Какие свойства характерны для живой клетки человека
3. Химический состав клетки и ее жизненные свойства
Вещества клетки. Клетки нашего организма состоят из разнообразных химических соединений. Одни из этих соединений — неорганические — встречаются и в неживой природе. К ним относятся вода и минеральные соли. Но для живых клеток наиболее характерны органические соединения, молекулы которых имеют очень сложное строение. Среди них наибольшее значение имеют белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты.
Неорганические соединения клетки. Больше всего в клетках воды. Вода — хороший растворитель; она играет важную роль во всех жизненных процессах, протекающих в клетках. В водном растворе совершается химическое взаимодействие между различными веществами, содержащимися в клетке. Питательные вещества, находящиеся в растворенном состоянии, проникают в клетку через наружную мембрану. Вода также способствует удалению из .клетки веществ, которые образуются в результате совершающихся в ней жизненных процессов.
Минеральные соли содержатся в цитоплазме и ядре клеток в малых концентрациях. Но тем не менее их роль в жизни клетки очень велика. Об этом вы узнаете из следующих тем.
Органические соединения клетки. Из веществ, образующих клетку, главная роль в осуществлении ее функций принадлежит органическим соединениям.
Белки — это основные вещества любой живой клетки. Без них нет жизни. Они составляют основу цитоплазмы и ядра.
Белки принадлежат к числу наиболее сложных веществ, встречающихся в природе. Их молекулы образованы тысячами атомов. Но количество элементов, входящих в состав белков, относительно невелико. В белках обязательно содержатся углерод, водород, кислород и азот. Кроме этих четырех обязательных элементов, в белках почти всегда присутствует сера, часто фосфор и некоторые другие.
По размерам белковая молекула в сотни и тысячи раз превосходит молекулы известных вам неорганических соединений. Установлено, что молекула любого белка растений, животных или человека образована сотнями последовательно связанных друг с другом остатков аминокислот (рис. 12 ).
Рис. 12
В состав белков входит только немногим более 20 различных видов аминокислот. И несмотря на это, белковые соединения бесконечно разнообразны. В одной живой клетке насчитывается до 1000 различных белков! Кроме того, белки разных организмов обладают неодинаковым составом.
Как же может комбинация из столь малого числа видов аминокислот дать такое огромное разнообразие белков? Это можно понять, вспомнив, что любой из нас, используя всего 32 буквы алфавита, может написать бесконечное количество различных слов и предложений. Подобно этому и разнообразие белков зависит от той последовательности, в которой связаны между собой образующие их молекулы аминокислот.
Жиры имеют менее сложное строение молекул. В их состав входит всего три элемента — углерод, водород, кислород.
Углеводы образованы теми же элементами, что и жиры, — углеродом, водородом и кислородом. Но строение молекул углеводов иное. К ним принадлежат разные сахара, крахмал.
Нуклеиновые кислоты образуются в клеточном ядре. Отсюда и произошло их название (нуклеус — латинское название ядра). Одни из нуклеиновых кислот — ДНК (сокращенное название дезоксирибо-нуклеиновых кислот) — находятся в основном в хромосомах клеток. Эти кислоты играют основную роль в построении характерных для данной клетки белков и в передаче наследственных задатков от родителей потомству. Молекулы ДНК значительно крупнее белковых. Функции других нуклеиновых кислот — РНК (сокращенное название рибонуклеиновых кислот) — тоже связаны с построением белков в клетке.
Основные жизненные свойства клетки. Каждая живая клетка нашего тела получает вещества, приносимые ей кровью от органов пищеварения, — питается.
В клетке происходят процессы образования органических соединений, молекулы которых имеют сложное строение, из более простых веществ, проникающих в нее извне. Эти процессы называются биосинтезом.
Органические соединения подвергаются в клетке химическому распаду и образуют вещества более простого строения. В большинстве клеток наряду с распадом органических соединений происходит их окисление кислородом, приносимым кровью. При распаде и окислении веществ освобождается энергия, расходуемая на жизненные процессы, протекающие в клетке.
Клетки способны реагировать на раздражения — физические и химические изменения в окружающей их среде, т. е. обладают раздражимостью. Так, клетки мышц под действием раздражения становятся короче и толще — сокращаются, а клетки слюнных желез при раздражении выделяют слюну.
