kanäle des endoplasmatischen Retikulums werden sie zum Golgi-Apparat transportiert, sammeln sich in diesem Organell an und gelangen dann in Form von Tröpfchen oder Körnern in das Zytoplasma und werden entweder von der Zelle selbst verwendet oder nach außen ausgeschieden. In Pflanzenzellen enthält der Golgi-Apparat Enzyme für die Synthese von Polysacchariden und das Polysaccharidmaterial selbst, das zum Aufbau der Zellwand verwendet wird. Es wird angenommen, dass es an der Bildung von Vakuolen beteiligt ist. Der Golgi-Apparat wurde nach dem italienischen Wissenschaftler Camillo Golgi benannt, der ihn 1897 erstmals entdeckte.

Lysosomen

Lysosomen sind kleine, von einer Membran begrenzte Vesikel, deren Hauptfunktion darin besteht, die intrazelluläre Verdauung durchzuführen. Die Nutzung des lysosomalen Apparats erfolgt während der Keimung eines Pflanzensamens (Hydrolyse von Reservenährstoffen).

Struktur eines Lysosoms

Mikrotubuli

Mikrotubuli sind membranöse, supramolekulare Strukturen, die aus spiralförmig oder geraden Reihen angeordneten Proteinkügelchen bestehen. Mikrotubuli erfüllen überwiegend eine mechanische (motorische) Funktion und sorgen für die Beweglichkeit und Kontraktilität der Zellorganellen. Sie befinden sich im Zytoplasma, geben der Zelle eine bestimmte Form und sorgen für die Stabilität der räumlichen Anordnung der Organellen. Mikrotubuli fördern die Bewegung von Organellen zu bestimmten Orten physiologische Bedürfnisse Zellen. Eine beträchtliche Anzahl dieser Strukturen befindet sich im Plasmalemma, in der Nähe der Zellmembran, wo sie an der Bildung und Ausrichtung von Cellulose-Mikrofibrillen pflanzlicher Zellwände beteiligt sind.

Mikrotubuli-Struktur

Vakuole

Die Vakuole ist die wichtigste Komponente Pflanzenzellen. Es handelt sich um eine Art Hohlraum (Reservoir) in der Masse des Zytoplasmas, der mit einer wässrigen Lösung gefüllt ist Mineralsalze, Aminosäuren, organische Säuren, Pigmente, Kohlenhydrate und durch eine Vakuolenmembran – den Tonoplasten – vom Zytoplasma getrennt.

Nur in den jüngsten Pflanzenzellen füllt Zytoplasma den gesamten inneren Hohlraum aus. Während die Zelle wächst, verändert sich die räumliche Anordnung der zunächst zusammenhängenden Zytoplasmamasse deutlich: Es entstehen kleine, mit Zellsaft gefüllte Vakuolen und die gesamte Masse wird schwammig. Bei weiterem Zellwachstum verschmelzen einzelne Vakuolen und drängen die Zytoplasmaschichten an die Peripherie, wodurch die gebildete Zelle meist eine große Vakuole enthält und sich das Zytoplasma mit allen Organellen in der Nähe der Membran befindet.

Wasserlösliche organische und mineralische Verbindungen der Vakuolen bestimmen die entsprechenden osmotischen Eigenschaften lebender Zellen. Diese Lösung einer bestimmten Konzentration ist eine Art osmotische Pumpe für das kontrollierte Eindringen in die Zelle und die Freisetzung von Wasser, Ionen und Metabolitenmolekülen aus dieser.

In Kombination mit der Zytoplasmaschicht und ihren Membranen, die sich durch semipermeable Eigenschaften auszeichnen, bildet die Vakuole ein wirksames osmotisches System. Osmotisch bestimmt werden Indikatoren lebender Pflanzenzellen wie osmotisches Potenzial, Saugkraft und Turgordruck.

Struktur der Vakuole

Plastiden

Plastiden sind die größten (nach dem Zellkern) zytoplasmatischen Organellen, die nur den Zellen pflanzlicher Organismen innewohnen. Sie kommen nicht nur in Pilzen vor. Plastiden spielen eine wichtige Rolle im Stoffwechsel. Sie sind durch eine doppelte Membranhülle vom Zytoplasma getrennt und einige Arten verfügen über ein gut entwickeltes und geordnetes System innerer Membranen. Alle Plastiden sind vom gleichen Ursprung.

Chloroplasten- die häufigsten und funktionell wichtigsten Plastiden photoautotropher Organismen, die photosynthetische Prozesse durchführen, die letztendlich zur Bildung führen organische Substanz und Freisetzung von freiem Sauerstoff. Chloroplasten höherer Pflanzen haben eine komplexe innere Struktur.

Chloroplastenstruktur

Die Größe der Chloroplasten in verschiedenen Pflanzen ist nicht gleich, aber im Durchschnitt beträgt ihr Durchmesser 4–6 Mikrometer. Chloroplasten können sich unter dem Einfluss der Bewegung des Zytoplasmas bewegen. Darüber hinaus wird unter dem Einfluss von Licht eine aktive Bewegung von Chloroplasten vom Amöbentyp in Richtung der Lichtquelle beobachtet.

Chlorophyll ist der Hauptstoff der Chloroplasten. Dank Chlorophyll grüne Pflanzen ist in der Lage, Lichtenergie zu nutzen.

Leukoplasten(farblose Plastiden) sind klar definierte zytoplasmatische Körper. Ihre Größe ist etwas kleiner als die Größe von Chloroplasten. Ihre Form ist auch gleichmäßiger und nähert sich der Kugelform.

Leukoplast-Struktur

Kommt in Epidermiszellen, Knollen und Rhizomen vor. Bei Beleuchtung verwandeln sie sich sehr schnell in Chloroplasten mit entsprechender Veränderung der inneren Struktur. Leukoplasten enthalten Enzyme, mit deren Hilfe aus überschüssiger Glukose, die bei der Photosynthese entsteht, Stärke synthetisiert wird, deren Großteil sich in Form von Stärkekörnern in Speichergeweben oder Organen (Knollen, Rhizome, Samen) ablagert. Bei manchen Pflanzen lagern sich Fette in Leukoplasten ab. Die Reservefunktion von Leukoplasten äußert sich gelegentlich in der Bildung von Reserveproteinen in Form von Kristallen oder amorphen Einschlüssen.

Chromoplasten In den meisten Fällen handelt es sich um Derivate von Chloroplasten, gelegentlich auch von Leukoplasten.

Chromoplast-Struktur

Die Reifung von Hagebutten, Paprika und Tomaten geht mit der Umwandlung von Chloro- oder Leukoplasten der Pulpazellen in Caratinoidplasten einher. Letztere enthalten überwiegend gelbe Plastidenpigmente – Carotinoide, die im reifen Zustand darin intensiv synthetisiert werden und farbige Lipidtröpfchen, feste Kügelchen oder Kristalle bilden. In diesem Fall wird Chlorophyll zerstört.

Mitochondrien

Mitochondrien sind für die meisten Pflanzenzellen charakteristische Organellen. Sie haben eine variable Form von Stäbchen, Körnern und Fäden. 1894 von R. Altman mit einem Lichtmikroskop entdeckt und die innere Struktur später mit einem Elektronenmikroskop untersucht.

Die Struktur der Mitochondrien

Mitochondrien haben eine Doppelmembranstruktur. Die äußere Membran ist glatt, die innere bildet Auswüchse unterschiedlicher Form – Röhren in Pflanzenzellen. Der Raum im Mitochondrium ist mit halbflüssigem Inhalt (Matrix) gefüllt, der Enzyme, Proteine, Lipide, Kalzium- und Magnesiumsalze, Vitamine sowie RNA, DNA und Ribosomen umfasst. Der enzymatische Komplex der Mitochondrien beschleunigt den komplexen und miteinander verbundenen Mechanismus biochemischer Reaktionen, die zur Bildung von ATP führen. In diesen Organellen werden Zellen mit Energie versorgt – die Energie chemischer Nährstoffbindungen wird im Prozess der Zellatmung in hochenergetische ATP-Bindungen umgewandelt. In den Mitochondrien erfolgt der enzymatische Abbau von Kohlenhydraten, Fettsäuren und Aminosäuren unter Freisetzung von Energie und deren anschließender Umwandlung in ATP-Energie. Die angesammelte Energie wird für Wachstumsprozesse, für neue Synthesen etc. aufgewendet. Mitochondrien vermehren sich durch Teilung und leben etwa 10 Tage, danach werden sie zerstört.

Endoplasmatisches Retikulum

Das endoplasmatische Retikulum ist ein Netzwerk aus Kanälen, Röhren, Vesikeln und Zisternen, die sich im Zytoplasma befinden. Es wurde 1945 vom englischen Wissenschaftler K. Porter entdeckt und ist ein Membransystem mit ultramikroskopischer Struktur.

Struktur des endoplasmatischen Retikulums

Das gesamte Netzwerk ist mit der äußeren Zellmembran der Kernhülle zu einem Ganzen verbunden. Es gibt glatte und raue ER, die Ribosomen tragen. Auf den Membranen des glatten ER befinden sich Enzymsysteme, die am Fett- und Kohlenhydratstoffwechsel beteiligt sind. Dieser Membrantyp überwiegt in Samenzellen, die reich an Speichersubstanzen (Proteine, Kohlenhydrate, Öle) sind; an der körnigen EPS-Membran sind Ribosomen befestigt, und bei der Synthese eines Proteinmoleküls wird die Polypeptidkette mit Ribosomen in den EPS-Kanal eingetaucht. Die Funktionen des endoplasmatischen Retikulums sind sehr vielfältig: Stofftransport sowohl innerhalb der Zelle als auch zwischen benachbarten Zellen; Aufteilung der Zelle in separate Abschnitte, in denen verschiedene physiologische Prozesse und chemische Reaktionen.

