Какие основные свойства клеток вы знаете

Клетка состоит из желеобразной массы – протоплазмы и ядра, окруженных клеточной мембраной. Клетки обладают всеми свойствами живой материи, включая самосохранение и самовоспроизводство.

Поглощение и усвоение. Клетки избирательно поглощают из окружающей их межклеточной (интерстициальной) жидкости такие химические вещества, как аминокислоты, из которых синтезируются более сложные соединения – белки, составляющие основу протоплазмы. Таким образом, клетка является единицей, активно накапливающей и использующей питательный вещества, поступающие в организм человека с пищей.

Рост и восстановление. Питательные вещества могут использоваться для синтеза новой протоплазмы, что приводит к увеличению размеров. Кроме того, питательные вещества необходимы для восстановления (регенерации) пришедших в негодность частей клеток.

Метаболизм. Рост и регенерация осуществляются благодаря анаболической функции, для осуществления которой клетка нуждается в энергии. В качестве ее источника используются отдельные компоненты поступающих в клетку веществ. Освобождающаяся при их расщеплении (катаболизме) энергия необходима клетке для теплопродукции, выделения секретов, движений и нервной деятельности.

Дыхание. Для функционирования и поддержания деятельности клетки крайне необходимы доставка с током крови кислорода из легких, и удаление из тканей углекислого газа (конечного продукта метаболизма).

Выделение. Образующиеся в результате катаболических процессов вещества выделяются из клетки в интерстициальную жидкость, откуда поступают в кровь. При этом углекислота транспортируется в легкие, и удаляется из организма в виде углекислого газа. Другие продукты обмена выводятся через почки с мочой.

1.3.2. Строение клетки.

Строение клетки необходимо рассматривать по частям во взаимосвязи функций этих частей.

Важнейшей (первой) структурной частью клетки является клеточная мембрана, которая отделяет цитоплазму от окружающей среды. Это не статическая оболочка, она выполняет множество функций. Одним из основных ее свойств является избирательная проницаемость, поддерживающая постоянство внутренней среды клетки. Благодаря этому свойству одни вещества свободно проникают в клетку, для других доступ закрыт.

Второй частью клетки является цитоплазма, котораясостоит из гиалоплазмы (собственно цитоплазмы — представляет собой сложный коллоидный материал), связанной с анаболической (синтетической) функцией клетки и содержащей органеллы:

· Лизосомы – представляют собой мембранные пузырьки, содержащие литические ферменты (гидролазы). Лизосомы могут переваривать как поступившие в клетку путем эндоцитоза продукты, так и отдельные составные части клетки (а иногда ее целиком – процесс автолиза).

· Митохондрии – небольшие палочкообразные образования, окруженные двумя мембранами. Митохондрии называют «энергетическими станциями» клетки, так как в них образуются молекулы АТФ, аккумулирующие энергию в виде химических связей.

· Комплекс Гольджи – система канальцев и пузырьков вблизи ядра, обеспечивающая выделительную (секреторную) функцию клетки.

· Рибосомы– глобулярные органеллы, состоящие из двух субъединиц неравного размера (большой и малой). На рибосомах происходит синтез белковых молекул.

Третья часть клетки — ядро – состоит из кариоплазмы, отделенной от цитоплазмы ядерной мембраной, которая также обладает функцией избирательной проницаемости. Ядро контролирует всю деятельность клетки, без него клетка погибает. В ядерном соке содержится хроматин (определенным образом организованное вещество хромосом). Хроматин состоит из молекул ДНК, связанных с белками. Хромосома – комплекс одной молекулы ДНК с белками. В интерфазном ядре (ядре клеток в промежутках между делением) гены, входящие в состав хромосом, обеспечивают поддержание жизнедеятельности, а во время митоза (клеточного деления) при помощи хромосом осуществляется передача генетической информации.

Генырасположены в составе хромосом в линейной последовательности. У человека в клетках различных тканей содержится постоянное число хромосом, равное сорока шести. Кроме хроматина ядро содержит одно или несколько ядрышек. Центросома – небольшое тельце возле ядра, играющее важную роль в процессах деления клетки.

1.3.3. Размножение клеток.

Клетка не может расти до бесконечности. Достигнув определенного размера, она делится на две дочерние клетки. Благодаря этому происходит замена изношенных и погибших клеток. Клеточное деление называется митозом (кариокинезом).