Клеткам свойственны рост и размножение. Особенно быстро размножаются клетки в детском и юношеском организмах. Но и у взрослых людей этот процесс не прекращается. Некоторые клетки в течение всей жизни человека отмирают и постоянно заменяются новыми. Так, заживление ран, срастание костей в местах перелома происходят благодаря размножению клеток.
Питание, биосинтез органических соединений, распад и окисление клеточных веществ, раздражимость, рост и размножение — это основные свойства живых клеток.
Ферменты. Все жизненные процессы, протекающие в клетке, связаны с непрерывным изменением физического состояния и химического состава образующих ее веществ.
Течение многих химических реакций ускоряется в присутствии некоторых веществ. В живой клетке находится множество белков, каталитически ускоряющих происходящие в ней химические превращения. Эти белки — катализаторы — получили название ферментов. Так, процессы биосинтеза, окисления в живой клетке могут происходить только в присутствии определенных ферментов. Большинство белков, находящихся в клетке, обладает свойствами ферментов.
■ Белки. Жиры. Углеводы. Нуклеиновые кислоты. Ферменты.
? 1. Какие вещества содержатся в клетке? 2. Какого вещества в клетке больше всего? 3. Какие вещества наиболее характерны для живой клетки? 4. Какие вещества составляют основу цитоплазмы и ядра? 5. Какие элементы входят в состав белков? 6. Что вы знаете о строении белковой молекулы ? 7. объясняется разнообразие белков? 8. Какие элементы входят в состав жиров и углеводов? 9. Каковы основные жизненные свойства клетки?
Живые системы имеют общие признаки:
1. единство химического состава свидетельствует о единстве и связи живой и неживой материи.
Пример:
в состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы, но в других количественных соотношениях (т. е. живые организмы обладают способностью избирательного накопления и поглощения элементов). Более (90) % химического состава приходится на четыре элемента: С, O, N, H, которые участвуют в образовании сложных органических молекул (белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов).
2. Клеточное строение (Единство структурной организации). Все существующие на Земле организмы состоят из клеток. Вне клетки жизни нет.
3. Обмен веществ (Открытость живых систем). Все живые организмы представляют собой «открытые системы».
Открытость системы — свойство всех живых систем, связанное с постоянным поступлением энергии извне и удалением продуктов жизнедеятельности (организм жив, пока в нём происходит обмен веществами и энергией с окружающей средой).
Обмен веществ — совокупность биохимических превращений, происходящих в организме и других биосистемах.
Обмен веществ состоит из двух взаимосвязанных процессов: синтеза органических веществ (ассимиляции) в организме (за счёт внешних источников энергии — света и пищи) и процесса распада сложных органических веществ (диссимиляции) с выделением энергии, которая затем расходуется организмом. Обмен веществ обеспечивает постоянство химического состава в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды.
4. Самовоспроизведение (Репродукция) — способность живых систем воспроизводить себе подобных. Способность к самовоспроизведению является важнейшим свойством всех живых организмов. В её основе лежит процесс удвоения молекул ДНК с последующим делением клеток.
5. Саморегуляция (Гомеостаз) — поддержание постоянства внутренней среды организма в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды. Любой живой организм обеспечивает поддержание гомеостаза (постоянства внутренней среды организма). Стойкое нарушение гомеостаза ведёт к гибели организма.
6. Развитие и рост. Развитие живого представлено индивидуальным развитием организма (онтогенезом) и историческим развитием живой природы (филогенезом).
- В процессе индивидуального развития постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организма и осуществляется его рост (все живые организмы растут в течение своей жизни).
- Результатом исторического развития является общее прогрессивное усложнение жизни и всё многообразие живых организмов на Земле. Под развитием понимают как индивидуальное развитие, так и историческое развитие.
7. Раздражимость — способность организма избирательно реагировать на внешние и внутренние раздражители (рефлексы у животных; тропизмы, таксисы и настии у растений).
8. Наследственность и изменчивость представляют собой факторы эволюции, так как благодаря им возникает материал для отбора.
- Изменчивость — способность организмов приобретать новые признаки и свойства в результате влияния внешней среды и/или изменений наследственного аппарата (молекул ДНК).
- Наследственность — способность организма передавать свои признаки последующим поколениям.