Ribosomen

Ribosomen sind zelluläre Organellen ohne Membran. Jedes Ribosom besteht aus zwei Partikeln, deren Größe nicht identisch ist und die in zwei Fragmente geteilt werden können, die nach der Vereinigung zu einem ganzen Ribosom weiterhin die Fähigkeit zur Proteinsynthese behalten.

Ribosomenstruktur

Ribosomen werden im Zellkern synthetisiert, verlassen ihn dann und wandern in das Zytoplasma, wo sie an der Außenfläche der Membranen des endoplasmatischen Retikulums befestigt werden oder sich frei befinden. Abhängig von der Art des zu synthetisierenden Proteins können Ribosomen einzeln funktionieren oder zu Komplexen – Polyribosomen – zusammengefasst sein.

Entsprechend ihrer Struktur lassen sich die Zellen aller lebenden Organismen in zwei große Abschnitte einteilen: nichtnukleare und nukleare Organismen.

Um den Aufbau pflanzlicher und tierischer Zellen zu vergleichen, sollte gesagt werden, dass beide Strukturen zum Superreich der Eukaryoten gehören, das heißt, sie enthalten eine Membranmembran, einen morphologisch geformten Zellkern und Organellen für verschiedene Zwecke.

In Kontakt mit

	Gemüse	Tier
Ernährungsmethode	Autotroph	Heterotrop
Zellenwand	Es befindet sich außen und wird durch eine Zellulosehülle dargestellt. Verändert seine Form nicht	Es wird Glykokalyx genannt und ist eine dünne Zellschicht aus Proteinen und Kohlenhydraten. Die Struktur kann ihre Form verändern.
Zellzentrum	Nein. Kommt nur in niederen Pflanzen vor	Essen
Aufteilung	Zwischen den Tochterstrukturen wird eine Trennwand gebildet	Zwischen den Tochterstrukturen entsteht eine Verengung
Speicherkohlenhydrat	Stärke	Glykogen
Plastiden	Chloroplasten, Chromoplasten, Leukoplasten; unterscheiden sich je nach Farbe voneinander	Nein
Vakuolen	Große Hohlräume, die mit Zellsaft gefüllt sind. Enthalten große Menge Nährstoffe. Sorgen Sie für Turgordruck. Es gibt relativ wenige davon in der Zelle.	Zahlreiche kleine Verdauungsorgane, einige kontraktil. Bei Pflanzenvakuolen ist der Aufbau anders.

Merkmale der Struktur einer Pflanzenzelle:

Merkmale der Struktur einer tierischen Zelle:

Kurzer Vergleich pflanzlicher und tierischer Zellen

Was daraus folgt

1. Die grundlegende Ähnlichkeit der Strukturmerkmale und der molekularen Zusammensetzung pflanzlicher und tierischer Zellen weist auf die Verwandtschaft und Einheit ihrer Herkunft hin, höchstwahrscheinlich aus einzelligen Wasserorganismen.
2. Beide Arten enthalten viele Elemente des Periodensystems, die hauptsächlich in Form komplexer Verbindungen anorganischer und organischer Natur vorliegen.
3. Der Unterschied besteht jedoch darin, dass sich diese beiden Zelltypen im Laufe der Evolution weit voneinander entfernt haben, weil Sie verfügen über völlig unterschiedliche Methoden zum Schutz vor verschiedenen schädlichen Einflüssen der äußeren Umgebung und auch über unterschiedliche Ernährungsmethoden.
4. Eine Pflanzenzelle unterscheidet sich von einer tierischen Zelle vor allem durch ihre robuste Hülle, die aus Zellulose besteht; spezielle Organellen - Chloroplasten mit Chlorophyllmolekülen in ihrer Zusammensetzung, mit deren Hilfe wir Photosynthese durchführen; und gut entwickelte Vakuolen mit Nährstoffversorgung.

Zelltheorie. Zelluläre Strukturen: Zytoplasma, Plasmamembran, EDS, Ribosomen, Golgi-Komplex, Lysosomen

Zelle- eine elementare Einheit eines lebenden Systems. Spezifische Funktionen in einer Zelle werden zwischen verteiltOrganoide- intrazelluläre Strukturen. Trotz der Vielfalt der Formen, Zellen verschiedene Typen weisen auffällige Ähnlichkeiten in ihren wesentlichen Strukturmerkmalen auf.

Zelltheorie

Mit der Verbesserung der Mikroskope tauchten neue Informationen über die Zellstruktur pflanzlicher und tierischer Organismen auf.

Mit dem Aufkommen physikalischer und chemischer Forschungsmethoden in der Zellwissenschaft wurde eine erstaunliche Einheit in der Struktur von Zellen verschiedener Organismen offenbart und der untrennbare Zusammenhang zwischen ihrer Struktur und Funktion nachgewiesen.

Grundprinzipien der Zelltheorie

1. Die Zelle ist die Grundeinheit für Struktur und Entwicklung aller lebenden Organismen.
2. Die Zellen aller einzelligen und mehrzelligen Organismen sind in ihrer Struktur ähnlich, chemische Zusammensetzung, die wichtigste Manifestation der Lebensaktivität und des Stoffwechsels.
3. Zellen vermehren sich durch Teilung.
4. In vielzelligen Organismen sind Zellen auf ihre Funktionen spezialisiert und bilden Gewebe.
5. Organe bestehen aus Gewebe.

Um einige der oben genannten Bestimmungen der Zelltheorie zu bestätigen, nennen wir die gemeinsamen Merkmale, die für tierische und pflanzliche Zellen charakteristisch sind.

Gemeinsame Merkmale pflanzlicher und tierischer Zellen

1. Einheit struktureller Systeme – Zytoplasma und Kern.
2. Die Ähnlichkeit von Stoffwechsel- und Energieprozessen.
3. Einheit des Prinzips des Erbcodes.
4. Universelle Membranstruktur.
5. Einheit der chemischen Zusammensetzung.
6. Ähnlichkeiten im Prozess der Zellteilung.

Tabelle: Besonderheiten pflanzlicher und tierischer Zellen

Zeichen	Pflanzenzelle	Tierzelle
Plastiden	Chloroplasten, Chromoplasten, Leukoplasten	Abwesend
Ernährungsmethode	Autotroph (phototroph, chemotroph).	Heterotrophe (saprotrophe, chemotrophe).
ATP-Synthese	In Chloroplasten, Mitochondrien.	In Mitochondrien.
ATP-Abbau		In Chloroplasten und allen Teilen der Zelle, in denen Energie benötigt wird.
Zellzentrum	In niederen Pflanzen.	In allen Zellen.
Zellwand aus Zellulose	Liegt außerhalb der Zellmembran.	Abwesend.
Aufnahme	Ersatznährstoffe in Form von Stärkekörnern, Eiweiß, Öltropfen; in Vakuolen mit Zellsaft; Salzkristalle.	Ersatznährstoffe in Form von Körnern und Tropfen (Proteine, Fette, Kohlenhydrat-Glykogen); Endprodukte des Stoffwechsels, Salzkristalle; Pigmente.
Vakuolen	Große Hohlräume, gefüllt mit Zellsaft – einer wässrigen Lösung verschiedener Stoffe, die Reserve- oder Endprodukte sind. Osmotische Reservoire der Zelle.	Kontraktile, verdauungsfördernde, ausscheidende Vakuolen. Normalerweise klein.

Die Bedeutung der Theorie: Es beweist die Einheit des Ursprungs aller lebenden Organismen auf der Erde.

Zelluläre Strukturen

Abbildung: Diagramm des Aufbaus tierischer und pflanzlicher Zellen

Tabelle: Zellorganellen, ihre Struktur und Funktionen

Organellen	Struktur	Funktionen
Zytoplasma	Es befindet sich zwischen der Plasmamembran und dem Zellkern und umfasst verschiedene Organellen. Der Raum zwischen den Organellen ist mit Zytosol gefüllt – einer viskosen wässrigen Lösung verschiedener Salze und organischer Substanzen, durchdrungen von einem System aus Proteinfäden – dem Zytoskelett.	Die meisten chemischen und physiologischen Prozesse der Zelle finden im Zytoplasma statt. Zytoplasma vereint alle Zellstrukturen in einem einzigen System und stellt die Beziehung zwischen dem Stoff- und Energieaustausch zwischen den Organellen der Zelle sicher.
Äußere Zellmembran	Ein ultramikroskopischer Film, der aus zwei monomolekularen Proteinschichten und einer dazwischen liegenden bimolekularen Lipidschicht besteht. Die Integrität der Lipidschicht kann durch Proteinmoleküle – „Poren“ – unterbrochen werden.	Isoliert die Zelle von der Umgebung, hat eine selektive Permeabilität und reguliert den Prozess des Eindringens von Substanzen in die Zelle. sorgt für den Stoff- und Energieaustausch mit der äußeren Umgebung, fördert die Verbindung von Zellen im Gewebe, beteiligt sich an Pinozytose und Phagozytose; reguliert den Wasserhaushalt der Zelle und entfernt Abfallprodukte aus ihr.
Endoplasmatisches Retikulum (ER)	Ultramikroskopisches System von Membranen, die Röhren, Tubuli, Zisternen und Vesikel bilden. Die Struktur der Membranen ist universell (wie auch die äußere), das gesamte Netzwerk ist mit der äußeren Membran der Kernmembran und der äußeren Zellmembran zu einem Ganzen vereint. Das körnige ES trägt Ribosomen, während es dem glatten fehlen.	Sorgt für den Stofftransport sowohl innerhalb der Zelle als auch zwischen benachbarten Zellen. Unterteilt die Zelle in separate Abschnitte, in denen verschiedene physiologische Prozesse und chemische Reaktionen gleichzeitig ablaufen. Granulares ES ist an der Proteinsynthese beteiligt. In ES-Kanälen werden komplexe Proteinmoleküle gebildet, Fette synthetisiert und ATP transportiert.
Ribosomen	Kleine kugelförmige Organellen bestehend aus rRNA und Protein.	Proteine ​​werden an Ribosomen synthetisiert.
Golgi-Apparat	Mikroskopisch kleine Einzelmembranorganellen, bestehend aus einem Stapel flacher Zisternen, an deren Rändern sich Röhren verzweigen, die kleine Vesikel trennen.	IN gemeinsames System Membranen aller Zellen - das beweglichste und veränderlichste Organell. In den Zisternen sammeln sich Zersetzungssyntheseprodukte und Substanzen an, die in die Zelle gelangen, sowie Substanzen, die aus der Zelle entfernt werden. In Bläschen verpackt gelangen sie in das Zytoplasma: Einige werden verwendet, andere werden ausgeschieden.
Lysosomen	Mikroskopisch kleine, einmembranige Organellen mit runder Form. Ihre Anzahl hängt von der lebenswichtigen Aktivität der Zelle und ihrer Funktion ab physiologischer Zustand. Lysosomen enthalten lysierende (auflösende) Enzyme, die an Ribosomen synthetisiert werden.	Verdauung von Nahrungsmitteln, die während der Phagozytose und Pinozytose in eine tierische Zelle gelangen. Schutzfunktion. In den Zellen aller Organismen kommt es zur Autolyse (Selbstauflösung von Organellen); insbesondere unter Bedingungen von Nahrungs- oder Sauerstoffmangel löst sich der Schwanz von Tieren auf. Bei Pflanzen lösen sich Organellen bei der Bildung des Korkgewebes der Holzgefäße auf.