Деление начинается с изменения ядра. При этом ядерная мембрана исчезает, а хроматин, спирализуясь, превращается в длинные нити – хромосомы. После разделения центросомы на две части каждая из них направляется к противоположным полюсам материнской клетки. Затем к полюсам притягиваются хромосомы, и располагаются возле центросом. При превращении хромосом обратно в хроматин, происходит образование двух новых ядер. В конечном итоге за счет образования перетяжки посередине цитоплазмы формируются две новые клетки.

Каждая возникшая в результате митоза дочерняя клетка содержит 46 хромосом, поскольку во время деления их количество удваивается. Процесс удвоения (дупликации) хромосом очень важен для понимания основ жизнедеятельности клеток. Однако митоз — не единственный вид клеточного деления. В половых органах (яичках и яичниках) образование дочерних клеток происходит в результате мейоза. При этом в половых клетках, гаметах (сперматозоидах и яйцеклетках), не происходит удвоения числа хромосом – сохраняется их гаплоидный набор (двадцать три хромосомы). При оплодотворении образуется зигота, содержащая уже полный или диплоидный набор (46 хромосом). Таким образом, заключенная в хромосомах генетическая информация поступает к ребенку одновременно от отца и матери.

Источник

Существует огромное множество способов выращивания самостоятельных организмов из отдельных клеток. Большинство этих способов — естественные, сформировавшиеся в ходе эволюции, но есть и изобретённые человеком усовершенствования естественных процессов, не предназначенных для воспроизводства организмов.

К способам воспроизводства живых организмов относятся:

Бесполое размножение — воспроизведение организма без участия половых клеток, с использованием соматических. Свойственно всем прокариотам (археям и бактериям), одноклеточным и некоторым многоклеточным эукариотам.
Половое размножение — воспроизведение организма из одной–двух половых клеток. Свойственно немногим одноклеточным и всем многоклеточным эукариотам.
Искусственное размножение, не относящееся к первым двум типам. Несвойственно никому. Скорее всего, именно это автора вопроса и интересует.

…тем не менее, по традиции начну издалека.

1) К бесполому размножению относятся:

Простое деление.

Свойственно одноклеточным организмам. Клетка делится надвое или на большее количество клеток. По сути простое деление — это клонирование: каждая клетка идентична родителю, пока не произойдёт спонтанная мутация. Быстро и однообразно.

Отдельно стоит отметить, что простое деление в естественных условиях используется также не с целью размножения, но с целью наращения клеточной массы всеми многоклеточными организмами. Кроме того, деление лежит в основе всех способов размножения у клеточных форм жизни.

Спорогенез.

Свойственнен некоторым бактериям, грибам и растениям:

а) Бактерии используют споры не для размножения, а для расселения и защиты: бактериальная спора — это бактерия с укреплённой клеточной стенкой; в таком случае простому делению предшествует спорогенез: за расселением следует размножение. Быстро и эффективно, но однообразно.

б) Грибы и растения образуют споры митотически, причём иногда эти споры могут быть подвижны и называются бродяжками. Споры грибов и растений при прорастании полностью копируют материнский организм.

Вегетативное размножение.

Свойственно растениям и по сути являет собой форму регенерации. Дело в том, что каллусные клетки растений способны давать начало любым необходимым клеткам, но об этом позже.

Почкование.

Свойственно грибам, мхам, животным (жгутиковые, губки и другие). При почковании на теле образуется нарост, из которого развивается новый организм и затем отделяется от тела родителя.

Фрагментация, или стробиляция.

Тело родителя на неком этапе своего развития начинает перегруппировываться в иную форму того же организма (например, превращение полипа в медуз или ленточного червя в проглоттиды с яйцами). При этом тело состоит из структурных единиц — стробил, — каждая из которых и образует новую форму.

2) К половому размножению относятся:

Собственно половое размножение:

а) В многоклеточных эукариотических организмах образуются половые клетки (не важно, однополый или обоеполый организм), которые сливаются и образуют зародыш.

б) Инфузориям характерна особая форма полового процесса: поскольку они являются одноклеточными и не способны производить половые клетки, они занимаются конъюгацией — обменом половых ядер (которые существуют попутно вегетативным ядрам, свойственным большинству эукариот), — и лишь обменявшись частью генетической информации, делятся, таким образом давая новое потомство; кроме того, возможна автогамия — то же, что и конъюгация, но внутри одной клетки.