9. Способность к адаптациям — в процессе исторического развития и под действием естественного отбора организмы приобретают приспособления к условиям окружающей среды (адаптации). Организмы, не обладающие необходимыми приспособлениями, вымирают.
10. Целостность (непрерывность) и дискретность (прерывность). Жизнь целостна и в то же время дискретна. Эта закономерность присуща как структуре, так и функции.
Любой организм представляет собой целостную систему, которая в то же время состоит из дискретных единиц — клеточных структур, клеток, тканей, органов, систем органов. Органический мир целостен, поскольку все организмы и происходящие в нём процессы взаимосвязаны. В то же время он дискретен, так как складывается из отдельных организмов.
Отдельные свойства, перечисленные выше, могут быть присущи и неживой природе.
Пример:
для живых организмов характерен рост, но ведь и кристаллы растут! Хотя этот рост не имеет тех качественных и количественных параметров, которые присущи росту живого.
Пример:
для горящей свечи характерны процессы обмена и превращения энергии, но она не способна к саморегуляции и самовоспроизведению.
Следовательно, все перечисленные выше свойства характерны для живых организмов только в своей совокупности.
Источники:
Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. 9 класс // ДРОФА.
Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. Общая биология (базовый уровень) 10–11 класс // ДРОФА.
Лернер Г. И. Биология: Полный справочник для подготовки к ЕГЭ: АСТ, Астрель.
https://900igr.net/kartinki/geografija/Krugovoroty-v-biosfere/005-Priznaki-zhivogo.html
Клетка — сложная система органелл, обладающая всеми свойствами живой материи: обменом веществ, ростом, размножением, раздражимостью, движением, способностью приспосабливаться к изменяющимся окружающим условиям. Однако надо учитывать, что каждая клетка многоклеточного организма находится в тесном взаимодействии с другими клетками и что организм — это единое целое, а не сумма клеток.
В любой клетке постоянно идет синтез сложных молекул для построения органелл. Ежесекундно в клетке из мельчайших молекул, находящихся к тому же в тепловом, броуновском движении, создаются сложные молекулы, собираются мембраны, образуются органеллы, т. е. идет работа — процесс, для которого необходимо тратить энергию.
Структурные элементы клетки, да и клетка в целом, весьма ранимы, они непрерывно разрушаются как под влиянием факторов среды, так и спонтанно. Чтобы сохранялась тонкая структура клетки, постоянно необходимы восстановительные процессы.
Клетка и ее органеллы: ядро, митохондрии, пластиды — способны размножаться. В процессе роста клетки происходит не только увеличение ее размеров, но и усложнение структуры.
Цитозоль и органеллы непрерывно двигаются в клетке. Движение цитозоля может быть круговым (циклозис, или циклоз) — вдоль клеточной стенки по движению часовой стрелки или против него, если в центре находится одна большая вакуоль, и струйчатым, если в клетке несколько крупных вакуолей. Двигаясь, цитозоль увлекает за собой разные органеллы (рибосомы, хлоропласты). С током цитоплазмы перемещаются внутри клетки и вещества. Скорость движения цитоплазмы может служить мерой активности клетки, ее функционального состояния. На скорость движения оказывают влияние температура, интенсивность и качество света, снабжение клетки кислородом, ультрафиолетовые лучи и другие факторы. Движение цитозоля происходит с помощью микрофиламентов. Вещества, разрушающие их структуру, ингибируют движение. Движение цитоплазмы является одним из способов взаимодействия ядра и органелл, передачи информации из одной части клетки в другую.
Каждой живой клетке присуща раздражимость. Раздражимость — способность клетки, организма воспринимать изменения в окружающей среде и отвечать на них.
Клетка — открытая система, т. е. получает энергию от другой системы.. Небольшая доля этой образующейся на Солнце термоядерной энергии достигает поверхности Земли и поглощается хлорофиллом и другими пигментами, содержащимися в зеленых растениях. Сложные физические и химические процессы в хлоропластах клеток обеспечивают запас этой энергии в форме органических веществ, образующихся из СО2 и Н2О в процессе фотосинтеза. Когда затем эти органические вещества окисляются в процессе дыхания клеток до СО2и Н2О, запасенная в них энергия превращается в энергию аденозинтрифосфата (АТФ) и используется для работы.