Schlussfolgerungen aus der Vorlesung

1. Eine wichtige Errungenschaft der Biowissenschaften ist die Bildung von Vorstellungen über den Aufbau und die Lebenstätigkeit der Zelle als strukturelle und funktionelle Einheit des Körpers.
2. Die Wissenschaft, die eine lebende Zelle in all ihren Erscheinungsformen untersucht, wird Zytologie genannt.
3. Die ersten Stadien der Entwicklung der Zytologie als wissenschaftliches Erkenntnisgebiet waren mit den Werken von R. Hooke, A. Leeuwenhoek, T. Schwann, M. Schleiden, R. Virchow und K. Baer verbunden. Das Ergebnis ihrer Tätigkeit war die Formulierung und Entwicklung der Grundprinzipien der Zelltheorie.
4. An den lebenswichtigen Prozessen einer Zelle sind verschiedene Zellstrukturen direkt beteiligt.
5. Zytoplasma gewährleistet die Aktivität aller Zellstrukturen als ein einziges System.
6. Die Zytoplasmamembran gewährleistet die Passageselektivität von Substanzen in der Zelle und schützt sie vor der äußeren Umgebung.
7. In den Tanks des Golgi-Apparats sammeln sich Produkte der Synthese und des Abbaus von Substanzen, die in die Zelle gelangen, sowie Substanzen, die aus der Zelle entfernt werden.
8. Lysosomen zersetzen Stoffe, die in die Zelle gelangen.

Fragen zur Selbstkontrolle

1. Beweisen Sie mithilfe von Kenntnissen der Zelltheorie die Einheitlichkeit des Ursprungs des Lebens auf der Erde.
2. Welche Gemeinsamkeiten und Unterschiede gibt es im Aufbau pflanzlicher und tierischer Zellen?
3. Wie hängt die Struktur der Zellmembran mit ihren Funktionen zusammen?
4. Wie erfolgt die aktive Aufnahme von Substanzen in Zellen?
5. Welcher Zusammenhang besteht zwischen Ribosomen und ES?
6. Welche Struktur und Funktion haben Lysosomen in einer Zelle?

Wie wir bereits im Thema „“ besprochen haben, gibt es Organellen, die Teil der Zellen aller Organismen sind, und es gibt Organellen, die nur Zellen bestimmter Reiche (Pflanzen-, Tier-, Pilz- und Bakterienzellen) innewohnen.

Der Aufbau einer tierischen Zelle

Der Hauptnährstoff tierischer Zellen ist .

Hauptorganellen tierische Zellen:

1. - Speicherung und Übermittlung erblicher Informationen. Es gibt mehrkernige tierische Zellen, wie zum Beispiel Zellen; Es gibt zum Beispiel auch atomwaffenfreie.
2. - Schutz, Formerhaltung, aktiver und passiver Stofftransport.
3. Zytoplasma- Die innere flüssige Umgebung jeder Zelle enthält alle Organellen.
   

   Es empfiehlt sich, einen anderen Begriff zu kennen „ Hyaloplasma„ist Zytoplasma ohne Organellen, d.h. flüssiger Teil des Zytoplasmas.

   Die wichtigste Aufgabe des Zytoplasmas besteht darin, alle zellulären Strukturen (Komponenten) zu vereinen und deren chemische Wechselwirkung sicherzustellen. Es erfüllt auch andere Funktionen, insbesondere unterstützt es turgor(Innendruck-)Zellen.

   Im Hyaloplasma finden eine Reihe wichtiger biochemischer Reaktionen statt, insbesondere der phylogenetisch älteste Prozess der Energiefreisetzung

4. (endoplasmatisches Retikulum) ist sowohl das innere „Skelett“ der Zelle als auch der Transport von Nährstoffen; im Falle des rauen ER ist dies die Proteinsynthese.
5. - „sortiert“ Proteine, entfernt von EPS produzierte Substanzen und bildet Lysosomen.
6. - Verdauungsorganellen der Zelle.
7. - „Energiestation“ der Zelle.
8. - Proteinproduktion.
9. Zellzentrum (Zentriolen) ist ein Organell, das nur in tierischen Zellen vorkommt.
   Dieses Organell wurde erst vor relativ kurzer Zeit untersucht, da es in (Mikrotubuli-Länge 0,2 - 0,6 Mikrometer) sichtbar war, die Struktur jedoch nur mit Hilfe von Mikrotubuli untersucht werden konnte. Mikrotubuli sind durch Proteinbindungen miteinander verbunden – so sind sie zusammengehalten.

In einer Zelle befinden sich Zentriolen meist in der Nähe des Zellkerns, die Röhren selbst befinden sich in einer leicht verdichteten Proteinumgebung – Matrix. Ein solches System heißt Zellzentrum.

Hauptfunktionen des Zellzentrums- Beteiligung an der Zellteilung, Mikrotubuli-Funktionen- Formation Zytoskelett Zellen... Wenn der Prozess der Prophase der Mitose beginnt, bilden sie sich Spindel und helfen den Chromosomen, sich zu verschiedenen Zellpolen zu bewegen – sie spielen die Rolle einer Art Schienen.

Die Abbildungen zeigen eine schematische und dreidimensionale Darstellung tierischer und pflanzlicher Zellen mit der Lage der Organellen und Einschlüssen darin.

Abbildung 10 – Schemata der Struktur einer tierischen Zelle.

Das Zytoplasma einer Zelle enthält eine Reihe winziger Strukturen, die verschiedene Funktionen erfüllen. Diese membranumgrenzten Zellstrukturen nennt man Organellen Der Zellkern, Mitochondrien, Lysosomen und Chloroplasten sind zelluläre Organellen. Organellen können durch eine ein- oder zweischichtige Membran vom Zytosol getrennt sein.

Die Hauptfunktion der Membran besteht darin, dass verschiedene Substanzen durch sie von Zelle zu Zelle gelangen. Auf diese Weise findet der Stoffaustausch zwischen Zellen und Interzellularsubstanz statt. Außerdem hat eine Pflanzenzelle eine starre Zellwand über einer Membran. Die Zellwände benachbarter Zellen sind durch eine Mittelplatte getrennt, und für den Stoffwechsel gibt es in den Zellwänden ein Lochsystem – Plasmodesmen.

Abbildung 11 zeigt Diagramme einer Pflanzenzelle.

Abbildung 11 – Schemata der Struktur einer Pflanzenzelle

ALSO, Hauptorganellen tierischer und pflanzlicher Zellen:

Kern und Nukleolus; Ribosomen; Endoplasmatisches Retikulum (ER), Golgi-Apparat, Lysosomen, Vakuolen, Mitochondrien, Plastiden, Zellzentrum (Zentriolen)

Zytoplasma ist die innere halbflüssige Umgebung von Zellen, begrenzt durch die Plasmamembran, in der sie sich befinden Kern und andere Organellen. Die wichtigste Aufgabe des Zytoplasmas besteht darin, alle zellulären Strukturen (Komponenten) zu vereinen und deren chemische Wechselwirkung sicherzustellen. Verschieden Aufnahme(temporäre Formationen) – enthalten unlösliche Abfälle von Stoffwechselprozessen und Reservenährstoffe, Produkte der Zellaktivität, Vakuolen, dünne Röhren und Filamente, die das Skelett der Zelle bilden. Es enthält alle Arten organischer und anorganischer Stoffe. Die Hauptsubstanz des Zytoplasmas enthält eine erhebliche Menge an Proteinen und Wasser. Darin finden die wichtigsten Stoffwechselprozesse statt, es gewährleistet die Verbindung des Zellkerns und aller Organellen sowie die Aktivität der Zelle als ein einziges integrales lebendes System. Das Zytoplasma ist ständig in Bewegung, fließt in eine lebende Zelle und bewegt mit ihm verschiedene Substanzen, Einschlüsse und Organellen. Diese Bewegung wird Zyklose genannt.

Kern- ein obligatorischer Bestandteil der eukaryotischen Zelle. Es kontrolliert und kontrolliert die Aktivität der Zelle, speichert und überträgt genetische Informationen.

Der Aufbau des Zellkerns ist bei allen Zellen gleich. Die Kerne haben normalerweise einen Durchmesser von 3 bis 10 µm. Es enthält DNA, die zusammen mit Proteinen - Histone bildet Komplexe - Chromosomen sichtbar unter einem Lichtmikroskop während der Zellteilung. Chromosomen (griechisch „chroma“ – Farbe, „soma“ – Körper) tragen genetische Informationen über die Struktur der Zelle und ihre physiologische Aktivität.