в) У комодских варанов гамета полярная и представляет собой одновременно яйцеклетку и сперматозоид.

Девственное половое размножение, или однополое размножение, или партеногенез/апомиксис:

В некоторых многоклеточных эукариотических организмах (как правило, свойственно социальным насекомым: пчёлам, муравьям, термитам, а также некоторым ящерицам) образующиеся яйцеклетки могут формировать зародыш без оплодотворения. Естественный партеногенез свойственен многим группам животных. При этом из неоплодотворённой яйцеклетки могут образовываться либо самки, либо самцы, в зависимости от вида. Образование самок позволяет ускорять размножения, а образование самцов — регулировать половое соотношение в популяции.

3) К искусственному размножению относятся:

Размножение стволовых клеток.

Стволовые клетки — это недифференцированные клетки, то есть не обретшие своей специализации. Являются полипотентными, то есть могут дать начало любой клетке, ткани, органу организма, спектр которых задан генетически. Свойственны большинству видов многоклеточных организмов, развитие которых начинается с первичной стволовой клетки — зиготы. Благодаря их наличию организмы способы расти и регенерировать. У большинства организмов их количество конечно и уменьшается с возрастом, что является одной из причин старения и смерти.

Голый землекоп в этом смысле уникален, поскольку потенциально вечно молод и бессмертен (а ещё не чувствует боли, устойчив к удушью, не подвержен онкологиям и просто замечательное существо, о котором стоит почитать отдельно).

Стволовые клетки активно используют в медицине для трансплантации в терапевтических целях и в биологии для изучения регенерации, старения, бессмертия и — редко — выращивания организмов.

Размножение каллусных клеток.

Каллусные клетки — это дедифференцированные клетки, то есть потерявшие свою специализацию. Полипотентны, как и стволовые клетки. Образуются на раневой поверхности растений и свойственны только им.

Каллусные клетки активно используются в биотехнологии для выращивания нужных частей растения с заданными генетическими свойствами.

Размножение протопластов.

Протопласты — это утратившие вследствие воздействия извне клеточную стенку (не мембрану) клетки растений, бактерий и грибов. Лишение клеточной стенки упрощает генетическую модификацию, что позволяет выращивать потомство с заданным геномом. Это используется, как правило, в биотехнологии для получения пищевых и лекарственных продуктов из генетически модифицированных организмов.

Размножение индуцированных стволовых клеток, или дедифференцированных клеток.

Дедифференцированные клетки — это так называемые индуцированные стволовые клетки — полученные из клеток, не являющихся стволовыми: соматических, репродуктивных, промежуточных между стволовыми и соматическими при помощи эпигенетического перепрограммирования, то есть изменения экспрессии генов. Для тех, кто в танке, поясню: все клетки многоклеточных организмов имеют идентичный геном, то есть являлись бы клонами, если бы не одно но: геном каждой клетки по-разному экспрессируется благодаря воздействию механизмов, непосредственно не влияющих на ДНК. Дедифференцировать клетки можно такими путями:

а) Пересадка соматических ядер в обезъядерненную оплодотворённую яйцеклетку,

б) Слияние соматических клеток с промежуточными,

в) Модификация стволовых клеток при помощи различных молекулярных инструментов.

Интересно отметить, что и в естественных условиях у некоторых организмов возможна дедифференцировка.

То, что перечислено выше, это только вершки всех способов. Более подробная классификация имела бы объём диссертации. Увы, времени на это я не имею.

Тем, кого этот список заинтересовал, крайне рекомендую открыть как минимум статью на википедии по каждому выделенному полужирным пункту.

В общем списке размножение таких групп как вирусы и прионы, чей статус считается спорным, не рассматривается потому, что они неклеточные, а вопрос стоял именно про клетки.

Источник

Стр. 21. Проверь себя

1.Назовите органоиды клетки.

В полужидкой внутренней среде клетки – цитоплазме – расположены мельчайшие структуры – органеллы.

К органеллам клетки относятся эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии, лизосомы, комплекс Гольджи, клеточный центр. Органеллы выполняют определенные функции, обеспечивая жизнедеятельность клетки.

2. Как отличается число хромосом в соматических и половых клетках человека?