Как открытая система клетка подчиняется действию законов термодинамики. Первый из них — закон сохранения и превращения энергии: энергия не образуется и не исчезает, а лишь переходит из одной формы в другую. Уже говорилось, что в зеленой клетке энергия света превращается в энергию химических связей АТФ.
Молекула АТФ состоит из азотистого основания — аденина, пятиуглеродиного сахара — рибозы и трех остатков ортофосфорной кислоты. Связи между остатками фосфорной кислоты в молекуле АТФ легко разрываются с выделением энергии. АТФ превращается при этом в аденозиндифосфат (АДФ), а если гидролиз продолжается, то в аденозинмонофосфат (АМФ). При гидролизе обычной сложноэфирной связи освобождается 3 ккал, а при гидролизе АТФ во время отщепления двух концевых фосфатных групп — по 7,3 ккал. Поэтому эти связи стали называть макроэргическими (содержащими много энергии. Если происходит фосфорилирование АМФ или АДФ, то энергия запасается.
Энергия АТФ и других макроэргических соединений используется для осуществления разных процессов: синтеза веществ, движения цитоплазмы, создания разности электрических потенциалов на мембранах, транспорта веществ в клетку и из нее.
Итак, клетка представляет собой систему — сложный комплекс элементов (органелл), расположенных в определенном порядке, связанных друг с другом и выполняющих определенные функции в соответствии с программой этой системы.
Клетка — это элементарная часть организма, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизводству и развитию. Все живые организмы (за исключением вирусов) состоят из клеток и в данной статье пойдет речь о клетке, ее строении и общих свойствах
Что такое клетка?
Клетка — основа строения и жизнедеятельности всех живых организмов и растений. Клетки могут существовать как самостоятельные организмы, так и в составе многоклеточных организмов ( клетки ткани ). Термин «Клетка» предложен английским микроскопистом Р. Гуком (1665). Клетка — предмет изучения особого раздела биологии — цитологии. Активное и систематизированное изучение клеток началось в девятнадцатом. Одной из крупнейших научных теорий того времени была Клеточная теория, утверждавшая единство строения всей живой природы. Изучение любой жизни на клеточном уровне лежит в основе современных биологических исследований.
В строении и функциях каждой клетки обнаруживаются признаки, общие для всех клеток, что отражает единство их происхождения из первичных органических веществ. Частные особенности различных клеток — результат их специализации в процессе эволюции. Так, все клетки одинаково регулируют обмен веществ, удваивают и используют свой наследственный материал, получают и утилизируют энергию. В то же время разные одноклеточные организмы (амёбы, туфельки, инфузории и т.д.) довольно сильно различаются размерами, формой, поведением. Не менее резко различаются клетки многоклеточных организмов. Так, у человека имеются лимфоидные клетки — небольшие (диаметром около 10 мкм) округлые клетки, участвующие в иммунологических реакциях, и нервные клетки, часть которых имеет отростки длиной более метра; эти клетки осуществляют основные регуляторные функции в организме.
Первым цитологическим методом исследования была микроскопия живых клеток. Современные варианты прижизненной световой микроскопии — фазово-контрастная, люминесцентная, интерференционная и др. — позволяют изучать форму клеток и общее строение некоторых её структур, движение клеток и их деление. Детали строения клетки обнаруживаются лишь после специального контрастирования, что достигается окраской убитой клетки. Новый этап изучения структуры клетки — электронная микроскопия, имеющая значительно большее разрешение структуры клетки по сравнению со световой микроскопией. Химический состав клеток изучается цито — и гистохимическими методами, позволяющими выяснить локализацию и концентрацию вещества в клеточных структурах, интенсивность синтеза веществ и их перемещение в клетках. Цитофизиологические методы позволяют изучать функции клеток.
Более подробно можно узнать в статье Методы цитологии. Клеточная теория
Общие свойства клеток
В любой клетке различаются две основные части — ядро и цитоплазма, в которых, в свою очередь, можно выделить структуры, различающиеся по форме, размерам, внутреннему строению, химическим свойствам и функциям. Одни из них — так называемые органоиды — жизненно необходимы клетке и обнаруживаются во всех клетках. Другие — продукты активности клеток, представляют временные образования. В специализированных структурах осуществляется разделение различных биохимических функций, что способствует осуществлению в одной и той же клетке различных процессов, включающих синтез и распад многих веществ.