Abbildung 12 – Struktur des Zellkerns

Der Kerninhalt ist vom Zytoplasma durch die Kernhülle getrennt, die aus zwei nahe beieinander liegenden Membranen besteht, zwischen denen sich ein schmaler Spalt befindet, der mit einer halbflüssigen Substanz gefüllt ist. Von Zeit zu Zeit verschmelzen beide Membranen miteinander und bilden Kernporen, durch die der Austausch stattfindet verschiedene Substanzen zwischen dem Kern und dem Zytoplasma: mRNA- und tRNA-Moleküle, die an der Synthese verschiedener Proteine ​​beteiligt sind, verlassen den Kern und im Zytoplasma synthetisierte Proteine ​​treten ein. Der innere Inhalt des Kerns besteht aus Kernsaft – Karyoplasma (griechisch „karyon“ – Nuss, Nusskern), er enthält einen oder mehrere Nukleolen und eine erhebliche Menge an Protein, RNA und DNA (99 % der gesamten DNA von). der Zelle), aus dem Chromosomen gebildet werden.

Nukleolus- Dies ist der Ort des Zusammenbaus von Ribosomen aus ribosomalen Proteinen und ribosomaler DNA, die im Zytoplasma synthetisiert werden (es können eines oder mehrere davon vorhanden sein). Es befindet sich im Kern und verfügt über keine eigene Membranhülle. Die Hauptfunktion ist die Synthese von Ribosomen. Die an diesen Prozessen beteiligten Proteine ​​sind im Nukleolus lokalisiert.

Ribosomen- Nichtmembranorganellen. Dies ist das wichtigste Organell einer lebenden Zelle, kugelförmig oder leicht ellipsoidisch, mit einem Durchmesser von 15–20 nm, bestehend aus großen und kleinen Untereinheiten.

Abbildung 13 – Struktur und Diagramm des Ribosoms

Ribosomen kommen in den Zellen aller Organismen vor. Sie enthalten Proteine ​​und RNA. Jede Untereinheit besteht aus mehreren Dutzend Proteinen. Die Proteine ​​im Ribosom werden durch ein Gerüst aus ribosomaler RNA zusammengehalten.

Ribosomen dienen der Biosynthese von Proteinen aus Aminosäuren nach einer vorgegebenen Vorlage auf der Grundlage genetischer Informationen, die durch Boten-RNA oder mRNA bereitgestellt werden. Es gibt auch Transfer-RNAs – tRNAs, die die notwendigen Aminosäuren zum Aufbau der Peptidkette liefern. Transfer-RNA gelangt in das Ribosom und bindet komplementär an das Codon der mRNA. Anschließend kommt es zu einer Reaktion, bei der Aminosäurereste aneinander binden und die tRNA entfernt wird. Das „Wörterbuch“ für die Übersetzung von der Sprache der Nukleotide in die Sprache der Aminosäuren wird als genetischer Code bezeichnet.

Abbildung 14 – Schema der Proteinbiosynthese

Manchmal wird dieser Prozess nicht von einem Ribosom, sondern von einer ganzen Gruppe von Ribosomen ausgeführt (eine solche Gruppe wird Polysom ​​genannt).

Abbildung 15 – Polysom

Ribosomen aus dem Nukleolus dringen (durch Poren in der Kernhülle) auf die Membranen ein endoplasmatisches Retikulum (ER) - ein System miteinander verbundener Tubuli und Hohlräume unterschiedlicher Form und Größe, das mit allen Zellorganellen in Kontakt steht.

Es gibt zwei Arten von EPS – raues und glattes: Auf dem rauen (oder körnigen) EPS befinden sich viele Ribosomen, die die Proteinsynthese durchführen. Ribosomen verleihen Membranen ein raues Aussehen. Glatte ER-Membranen tragen keine Ribosomen auf ihrer Oberfläche; sie enthalten Enzyme für die Synthese und den Abbau von Kohlenhydraten und Lipiden. Das Glatte sieht aus wie ein System aus dünnen Röhren und Tanks.

Ribosomen

Abbildung 16 – Endoplasmatisches Retikulum a) rau;

b) oben rau, unten glatt

In den Kanälen und Hohlräumen des ER gebildete Syntheseprodukte (Proteine, Fette und Kohlenhydrate) werden dorthin transportiert Golgi-Apparat.

Golgi-Komplex- Dies ist ein Zellorganell, dessen Basis eine glatte Membran ist, die Pakete abgeflachter Tanks bildet.

gestapelt, und an den Enden der Hohlräume befinden sich große und kleine Blasen.

Abbildung 17 – Golgi-Apparat

Alle Substanzen, die in den Golgi-Apparat gelangen, sammeln sich an und gelangen dann in Form großer und kleiner Vesikel in das Zytoplasma zu den Organellen der Zelle, wo sie verbraucht oder aus der Zelle freigesetzt werden.

Abbildung 18 – Mikroskopische Aufnahme des Golgi-Apparats.

Neben der Bildung von Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten etc. produziert die EPS-Zelle spezifische Substanzen mit Proteincharakter – Enzyme, die sich im Golgi-Apparat ansammeln und in Form freigesetzt werden Lysosomen - kleine runde Körper. Lysosomen (griechisch „lyseo“ – auflösen, „soma“ – Körper) sind kleinste Membranformationen, bei denen es sich um Vesikel mit einem Durchmesser von 0,5 Mikrometern handelt, die Enzyme enthalten, die Proteine, Kohlenhydrate, Fette und Nukleinsäuren abbauen. Lysosomen sind am Abbau alter „Teile“ der Zelle beteiligt,

ganze Zellen und einzelne Organe. Beispielsweise erfolgt das Verschwinden des Schwanzes bei einer Froschkaulquappe unter der Wirkung von Lysosomenenzymen.

Vom Golgi-Apparat freigesetzte Wasserblasen bewegen sich auf ihn zu Vakuolen.

Vakuolen- Membranorganellen, die Reservoire für Wasser und darin gelöste Verbindungen sind. In Pflanzenzellen machen Vakuolen bis zu 90 % des Volumens aus, und tierische Zellen haben temporäre Vakuolen, die nicht mehr als 5 % ihres Volumens einnehmen.

Vakuolen

Abbildung 19 – Vakuolen in einer Zelle

Pflanzenzellvakuolen halten den Turgordruck aufrecht und liefern Wasser für die Photosynthese.

ER, Golgi-Apparat, Lysosomen und Vakuolen stellen ein System dar, dessen einzelne Elemente sich bei Umstrukturierungen und Veränderungen der Membranfunktionen ineinander umwandeln können.

Abbildung 20 – System der Bildung und Freisetzung von Substanzen durch den ER- und Golgi-Apparat.

Das Zytoplasma der meisten pflanzlichen und tierischen Zellen enthält „Energiestationen“ – Mitochondrien.

Mitochondrien haben stabförmige, fadenförmige oder Kugelform etwa 1 µm Durchmesser und etwa 7 µm Länge. Mitochondrien (griech. „mitos“ – Faden, „chondrion“ – Korn, Körnchen) sind im Lichtmikroskop deutlich sichtbar, haben eine äußere glatte Membran und eine innere Membran mit zahlreichen Falten – Cristae, in denen Enzyme an der Umwandlung von Nährstoffenergie beteiligt sind werden aufgebaut. In die Zelle gelangen die Energie von ATP-Molekülen. Die Anzahl der Cristae (lateinisch „crista“ – Grat, Auswuchs) variiert in verschiedenen Zellmitochondrien. Es können mehrere Zehn bis mehrere Hundert und sogar Tausende sein: Je mehr Energie eine bestimmte Zelle verbraucht, desto mehr Mitochondrien enthält sie. Innenraum Mitochondrien sind mit einer homogenen Substanz namens Matrix gefüllt. Die Matrixsubstanz ist dichter als die das Mitochondrium umgebende.

Die Matrix enthält DNA- und RNA-Stränge sowie Ribosomen, die den Mitochondrien durch Teilung eine Selbsterneuerung ermöglichen. Mitochondrien sind eng mit den Membranen des endoplasmatischen Retikulums verbunden, dessen Kanäle oft direkt in die Mitochondrien münden.

Die Zahl der Mitochondrien verändert sich im Laufe der individuellen Entwicklung des Organismus (Ontogenese): In jungen wachsenden und sich teilenden Zellen sind es deutlich mehr davon als in alternden Zellen.

Abbildung 21 – Mitochondrien

Das Zytoplasma pflanzlicher Zellen enthält Plastiden , tierische Zellen haben sie nicht. Es gibt drei Haupttypen von Plastiden: Leukoplasten, Chromoplasten und Chloroplasten. Sie haben verschiedene Farben. Farblose Leukoplasten kommen im Zytoplasma von Zellen ungefärbter Pflanzenteile vor: Stängel, Wurzeln, Knollen. Viele davon finden sich beispielsweise in Kartoffelknollen, in denen sich Stärkekörner ansammeln. Chromoplasten kommen im Zytoplasma von Blüten, Früchten, Stängeln und Blättern vor. Chromoplasten verleihen Pflanzen die Farben Gelb, Rot und Orange. Grüne Chloroplasten kommen in den Zellen von Blättern, Stängeln und anderen Pflanzenteilen sowie in einer Vielzahl von Algen vor. Chloroplasten sind 4–6 Mikrometer groß und haben oft eine ovale Form. Bei höheren Pflanzen enthält eine Zelle mehrere Dutzend Chloroplasten.

Abbildung 22 – Plastiden

Grüne Chloroplasten können sich in Chromoplasten verwandeln – deshalb verfärben sich die Blätter im Herbst gelb und grüne Tomaten werden im reifen Zustand rot. Leukoplasten können sich in Chloroplasten umwandeln (Ergrünung von Kartoffelknollen im Licht). Somit sind Chloroplasten, Chromoplasten und Leukoplasten zum gegenseitigen Übergang fähig.