У человека ядра клеток тела содержат 46 хромосом, образующих 23 пары.

Ядра половых клеток имеют половинный набор – 23 хромосомы.

3. Каково число хромосом в половых клетках человека?

Ядра половых клеток имеют половинный набор – 23 хромосомы.

4. Назовите неорганические вещества клетки, их биологическое значение.

Основу неорганических соединений клетки составляют вода (ее больше всего в клетке) и растворенные в ней минеральные вещества.

Вода необходима для всех жизненных процессов, в водном растворе происходят химические взаимодействия веществ в клетке. С водой из клетки удаляются образующиеся в результате химических реакций вещества.

Минеральные вещества содержатся в цитоплазме и ядре клеток в малых количествах, но их роль в жизни клеток велика: они входят в состав биологически активных веществ. Наиболее важны для процессов жизнедеятельности клетки соли калия, натрия, кальция, магния и др.

5. Какие органические вещества входят в состав клетки?

Осуществление всех основных функций клетки связано с содержащимися в ней органическими веществами. Для клеток жизненно важными являются высокомолекулярные, имеющие очень сложное строение, органические соединения: белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты.

Белки – основные и наиболее сложно построенные вещества любой живой клетки. По размерам белковые молекулы в сотни и тысячи раз больше молекул неорганических соединений. Белки — строительный материал клеток, они осуществляют защитную функцию, ускоряют химические реакции, выполняя роль биологических катализаторов (ферменты) и др. Без белков нет жизни.

Жиры и углеводы имеют менее сложное строение по сравнению с белками. Они также входят в состав клеточных структур и служат источником энергии для процессов жизнедеятельности организма.

Нуклеиновые кислоты образуются в клеточном ядре. Отсюда и произошло их название (от лат. нук леус – ядро). Нуклеиновые кислоты входят в состав хроматина и участвуют в хранении и передаче наследственных свойств и функций организма.

6. Назовите основные жизненные свойства клетки.

Одно из основных свойств клетки – обмен веществ. Из межклеточного вещества в клетки постоянно поступают питательные вещества и кислород. Вещества, поступившие в клетку, участвуют в процессах биосинтеза. Биосинтез – это образование белков, жиров, углеводов из более простых веществ. Причем в процессе биосинтеза образуются вещества, характерные для определенных клеток организма. Например, синтезирующиеся в клетках мышц особые белки актин и миозин, обеспечивают их сокращение.

Одновременно с биосинтезом в клетках происходит распад органических соединений. В результате распада образуются более простые вещества. Большая часть реакций распада идет с участием кислорода и освобождением энергии, которая расходуется на жизненные процессы, протекающие в клетке. Биосинтез и распад соединений составляют процесс обмена веществ, который сопровождается превращением энергии.

Клетки тела человека растут и размножаются делением пополам. Каждая из образовавшихся дочерних клеток, достигнув размеров материнской, тоже делится и выполняет ее функцию.

Продолжительность жизни клеток различна: от нескольких часов до десятков лет.

Живые клетки способны реагировать на физические и химические изменения окружающей их среды. Это свойство клеток называют возбудимостью. При этом из состояния покоя клетки переходят в состояние возбуждения.

В возбужденном состоянии клетки организма выполняют свойственные им функции: железистые клетки образуют и выделяют биологически активные вещества, мышечные – сокращаются и расслабляются, в нервных клетках возникает нервный импульс — слабый электрический сигнал, который может распространяться по нерву. При возбуждении в клетках изменяются скорость биосинтеза и распада веществ, потребление кислорода, температура.

7. Что понимают под внутренней средой организма?

Все жизненные свойства клеток: обмен веществ, рост, размножение, возбудимость и др. поддерживаются и обеспечиваются относительным постоянством состава внутренней среды организма. Ее составляют три типа жидкости: 1) межклеточная (тканевая жидкость), с которой непосредственно соприкасаются клетки, 2) кровь и 3) лимфа. Внутренняя среда обеспечивает клетки веществами, необходимыми для их жизнедеятельности, через нее удаляются продукты распада.

8. Какое значение имеет постоянство внутренней среды организма?

Внутренняя среда организма имеет относительно постоянные состав и физико -химические свойства. Только при этих условиях происходит обмен веществ между клетками и внутренней средой, и клетки могут нормально функционировать.

Источник