В ядерных органоидах — хромосомах, в их основном компоненте — ДНК, хранится вся генетическая информация о строении белков, свойственных организму определённого вида. Другое важнейшее свойство ДНК — способность к самовоспроизведению, что обеспечивает как стабильность наследственной информации, так и её непрерывность — передачу следующим поколениям. На ограниченных участках ДНК, охватывающих несколько генов, как на матрицах, синтезируются рибонуклеиновые кислоты — непосредственные участники синтеза белка. Перенос (Транскрипция) кода ДНК происходит при синтезе информационных РНК (и-РНК).
Синтез белка представляется как считывание информации с матрицы РНК. В этом процессе, называемом трансляцией, принимают участие транспортные РНК (т-РНК) и специальные органоиды — рибосомы, образующиеся в ядрышке. Размеры ядрышка определяются главным образом потребностью клетки в рибосомах; поэтому особенно велико оно в клетках, интенсивно синтезирующих белок. Синтез белка — конечный итог реализации функций хромосом — осуществляется главным образом в цитоплазме. Белки — ферменты, детали структур и регуляторы разных процессов, включая и транскрипцию — определяют в конечном счёте все стороны жизни клеток, позволяя им сохранять свою индивидуальность, несмотря на постоянно меняющееся окружение.
Если в бактериальной клетке синтезируется около 1000 различных белков, то почти в любой клетке человека — свыше 10000. Таким образом, разнообразие внутриклеточных процессов в ходе эволюции организмов существенно увеличивается.
Оболочка ядра, отделяющая его содержимое от цитоплазмы, состоит из двух мембран, пронизанных порами — специализированных участков для транспорта некоторых соединений из ядра в цитоплазму и обратно. Другие вещества проходят сквозь мембраны путём диффузии или активного транспорта, требующего затрат энергии. Многие процессы происходят в цитоплазме клетки при участии мембран эндоплазматической сети — основной синтезирующей системы клетки, а также комплекса Гольджи и митохондрий.
Отличия мембран разных органоидов определяются свойствами образующих их белков и липидов. К некоторым мембранам эндоплазматической сети прикреплены рибосомы; здесь происходит интенсивный синтез белка. Такая гранулярная эндоплазматическая сеть особенно развита в клетках, секретирующих или интенсивно обновляющих белок, например у человека в клетках печени, поджелудочной железы, нервных клеток. В состав других биологических мембран, лишённых рибосом, входят ферменты, участвующие в синтезе углеводно-белковых и липидных комплексов.
В каналах эндоплазматической сети могут временно накапливаться продукты деятельности клеток; в некоторых клетках по каналам происходит направленный транспорт веществ. Перед выведением из клетки, вещество концентрируется в пластинчатом комплексе (комплексе Гольджи). Здесь обособляются различные включения клетки, например, секреторные или пигментные гранулы, образуются лизосомы — пузырьки, содержащие гидролитические ферменты и участвующие во внутриклеточном переваривании многих веществ. Система окруженных мембранами каналов, вакуолей и пузырьков представляет единое целое. Так, эндоплазматическая сеть может без перерыва переходить в мембраны, окружающие ядро, соединяться с цитоплазматической мембраной, формировать комплекс Гольджи. Однако связи эти нестабильны. Нередко, а во многих клетках обычно разные мембранные структуры разобщены и обмениваются веществами через гиалоплазму. Энергетика клетки во многом зависит от работы митохондрий.
Число митохондрий в клетках разного типа колеблется от десятков до нескольких тысяч. Например, в печёночной клетке человека около 2 тыс. митохондрий; их общий объём не менее 20% объёма клетки. Внешняя мембрана митохондрии отграничивает её от цитоплазмы, на внутренней — происходят основные энергетические превращения веществ, в результате которых образуется соединение, богатое энергией, — аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) — универсальный переносчик энергии в клетках. Митохондрии содержат ДНК и способны к самовоспроизведению; однако автономность митохондрий относительна, их репродукция и деятельность зависят от ядра. За счет энергии АТФ в клетках осуществляются различные синтезы, транспорт и выделение веществ, механическая работа, регуляция процессов и т.д.