Die Hauptfunktion von Chloroplasten ist die Photosynthese, d.h. In Chloroplasten werden im Licht durch die Umwandlung organische Stoffe aus anorganischen Stoffen synthetisiert Solarenergie in die Energie von ATP-Molekülen umwandelt. Die Chloroplasten höherer Pflanzen sind 5–10 Mikrometer groß und ähneln in ihrer Form einer bikonvexen Linse. Jeder Chloroplast ist von einer Doppelmembran umgeben, die selektiv durchlässig ist. Die Außenseite ist eine glatte Membran und die Innenseite hat eine gefaltete Struktur. Die wichtigste Struktureinheit des Chloroplasten ist das Thylakoid, ein flacher Doppelmembransack, der eine führende Rolle im Prozess der Photosynthese spielt. Die Thylakoidmembran enthält Proteine, die mitochondrialen Proteinen ähneln und an der Elektronentransportkette beteiligt sind. Die Thylakoide sind in Münzstapeln (10 bis 150) angeordnet, die Grana genannt werden. Grana hat eine komplexe Struktur: Im Zentrum befindet sich Chlorophyll, umgeben von einer Proteinschicht; dann gibt es eine Schicht aus Lipoiden, wiederum Protein und Chlorophyll.

Jeder Chloroplast besteht aus etwa 50 schachbrettartig angeordneten Körnern. Die Membranen, die Thylakoide bilden, enthalten Enzyme, die Sonnenlicht einfangen und ATP synthetisieren. Interne Umgebung Der Chloroplasten enthält Enzyme, die mithilfe von ATP-Energie organische Substanzen synthetisieren. . Jeder Chloroplast enthält DNA und Ribosomen und ist wie Mitochondrien zur autonomen Teilung fähig. Die grüne Farbe von Chloroplasten ist auf den Gehalt des Pigments Chlorophyll zurückzuführen, das eine komplexe chemische Struktur aufweist. Ein lebender und funktionierender Chloroplast enthält bis zu 75 % Wasser.

Abbildung 23 – Chloroplast

Die Größe und Form von Mitochondrien und Chloroplasten, das Vorhandensein doppelsträngiger DNA und ihrer eigenen Ribosomen machen sie bakteriellen Zellen ähnlich. Basierend auf dieser Ähnlichkeit gibt es eine Theorie des symbiotischen Ursprungs der eukaryotischen Zelle, nach der angenommen wird, dass die Vorfahren der modernen Mitochondrien und Chloroplasten einst unabhängige prokaryotische Organismen waren.

Zellzentrum spielt eine herausragende Rolle bei der Organisation des Zytoskeletts: Zahlreiche zytoplasmatische Mikrokügelchen weichen in alle Richtungen davon ab. Im Zentrum des Zellzentrums befinden sich zwei Zentriolen. Jedes Zentriol ist ein Zylinder (0,3 µm lang und 0,1 µm im Durchmesser), um dessen Umfang sich neun Mikrotubuli-Drillinge befinden. Zentriolen bilden Paare, deren Mitglieder im rechten Winkel zueinander stehen. Vor der Zellteilung divergieren die Mitglieder des Paares zu entgegengesetzten Polen und in der Nähe jedes von ihnen erscheint ein Tochterzentriolen. Von Zentriolen an verschiedenen Zellpolen erstrecken sich parallele Mikrotubuli zueinander und bilden eine mitotische Spindel, die eine gleichmäßige Verteilung des genetischen Materials zwischen den Tochterzellen fördert. Einige der Spindelfäden sind an den Chromosomen befestigt. Allerdings kommen Zentriolen nicht in allen Zellen vor, die über ein Zellzentrum verfügen. Höhere Pflanzen haben sie auch nicht.

Abbildung 24 – a) Zentriol mit 9 Mikrotubuli-Tripletts;

b) ein Paar Zentriolen: 1 - mütterlicherseits; 2 - Tochter

Neben verschiedenen Organellen verfügt die Zelle über verschiedene Aufnahme - nicht permanente Formationen, die erscheinen und verschwinden. Einschlüsse sind Stoffwechselprodukte und sind hauptsächlich im Zytoplasma der Zelle in Form von Körnern, Körnern, Tropfen und Kristallen lokalisiert. Lipoide werden in Form kleiner Tropfen abgelagert, Polysaccharide - in Form von Körnchen (Stärkekörner, Glykogenkörnchen); Proteinverbindungen werden seltener abgelagert (auch in Form von Körnern, es gibt Kugeln, Stäbchen, Platten), sie kommen in Eiern, Leber, im Zytoplasma von Protozoen und vielen anderen Tieren vor. Zu den zellulären Einschlüssen gehören einige Pigmente (Lipofucin, das hauptsächlich während der Alterung des Körpers gebildet wird; Lipochrome, die in den Eierstöcken und Nebennieren vorkommen; Retinin, das Teil des visuellen Purpurs ist; Bluthämoglobin; Hautmelanin und andere Pigmente). Es gibt auch sekretorische Einschlüsse, die sich meist in Drüsenzellen befinden: Dabei kann es sich um Proteine, Zucker, Lipoproteine ​​usw. handeln.

6 Zellernährung. Phagozytose und Pinozytose.

Beliebig lebende Zelle isst, d.h. fängt Nährstoffe aus der äußeren Umgebung ein (in Form einzelner Moleküle oder großer Molekülgruppen – Speisereste, manchmal sogar kleinere ganze Zellen) und nutzt diese Stoffe auf die eine oder andere Weise.

Im Grunde gibt es nur zwei Verschiedene Optionen Verwendung von Nährstoffen.

1. Nährstoffmoleküle können zum Aufbau anderer Moleküle verwendet werden, die bestimmte Funktionen im Leben einer Zelle erfüllen, beispielsweise Moleküle, aus denen die Zellmembran besteht. Auf diese Weise nutzt die Zelle Nährstoffe, heißt es Assimilation.

2. Eine andere Möglichkeit besteht darin, Energie zu gewinnen, die dann freigesetzt und von der Zelle beispielsweise zur Bewegung oder zum Einfangen neuer Nahrungspartikel genutzt wird. Diese Art der Stoffverwendung nennt man Dissimilation.

Zum Transport von Wasser und verschiedenen Ionen Zellmembran Es gibt Poren, durch die sie passiv Betreten Sie die Zelle. Darüber hinaus gibt es aktive Übertragung Stoffe mithilfe spezieller Proteine, aus denen die Plasmamembran besteht, in die Zelle transportieren. Sie erfolgt ebenfalls auf Basis der Prozesse der Phagozytose und Pinozytose

Phagozytose(„phagos“ – „Verschlinger“, „cytos“ – „Zelle“) – Fütterung der Zelle mit relativ großen Nahrungspartikeln (einschließlich anderer Zellen). Das allgemeine Bild der Phagozytose ist in Abb. dargestellt. 9.

Abbildung 9 – Phagozytose. Pinozytose. Rezeptorendozytose

Ein an der Zelle vorbeischwebendes Nahrungsteilchen berührt die Membran und bleibt daran haften. Die darunter liegende Membran biegt sich und umhüllt das Partikel von allen Seiten. Dadurch entsteht eine Membranblase mit einem Partikel im Inneren – Verdauungsvakuole. Es löst sich von der Membran und schwimmt tief in das Zytoplasma. Dort verschmilzt es mit einer anderen Blase ( primäres Lysosom, vom Golgi-Komplex getrennt. Die Blase – das Ergebnis dieser Fusion – heißt sekundäres Lysosom. Danach beginnen sich die Speisereste aufzulösen. Nach 20 Minuten sind im sekundären Lysosom nur noch wenige kleine formlose Stücke sichtbar, die sich aus irgendeinem Grund „nicht auflösen“ wollten. Dann schwimmt das sekundäre Lysosom zur Zellmembran, verschmilzt mit dieser und schleudert diese „Stücke“ aus der Zelle (Abbildung 20).

Eine andere Option, die für mehrzellige Tiere weitaus akzeptabler ist, besteht darin, dass das sekundäre Lysosom unverdaute Rückstände in einen speziellen Bereich wirft Speichervakuole zur „ewigen Aufbewahrung“.

All diese erstaunlichen Transformationen erfolgen aufgrund der Aktivität spezieller Moleküle. Spezielle Moleküle der Zellmembran ( Rezeptoren), sorgen für die Haftung des Nahrungspartikels an der Membran und die Bildung einer Verdauungsvakuole. Rezeptoren sind Moleküle in der Zellmembran, die andere Moleküle erkennen können ( Liganden) und halten Sie sich fest daran. Ein Partikel, das die Membran berührt, bleibt haften, wenn sich auf seiner Oberfläche Liganden für einige Rezeptoren auf der Zelloberfläche befinden (normalerweise gibt es etwa 100 verschiedene Arten von Rezeptoren auf der Membran, und jeder von ihnen „erkennt“ einen bestimmten Liganden).

Für den Fall, dass eine Zelle eine andere kleine Zelle durch Phagozytose eingefangen hat, bringt das primäre Lysosom spezielle Moleküle aus dem Golgi-Komplex ( Verdauungsenzyme), in der Lage, große Moleküle (Polymere) in Stücke zu „schneiden“. Dadurch „zerfallen“ die Organellen der eingefangenen Zelle in einzelne kleine Moleküle. Die Membran des sekundären Lysosoms enthält ebenfalls Trägerproteine, die in der Lage sind, diese kleinen Moleküle durch die Membran in das Zytoplasma der Zelle zu transportieren.

Bei der Pinozytose (griechisch „pino“ – Getränk) werden Flüssigkeitströpfchen mit darin gelösten Substanzen eingefangen und absorbiert. Die Pinozytose ähnelt der Phagozytose, allerdings ist die Phagozytose bei Tieren weit verbreitet und die Pinozytose wird sowohl von pflanzlichen als auch von tierischen Organismen durchgeführt.