В делении клеток, а иногда и в их движении, участвуют структуры, имеющие вид трубочек субмикроскопических размеров. «Сборка» таких структур и их функционирование зависят от центриолей, при участии которых организуется Веретено деления клетки, с чем связано перемещение хромосом и ориентация оси деления клетки. Базальные тельца — производные центриолей — необходимы для построения и нормальной работы жгутиков и ресничек — локомоторных и чувствительных образований клетки, строение которых у простейших и в различных клетках многоклеточных однотипно.
От внеклеточной среды клетка отделена плазматической мембраной, через которую происходит поступление ионов и молекул в клетку и выведение их из клетки. Отношение поверхности клетки к ее объему уменьшается с увеличением объема, и чем крупнее клетка, тем более затруднены ее связи с внешней средой. Величина клетки не может быть особенно большой.
Для живых клеток характерен активный транспорт ионов, требующий затраты энергии, специальных ферментов и, возможно, переносчиков. Благодаря активному и избирательному переносу в клетку одних ионов и непрерывному удалению из нее других, создается разность концентраций ионов в клетке и окружающей среде. Этот эффект может быть обусловлен и связыванием ионов компонентами клетки. Многие ионы необходимы как активаторы внутриклеточных синтезов и как стабилизаторы структуры органоидов. Обратимые изменения соотношения ионов в клетке и среде лежат в основе биоэлектрической активности клетки — одного из важных факторов передачи сигналов от одной клетки к другой. Образуя вмятины, которые затем замыкаются и отделяются в виде пузырьков внутрь клетки, плазматическая мембрана способна захватывать растворы крупных молекул или даже отдельные частицы величиной в несколько мкм. Так осуществляется питание некоторых клеток, перенос веществ через клетку, захват бактерий фагоцитами. Со свойствами плазматической мембраны связаны и силы сцепления, удерживающие во многих случаях клетки друг около друга, например, в покровах тела или внутренних органах. Сцепление и связь клеток обеспечиваются химическим взаимодействием мембран и специальными структурами мембраны — десмосомами.
Рассмотренная в общей форме схема строения клеток свойственна в основных чертах как животным, так и растительным клеткам. Но есть и существенные различия в особенностях метаболизма и строения растительных и животных клеток.
Клетка (растения, животного, гриба) строение
Клетки растений
Поверх плазматической мембраны растительные клетки покрыты твёрдой внешней оболочкой (она может отсутствовать лишь у половых клеток), состоящей у большинства растений главным образом из полисахаридов: целлюлозы, пектиновых веществ и гемицеллюлоз, а у грибов и некоторых водорослей — из хитина. Оболочки снабжены порами, через которые с помощью выростов цитоплазмы соседние клетки связаны друг с другом. Состав и строение оболочки меняются по мере роста и развития клеток. Часто у клеток, прекративших рост, оболочка пропитывается лигнином, кремнезёмом или другим веществом, которое делает её более прочной. Оболочки клеток определяют механические свойства растения. Клетки некоторых растительных тканей отличаются особенно толстыми и прочными стенками, сохраняющими свои скелетные функции после гибели клетки. Дифференцированные растительные клетки имеют несколько вакуолей или одну центральную вакуоль, занимающую обычно большую часть объёма клетки. Содержимое вакуолей — раствор различных солей, углеводов, органических кислот, алкалоидов, аминокислот, белков, а также запас воды. В вакуолях могут откладываться питательные вещества. В цитоплазме растительной клетки имеются специальные органоиды — пластиды, лейкопласты (в них часто откладывается крахмал), хлоропласты (содержат преимущественно хлорофилл и осуществляют Фотосинтез) и хромопласты (содержат пигменты из группы каротиноидов). Пластиды, как и митохондрии, способны к самовоспроизведению. Комплекс Гольджи в растительной клетке представлен рассеянными по цитоплазме диктиосомами.
Одноклеточные организмы
В строении и функциях одноклеточных, или простейших, черты, свойственные любой клетке, сочетаются с признаками самостоятельных организмов. Так, у простейших такой же набор органоидов, как и у многоклеточных; идентично и ультрастроение их органоидов; при делении простейших в них обнаруживаются типичные хромосомы. Однако приспособление простейших к разным средам обитания (водной или наземной, к свободному или паразитическому существованию) обусловило существенное разнообразие их строения и физиологии. Многие простейшие (жгутиковые, инфузории) обладают сложным двигательным аппаратом и имеют органеллы, связанные с захватом пищи и пищеварением. Изучение простейших представляет большой интерес для выяснения филогенетических возможностей клеток: эволюционные изменения организма протекают у них на клеточном уровне.