Die Zellwand von Pflanzen, Bakterien und Cyanobakterien verhindert die Phagozytose und daher gibt es bei ihnen praktisch keine Phagozytose.

Egal wie ähnlich tierische und pflanzliche Zellen sind, es gibt erhebliche Unterschiede zwischen ihnen. Der Hauptunterschied besteht darin, dass in einer Pflanzenzelle ein Zellzentrum mit Zentriolen fehlt, das in einer tierischen Zelle vorhanden ist, und keine Vakuolen mit Wasser, die einen ziemlich großen Raum in der Zelle einnehmen und diesen mit pflanzlichem Turgor versorgen.

Ein wesentlicher Unterschied zwischen diesen Zellen ist das Vorhandensein von Chloroplasten in der Pflanzenzelle, die für die Photosynthese der Pflanzen und andere Funktionen sorgen.

In der Abbildung können Sie die Unterschiede zwischen tierischen und pflanzlichen Zellen gut erkennen.

Abbildung 25 – Unterschiede zwischen tierischen und pflanzlichen Zellen

Tabelle 2 zeigt die Besonderheiten pflanzlicher und tierischer Zellen.

Tabelle 3 – Besonderheiten pflanzlicher und tierischer Zellen

THEMA: GEWEBEEBENE

Die Gewebeebene wird durch Gewebe repräsentiert, die Zellen einer bestimmten Struktur, Größe, Lage und ähnlichen Funktionen vereinen. Gewebe entstanden im Laufe der historischen Entwicklung zusammen mit der Vielzelligkeit. In mehrzelligen Organismen entstehen sie während der Ontogenese als Folge der Zelldifferenzierung. Bei Tieren gibt es verschiedene Arten von Gewebe (Epithel-, Binde-, Muskel-, Nervengewebe sowie Blut und Lymphe). Bei Pflanzen gibt es meristematische, schützende, basische und leitfähige Gewebe. Auf dieser Ebene findet die Zellspezialisierung statt.

Die Funktionen eines tierischen Organismus sind sehr vielfältig und daher sind die Zellen darin unterschiedlich aufgebaut. Anhand äußerer bzw. morphologischer Merkmale kann man homogene Zellgruppen unterscheiden, aus denen der Organismus sozusagen gewebt ist; Daher kommt auch der Name Gewebe, also verschiedene Gruppen von Zellen. Jede Gruppe homogener Zellen erfüllt eine bestimmte Funktion und verfügt über besondere, nur ihr innewohnende Eigenschaften.

Keines der Gewebe ist eine unabhängige, isolierte Gruppe homogener Zellen. Nur durch die engste Zusammenarbeit aller Zellen als Teile eines Gesamtorganismus ist deren Leben möglich.

Basierend auf den Strukturmerkmalen und der Funktion der Zellen werden folgende Gewebe unterschieden: Epithel-, Binde-, Muskel- und Nervengewebe.

1. Epithelgewebe.

Epithelgewebe , oder Epithel, zeichnet sich dadurch aus, dass die Zellen in ganzen Reihen nebeneinander angeordnet sind. Epithel kommt in einem komplexen Organismus sehr häufig vor. Es bedeckt die Körperoberfläche, Hohlräume und Organe des Tieres, die verschiedene physiologische Funktionen im Körper erfüllen. Das Epithel schützt das innere Gewebe, und man kann in dieses Gewebe nur eindringen, indem man das Epithel aufbricht.

Die funktionelle Bedeutung des Epithels ist vielfältig und an verschiedenen Stellen des Körpers ist es unterschiedlich aufgebaut. Wenn Epithelzellen in einer Reihe angeordnet sind, spricht man von einschichtigen Zellen; Wenn Zellreihen übereinander geschichtet sind, spricht man von einer Mehrschichtigkeit.

Es gibt ein einschichtiges Zylinderepithel, das wiederum in Flimmer-, Rand- und Drüsenepithel sowie in mehrschichtiges Epithel unterteilt ist.

Das Flimmerepithel bedeckt die Atemwege und Eileiter und ist durch das Vorhandensein dünner, beweglicher Filamente am freien Ende der Zellen, den sogenannten Zilien, gekennzeichnet. Sie bewegen sich ständig in eine Richtung, wodurch Auswurf und verschiedene Fremdpartikel aus den Atemwegen freigesetzt werden und in den Eileitern die Eizelle in die Gebärmutter gelangt.

Das umrandete oder intestinale Epithel bedeckt die innere Oberfläche des Darms. Am freien Ende der Zellen dieses Epithels befindet sich ein spezielles Gerät – ein Rand oder eine Kutikula, mit deren Hilfe in Wasser gelöste Nährstoffe in die Darmwände aufgenommen werden.

Drüsenepithel kommt hauptsächlich in den Drüsen vor. Drüsenepithelzellen scheiden eine spezielle Flüssigkeit namens Sekret aus. Die Form und Struktur der Drüsenzellen ist sehr vielfältig, ebenso wie das von ihnen abgesonderte Sekret.

Mehrschichtiges Epithel wird je nach Form der Zellen unterteilt in: 1) mehrschichtiges zylindrisches Epithel, das selten vorkommt, hauptsächlich in den Ausführungsgängen der Drüsen; 2) mehrschichtiger Übergang, gekennzeichnet durch hohe Dehnbarkeit und Auskleidung von Hohlräumen, die ihr Volumen stark verändern (z. B. einen Hohlraum). Blase); 3) mehrschichtig flach, bestehend aus flachen Zellen, die verhornen. Es bedeckt die Außenseite des Tierkörpers, kleidet das Innere einer Reihe von Organen (Mundhöhle, Rachen, Speiseröhre usw.) aus und ist ein schützendes Epithel.

2. Bindegewebe

Abbildung 26 – Struktur des dichten Bindegewebes: 1 – Kollagenfasern; 2 - Kern; 3 - Zellen: 4 - Elastinfasern

Bindegewebe ist im ganzen Körper verteilt. Sie verbinden verschiedene Körperteile miteinander. Bindegewebe werden in zwei Hauptgruppen unterteilt: nährendes (trophisches) und unterstützendes (mechanisches) Gewebe.

Blut und Lymphe gehören ihrem Ursprung nach zur trophischen Gruppe des Bindegewebes. Blut besteht aus Plasma und geformten Elementen.

Plasma ist der flüssige Teil des Blutes und besteht aus Wasser, anorganischen und organischen Stoffen. Einige davon sind Nährstoffe für Zellen, andere sind Stoffwechselprodukte, die aus dem Körper entfernt werden müssen.

Im Blut außerhalb des Körpers gerinnt das Plasma und eine Eiweißsubstanz, Fibrin, fällt aus und bildet ein Blutgerinnsel. Die Fähigkeit des Blutes, ein Blutgerinnsel zu bilden, schützt vor Blutungen, wenn die Integrität eines Blutgefäßes verletzt wird.

Die nach der Fibrinentfernung verbleibende Flüssigkeit wird Blutserum genannt.

Zur Gruppe der mechanischen Bindegewebe zählen Knorpel- und Knochengewebe.

Knorpelgewebe findet sich dort, wo eine größere Elastizität erforderlich ist (der Kern des Atmungsapparates) oder wo Stöße und Stöße abgemildert werden müssen (an den Knochenenden in Gelenken).

3. Knochengewebe

Abbildung 27 – Struktur des Knochengewebes: 1 – Knochenzelle (Osteozyten); 2 - Kern; 3 - interzelluläre Substanz

Knochengewebe ist das stärkste Gewebe im Körper. Neben organischen Verbindungen enthält es viel Mineralien, nämlich Phosphor-Calcium-Salze. Dies verleiht dem Knochengewebe eine größere Festigkeit und durch das Vorhandensein organischer Substanzen Elastizität.

Der Knochen wird von Kanälen durchzogen, durch die Blut- und Lymphgefäße sowie Nervenfasern verlaufen. Die Wände der Knochen bestehen aus einer festen, kompakten Substanz, das Innere des Knochens besteht aus schwammiger Substanz, deren Hohlräume mit Knochenmark gefüllt sind.

Darüber hinaus gibt es faseriges Bindegewebe, das neben der Stützfunktion auch eine trophische Funktion erfüllt, da in seinen Interzellularspalten Nährstoffe zirkulieren. Faseriges Bindegewebe ist locker, dicht und elastisch. Lockeres Bindegewebe liegt unter der Haut zwischen den Muskeln und dient der Verbindung und Bildung des Skeletts einzelner Organe. Dichtes Bindegewebe kommt in Sehnen, Bändern und anderen Organen vor und unterscheidet sich von lockerem Bindegewebe in Dichte und Festigkeit. Elastisches Bindegewebe zeichnet sich durch eine große Anzahl elastischer Fasern, Festigkeit und ausreichende Elastizität aus; Es kommt in verschiedenen Bändern und großen Blutgefäßen vor.

4. Knorpelgewebe

Abbildung 28 – Struktur Knorpelgewebe: 1 - interzelluläre Substanz; 2 - Zelle; 3 – Kern

5. Muskelgewebe

Muskelgewebe besteht aus besonderen Zellen, die sehr lang sind und daher Muskelfasern genannt werden. Unterscheiden Sie zwischen glattem und quergestreiftem Muskelgewebe

Abbildung 29 – Struktur des Muskelgewebes: 1 – Muskelzelle (Muskelfaser); 2 - Kerne; 3 - interzelluläre Substanz; 4 - interzelluläre Substanzfaser

Glattes Muskelgewebe zieht sich unabhängig vom Willen des Tieres zusammen. Es ist üblich in innere Organe Körper: Verdauungs-, Atmungs- und Urogenitalorgane; in den Gefäßen, in der Milz usw.