В отличие от простейших и многоклеточных организмов, бактерии, синезеленые водоросли, актиномицеты не имеют оформленного ядра и хромосом. Их генетический аппарат, называется нуклеоидом, представлен нитями ДНК и не окружен оболочкой. Еще более отличаются от многоклеточных организмов и от простейших вирусы, у которых отсутствуют основные, необходимые для обмена веществ ферменты. Поэтому вирусы могут расти и размножаться, лишь проникая в клетки и используя их ферментные системы.
Специальные функции клеток
В процессе эволюции многоклеточных возникло разделение функций между клетками, что привело к расширению возможностей приспособления животных и растений к меняющимся условиям среды. Закрепившиеся наследственно различия в форме клеток, их размерах и некоторых сторонах метаболизма реализуются в процессе индивидуального развития организма. Основное проявление развития — дифференцировка клетки, их структурная и функциональная специализация. Дифференцированные клетки имеют такой же набор хромосом, как и оплодотворенная яйцеклетка. Это доказывается пересадкой ядра дифференцированной клетки в предварительно лишенную ядра яйцеклетку, после чего может развиваться полноценный организм. Таким образом, различия между дифференцированными клетками обусловливаются разными соотношениями активных и неактивных генов, каждый из которых кодирует биосинтез определённого белка. Судя по составу белков, в дифференцированных клетках активна (способна к транскрипции) лишь небольшая часть (порядка 10%) генов, свойственных клеткам данного вида организмов. Среди них лишь немногие ответственны за специальную функцию клеток, а остальные обеспечивают общеклеточные функции. Так, в мышечных клетках активны гены, кодирующие структуру сократимых белков, в эритроидных клетках — гены, кодирующие биосинтез гемоглобина, и т.д. Однако в каждой клетке должны быть активны гены, определяющие биосинтез веществ и структур, необходимых для всех клеток, например ферментов, участвующих в энергетических превращениях веществ.
В процессе специализации клетки отдельные общеклеточные функции их могут развиваться особенно сильно. Так, в железистых клетках более всего выражена синтетическая активность, мышечные — наиболее сократимы, нервные — наиболее возбудимы. В узкоспециализированных клетках обнаруживаются структуры, характерные лишь для этих клеток (например, у животных — миофибриллы мышц, тонофибриллы и реснички некоторых покровных клетках, нейрофибриллы нервных клеток, жгутики у простейших или у сперматозоидов многоклеточных организмов). Иногда специализация сопровождается утратой некоторых свойств (например, нервные клетки утрачивают способность к размножению; ядра клеток кишечного эпителия млекопитающих не могут в зрелом состоянии синтезировать РНК; зрелые эритроциты млекопитающих лишены ядра).
Выполнение важных для организма функций включает иногда гибель клеток. Так, клетки эпидермиса кожи постепенно ороговевают и гибнут, но остаются некоторое время в пласте, предохраняя подлежащие ткани от повреждения и инфекции. В сальных железах клетки постепенно превращаются в капли жира, который используется организмом или выделяется.
Для выполнения некоторых тканевых функций клетки образуют неклеточные структуры. Основные пути их образования — секреция или превращения компонентов цитоплазмы. Так, значительная по объёму часть подкожной клетчатки, хряща и кости составляет межуточное вещество — производное клетки соединительной ткани. Клетки крови обитают в жидкой среде (плазме крови), содержащей белки, сахара и др. вещества, вырабатываемые разными клетками организма. Клетки эпителия, образующие пласт, окружены тонкой прослойкой диффузно распределённых веществ, главным образом гликопротеидов (так называемый цемент, или надмембранный компонент). Внешние покровы членистоногих и раковины моллюсков — также продукты выделения клеток. Взаимодействие специализированных клеток — необходимое условие жизни организма и нередко самих этих клеток. Лишённые связей друг с другом, например в культуре, клетки быстро утрачивают особенности присущих им специальных функций.
Читайте так же
Клетка и ее строение
Деление и обновление клеток
Источник krovanalis.ru