Das quergestreifte Muskelgewebe wird in Skelett- und Herzmuskelgewebe unterteilt. Skelettmuskelgewebe befindet sich an den Teilen des Skeletts, die an der Bewegung beteiligt sind; es zieht sich willkürlich zusammen, weshalb es Muskelgewebe willkürlicher Bewegung genannt wird. Herzmuskelgewebe ist im Herzen vorhanden und funktioniert unabhängig vom Willen des Tieres. Sein Merkmal sind regelmäßig wechselnde Kontraktionen, d.h. Rhythmus.

6. Nervengewebe

Nervengewebe ist im Körper darauf ausgelegt, Reizungen sowohl innerhalb des Körpers als auch bei der Kommunikation mit der äußeren Umgebung wahrzunehmen und weiterzuleiten. Durch das Nervengewebe nehmen Tiere eine Vielzahl von Empfindungen wahr: Licht, Farbe, Geruch, Geschmack, Geräusche usw.

THEMA: Organiseller Entwicklungsstand von Lebewesen

Ontogenese (von griech. ontos – Sein, geneses – Entwicklung) ist der Entwicklungszyklus eines einzelnen Organismus (Tier oder Pflanze), beginnend mit der Bildung der Keimzellen, aus denen er entstanden ist, und endend mit seinem Tod.

Ontogenese – individuelle Entwicklung eines Organismus

Phylogenie – die Entstehungs- und Entwicklungsgeschichte einer Art (Tiere oder Pflanzen).

Im 19. Jahrhundert formulierten die deutschen Wissenschaftler Fritz Müller und Ernest Haeckel Biogenetisches Gesetz:

Die Ontogenese (individuelle Entwicklung) jedes Individuums ist eine kurze und schnelle Wiederholung der Phylogenie (historische Entwicklung) der Art, zu der dieses Individuum gehört

Die Ontogenese wird je nach Art der Entwicklung von Organismen in direkte und indirekte unterteilt

Direkte Die Entwicklung von Organismen in der Natur erfolgt in Form einer nicht-larvalen und intrauterinen Entwicklung, während indirekt Die Entwicklung wird in Form der Larvenentwicklung beobachtet.

1. Mechanismus des Wachstums und der Entwicklung von Organismen.

Nach der Befruchtung der Eizelle beginnt also das Wachstum und die Entwicklung eines neuen lebenden Organismus, der den Entwicklungspfad der Eltern – Vater und Mutter – wiederholt. Dies ist ein sehr komplexer Prozess und besteht aus dem Zusammenspiel der von den Eltern erhaltenen Vererbung und den Umweltbedingungen, die den wachsenden Organismus umgeben.

Das Wachstum eines Organismus ist eine allmähliche Zunahme seiner Masse infolge einer Zunahme der Zellzahl.

Das Wachstum kann gemessen werden, indem auf der Grundlage der Messergebnisse Kurven für Körpergröße, Gewicht, Trockenmasse, Zellzahl, Stickstoffgehalt und andere Indikatoren erstellt werden.

In diesem Fall unterscheiden sich einige Zellen manchmal morphologisch, biochemisch und funktionell von anderen Zellen. Die Reproduktion und Differenzierung einiger Zellen ist immer mit dem Wachstum und der Differenzierung anderer koordiniert. Beide Prozesse laufen über den gesamten Lebenszyklus des Organismus ab. Da differenzierende Zellen ihre Form verändern und Zellgruppen an Formveränderungen beteiligt sind, geht damit eine Morphogenese einher, die die strukturelle Organisation von Zellen und Geweben sowie die allgemeine Morphologie von Organismen bestimmt.

Auf diese Weise, Höhe ist das Ergebnis quantitativer Veränderungen in Form einer Zunahme der Zellzahl (Körpergewicht) und qualitativer Veränderungen in Form von Zelldifferenzierung und Morphogenese.

Entwicklung sind qualitative Veränderungen in Organismen, die während der Ontogenese für fortschreitende Veränderungen bei Individuen sorgen.

Im Rahmen moderner Konzepte wird die Entwicklung eines Organismus als ein Prozess verstanden, bei dem früher gebildete Strukturen die Entwicklung nachfolgender Strukturen anregen. Unter Berücksichtigung auch des Einflusses von Umweltfaktoren: Die Entwicklung wird durch die Einheit interner und externer Faktoren bestimmt.

2. Perioden der Ontogenese

Das Wachstum kann unbegrenzt sein – das ganze Leben lang anhaltend (bei Pflanzen), und definitiv, auf einen bestimmten Zeitraum begrenzt (bei vielen Tieren stoppt das Wachstum kurz nach Erreichen der Pubertät).

Wachstum und Entwicklung eines tierischen Organismus in verschiedene Perioden passieren anders. Ab dem Zeitpunkt der Befruchtung teilen sich die Zellen sehr schnell und es ist ein verstärktes Wachstum zu beobachten. Darüber hinaus verlangsamt sich das Wachstum aufgrund der Bildung verschiedener Gewebe und Organe allmählich und hört bei einem bestimmten Alter des erwachsenen Organismus vollständig auf.

Die Ontogenese wird in proembryonale, embryonale und postembryonale Perioden unterteilt.

Proembryonal, Der Zeitraum in der individuellen Entwicklung von Organismen ist mit der Bildung von Keimzellen im Körper verbunden.

Embryonal Die Periode beginnt mit der Verschmelzung der Kerne männlicher und weiblicher Keimzellen, wenn der Prozess der Befruchtung der Eier stattfindet. Bei Organismen, die durch eine intrauterine Entwicklung gekennzeichnet sind, endet die Embryonalperiode mit der Geburt der Nachkommen.

Beim Menschen und manchmal auch bei höheren Tieren wird die Entwicklungsphase vor der Geburt oft als pränatal und nach der Geburt als postnatal bezeichnet. Innerhalb der pränatalen (embryonalen) Periode werden die anfängliche (erste Entwicklungswoche), die embryonale und die fetale Periode unterschieden. Der sich entwickelnde Embryo vor der Bildung von Organrudimenten wird als Embryo bezeichnet, nach der Bildung von Organrudimenten als Fötus.

Unterschiede in der Entwicklung eines Organismus in bestimmten Lebensabschnitten gehen mit unterschiedlichen Anforderungen an die Bedingungen seiner Umwelt einher. Daher ist der Embryo während der Gebärmutter- oder pränatalen Phase nicht in der Lage, sich unabhängig zu ernähren und Gas auszutauschen. Über den Körper der Mutter wird es mit allem Notwendigen versorgt. Zum Zeitpunkt der Geburt ist der Körper bereits auf andere Entwicklungsbedingungen vorbereitet: auf den Lufteintritt in die Lunge zur Aufrechterhaltung des Gasaustausches und auf die Ernährung des Körpers durch diese Verdauungstrakt zuerst mit Kolostrum und dann mit Muttermilch, die sind Anfangszeit Es wird nicht empfohlen, es nach der Geburt durch andere Lebensmittel zu ersetzen.

Nach der Geburt eines Organismus beginnt seine postembryonale Entwicklung (bei Menschen postnatal), die bei verschiedenen Organismen je nach Art mehrere Tage bis Hunderte von Jahren dauert. Folglich ist die Lebenserwartung ein für Organismen charakteristisches Artenmerkmal, das nicht vom Grad ihrer Organisation abhängt

Bei der postembryonalen Ontogenese unterscheidet man zwischen der Jugend- und der Pubertätsperiode sowie der Altersperiode, die mit dem Tod endet.

Jugendzeit. Dieser Zeitraum (jung) wird durch die Zeit von der Geburt des Organismus bis zur Pubertät bestimmt.

Pubertät. Dieser Zeitraum wird auch als reif bezeichnet und ist mit der Geschlechtsreife von Organismen verbunden. Die Entwicklung der Organismen erreicht in dieser Zeit ihr Maximum.

Alter als Stadium der Ontogenese . Das Alter ist das vorletzte Stadium in der Ontogenese von Organismen und seine Dauer wird durch die Gesamtlebenserwartung bestimmt. Das Alter wurde am genauesten beim Menschen untersucht.

Es gibt unterschiedliche Definitionen des menschlichen Alters. Insbesondere ist dies eine der beliebtesten Definitionen

Alter ist die Anhäufung aufeinanderfolgender Veränderungen, die mit einem zunehmenden Alter eines Organismus einhergehen und die Wahrscheinlichkeit seiner Krankheit oder seines Todes erhöhen. Die Wissenschaft vom menschlichen Altern wird Gerontologie genannt.

Beim Menschen unterscheidet man zwischen physiologischem Alter, kalendarisch bedingtem Alter und vorzeitiger Alterung durch soziale Faktoren und Krankheiten. In Übereinstimmung mit den Empfehlungen der WHO sollte man davon ausgehen, dass eine ältere Person etwa 60 bis 75 Jahre alt ist, und älter als 75 Jahre oder älter.

Zu Beginn unseres Jahrhunderts entstand die mikrobiologische Theorie des Alterns, deren Schöpfer I. I. Mechnikov war, der zwischen physiologischem und pathologischem Alter unterschied. Er glaubte, dass das Alter des Menschen pathologisch, also verfrüht, sei. Die Grundlage der Ideen von I. I. Mechnikov war die Lehre von der Orthobiose (richtig, Leben), nach der die Hauptursache Alterung ist eine Schädigung von Nervenzellen durch Vergiftungsprodukte, die bei Fäulnis im Dickdarm entstehen. I. I. Mechnikov entwickelte die Lehre eines normalen Lebensstils (Einhaltung von Hygienevorschriften, regelmäßige Arbeit, Abstinenz von schlechten Gewohnheiten) und schlug auch eine Möglichkeit vor, fäulniserregende Darmbakterien durch den Verzehr fermentierter Milchprodukte zu unterdrücken.

In den 30er Jahren die Theorie von Pawlow, der die Rolle der Zentrale begründete nervöses System im normalen Funktionieren von Organismen. Anhänger von I. P. Pavlov zeigten in Tierversuchen, dass vorzeitiges Altern durch Nervenschocks und anhaltende nervöse Überlastung verursacht wird.

Erwähnenswert ist die Theorie der altersbedingten Veränderungen des Bindegewebes, die damals von A. A. Bogomolets (1881-1946) formuliert wurde. Er glaubte, dass die physiologische Aktivität des Körpers durch Bindegewebe (Knochengewebe, Knorpel, Sehnen, Bänder und faseriges Bindegewebe) gewährleistet wird und dass Veränderungen im kolloidalen Zustand der Zellen, Verlust ihres Turgors usw. bestimmend sind altersbedingte Veränderungen Organismen.

Die gängigsten modernen Vorstellungen über die Mechanismen des Alterns gehen davon aus, dass sich im Laufe des Lebens somatische Mutationen in den Körperzellen ansammeln, wodurch es zur Synthese defekter Proteine ​​kommt, die zu Störungen im Zellstoffwechsel führen, und Dies führt zum Altern.

Eine umfassende Theorie des Alterns wurde jedoch noch nicht erstellt, da klar ist, dass keine dieser Theorien die Mechanismen des Alterns unabhängig erklären kann.

Das letzte Stadium der Ontogenese ist der Tod. Die Frage des Todes nimmt in der Biologie einen besonderen Platz ein, denn das Gefühl des Todes „... ist in der menschlichen Natur völlig instinktiv und war schon immer eine der größten Sorgen des Menschen“ (I. I. Mechnikov, 1913). Darüber hinaus stand und steht die Frage des Todes im Mittelpunkt aller philosophischen und religiösen Lehren, obwohl die Philosophie des Todes in verschiedenen historischen Zeiten unterschiedlich dargestellt wurde.

In der Antike plädierten Sokrates und Platon für die Unsterblichkeit der Seele, auch Cicero und Seneca erkannten ein zukünftiges Leben, doch Marcus Aurelius hielt den Tod für ein Naturphänomen, das klaglos hingenommen werden sollte.

Im letzten Jahrhundert glaubten auch I. Kant und I. Fichte (1762-1814) an ein zukünftiges Leben, und A. G. Hegel hielt an der Überzeugung fest, dass die Seele von einem „absoluten Wesen“ absorbiert wird, obwohl die Natur dieses „Wesens “ wurde nicht verraten.

In Übereinstimmung mit allen bekannten religiösen Lehren geht das irdische Leben eines Menschen nach seinem Tod weiter und er muss sich unermüdlich auf diesen zukünftigen Tod vorbereiten.

Allerdings glaubten und glauben das auch Naturwissenschaftler und Philosophen, die die Unsterblichkeit nicht anerkennen der Tod repräsentiert, wie I. I. Mechnikov wiederholt betonte , das natürliche Ergebnis des Lebens eines Organismus.

Wissenschaftliche Erkenntnisse legen nahe, dass bei einzelligen Organismen (Pflanzen und Tieren) der Tod vom Ende ihrer Existenz unterschieden werden sollte. Der Tod ist ihre Zerstörung, während das Aufhören der Existenz mit ihrer Teilung verbunden ist. Folglich wird die Zerbrechlichkeit einzelliger Organismen durch ihre Fortpflanzung ausgeglichen.

Bei mehrzelligen Pflanzen und Tieren ist der Tod im wahrsten Sinne des Wortes das Ende des Lebens des Organismus.

Lebensdauer. Unter Pflanzen und Tieren leben verschiedene Organismen andere Zeit. Zum Beispiel, krautige Pflanzen(wild und kultiviert) leben eine Saison lang. Im Gegenteil, Gehölze der Eiche sind 2000 Jahre alt, die Kiefern sind bis zu 3000-4000 Jahre alt, einige Vogelarten sind bis zu 100 Jahre alt. Die Lebensdauer von Säugetieren ist kürzer. Zum Beispiel klein Vieh Leben - 20-25 Jahre, Rinder - 30 Jahre oder mehr, Elefanten - 100 Jahre, Kaninchen - 10 Jahre.

Unter den Säugetieren ist der Mensch das langlebigste. Viele Menschen wurden 115–120 Jahre oder älter, manche sogar 150 Jahre.

Gleichzeitig bleiben Hundertjährige oft erhalten hohes Level sowohl körperliche als auch geistige Fähigkeiten. So schufen beispielsweise Platon, Michelangelo, Tizian, I. Goethe und V. Hugo nach 75 Jahren ihre besten Werke.

3. Erbliche Veränderungen

Vererbung und Variabilität sind die wichtigsten Eigenschaften von Lebewesen, die nicht nur Lebende von Nicht-Lebewesen unterscheiden, sondern zusammen mit der Reproduktion auch die endlose Fortsetzung des Lebens, seine Kontinuität auf allen Ebenen der Organisation von Lebewesen bestimmen.

Die Kontinuität des Lebens ist genetischer Natur, da Vererbung und Variabilität unterstützend wirken Stabilität der Körpereigenschaften Und die Fähigkeit von Organismen, sich zu verändern.

Der Genotyp ist die Summe der Gene eines bestimmten Organismus, seine individuelle genetische Konstitution, die er von seinen Eltern erhält.

Der Genotyp ändert sich während der Ontogenese nicht.

Der Phänotyp ist die Summe aller äußeren und inneren Merkmale (Eigenschaften) eines bestimmten Organismus. Alle Organismen haben qualitative und quantitative Eigenschaften. Qualitative Merkmale sind solche, die fotografiert oder durch Betrachtung beschrieben werden können: Körperform, Struktur, Farbe des Tieres, Farbe von Blüten und Früchten, Form von Samen, Früchten usw.

Quantitative Merkmale sind solche, die durch Messungen ermittelt werden können. Zum Beispiel die Masse der Samen, Früchte, die Anzahl, Form und Größe der Blätter, die Höhe der Stängel, die Produktivität usw. Bei Haustieren sind quantitative Merkmale Milch und Fleischproduktivität, Proteingehalt von Fleisch, Fett- und Proteingehalt in Kuhmilch. Die Berücksichtigung quantitativer Merkmale hat eine sehr große Bedeutung sehr wichtig nicht nur in wirtschaftlicher Hinsicht, sondern auch in der Tatsache, dass sie bei der Auswahl ertragreicher Pflanzensorten und hochproduktiver Tierrassen eingesetzt werden und auf wirtschaftlich nützliche Merkmale selektiert werden. In der Regel werden quantitative Merkmale sowohl bei Pflanzen als auch bei Tieren nicht von einem, sondern von einer Vielzahl gleichsinniger Gene gesteuert.

Beim Menschen sind quantitative Merkmale das Körpergewicht, das Gehirngewicht, die Körpergröße, die Anzahl der Blutzellen, der Grad der Hautpigmentierung, die allgemeine Intelligenz usw.

Im Gegensatz zum Genotyp verändert sich der Phänotyp eines jeden Organismus während des Wachstums- und Entwicklungsprozesses im Laufe seines Lebens.

Beim Menschen können Veränderungen im Phänotyp eines Individuums anhand von Fotos (qualitative Merkmale) verfolgt werden, die in verschiedenen Lebensabschnitten aufgenommen wurden. Wir können sagen, dass der Phänotyp eines Organismus in der Ontogenese des Individuums unterschiedlich ist, d. h. in der Embryonalperiode, nach der Geburt, während der Pubertät usw.

4. Die Rolle von Vererbung und Umwelt bei der Bildung des Phänotyps.

Organismen leben und vermehren sich in einer Umgebung, deren Bedingungen sie erfüllen. Die äußere Umgebung beeinflusst die Ausprägung erblicher Merkmale und bestimmt den Grad ihrer Ausprägung. Das Zusammenspiel von Vererbung und Umwelt bestimmt, um welche Art von Organismus es sich handelt dieser Moment und wie es sich in Zukunft entwickeln soll. Die Vererbung setzt voraus, was aus einem Organismus werden soll, nicht aber, was er sein wird. Was aus einem Organismus tatsächlich wird, wird durch das Zusammenspiel von Vererbung und Umwelt bestimmt.

Phänotypen sind das Ergebnis der Interaktion verschiedener Gene (Bestandteile des Genotyps) untereinander und des Genotyps mit der Umwelt.

5. Methode zur Untersuchung der Vererbung von Organismen

Das Studium der Vererbung ist sehr wichtig. Die wichtigste und einzige Methode zur Untersuchung der Vererbung von Organismen ist die klassische genetische (hybridologische) Analyse oder, wie sie auch genannt wird, die formale genetische Analyse. Die Grundlagen dieser Methode wurden von G. Mendel entwickelt.

Es besteht in der sequentiellen Zerlegung des Genoms des analysierten Organismus in Gruppen verknüpfter Gene und Verknüpfungsgruppen in Genloci, wobei die Sequenz der Genloci entlang von Chromosomenpaaren weiter ermittelt und die Feinstruktur der Gene aufgeklärt wird.

Die genetische Analyse ähnelt im Prinzip der chemischen Analyse, deren Aufgabe darin besteht, komplexe chemische Verbindungen in einfachere Bestandteile zu zerlegen, beispielsweise werden Nukleoproteine ​​durch Hydrolyse in Strukturteile gespalten.

Die klassische genetische Analyse basiert auf der Aufspaltung (Segregation) und Rekombination von Genen in der Meiose und erfolgt durch Kreuzung von Individuen mit unterschiedlichen Merkmalen und unter Berücksichtigung der Ergebnisse der Kreuzungen.

Das Schema der genetischen Analyse von Organismen besteht aus mehreren aufeinanderfolgenden Phasen, nämlich:

1. Identifizierung von Genen;

2. Etablierung von Genorten auf Chromosomenpaaren;

3. Festlegung der Abfolge von Genorten entlang von Chromosomenpaaren;

4. Aufklärung der Feinstruktur von Genen.

Die Ergebnisse der genetischen Analyse werden durch die Erstellung genetischer Karten zusammengestellt.