Какими свойствами обладает живая клетка
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 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.
Иван Шаламанов · 25 июня 2016
2,3 K
Невролог, мануальный терапевт, рефлексотерапевт
Критерии жизни, биология:
Высокоупорядоченое строение. В клетке имеется огромное количество структур (мембрана, цитоплазма, ядро, комплекс Голиджи и др.) в свою очередь все эти структуры имеют сложную химическую структуру. +
Обмен веществ и энергии. В клетке проходят обменные процессы белков, жиров, углеводов, минеральных веществ. Клетка способна вырабатывать энергию и выделять её. +
Раздражительность. В ответ на раздражитель клетка может вести себя тем или иным способом: мышечная сокращаться, нервная возбуждаться, железистая выделять секрет и др. +
Рост и развитие. После деления клетка увеличивается в размерах(растёт) и постепенно развивается в специфическую клетку какой-либо ткани. +
Размножение. Клетки способны делится. +
Движение. Некоторые клетки очень активно двигаются: лейкоциты, лимфоциты, сперматозоиды и др. +
Саморегуляция. Способность регулировать постоянство своей внутренней среды за счёт ферментативных реакций. +
Наследственность. В любой клетке есть ДНК, которую она передаёт при делении. +
Изменчивость. Клетки могут менять свою структуру под действием окружения, это,например, перерождение слизистой бронхов при курении. +
Все критерии соблюдены. Да,одна клетка организма считается живым существом.
Александр, а как вы считаете, клетки головного мозга тоже являются отдельными живыми существами?
Почему у нас сохраняются воспоминания, если все клетки организма обновляются раз в несколько лет, и клетки мозга, следовательно, тоже?
Невролог, мануальный терапевт, рефлексотерапевт
Нервная ткань относится к стабильной популяции клеток. Это значит клетки нервной ткани не делятся. Для того что бы клетка начала деление она должна войти в цикл деления (митотический), когда клетка входит в этот цикл, она работает только на себя, она утрачивает все свои функции и связи с другими клетками, которыми обладала до деления. Нервная ткань обладает невероятно сложной архитектурой. Одна нервная клетка имеет связи с сотнями других клеток, регулярно передаёт и обрабатывает нервные сигналы. Если она войдёт в цикл деления, то все связи, устанавливающиеся годами, будут утеряны. Следствием этого было бы, то что человек потеряет контроль над рукой, ногой, провалы в памяти и др. или, может быть, уровень развития человека всегда оставался младенческим.
Что появилось раньше — вирус или живая клетка?
Согласно современной гипотезе «мира РНК», говорить о клетках и о вирусах можно только после появления рибосом. Начиная с этого момента живые системы могут быть поделены на те, кто сам производит белки и на те, кто паразитирует на других. Но пока неясно, появились ли клеточные мембраны до этого момента или после. То есть возможно, ранние организмы использовали в роли границ с внешней средой полости в породе или коацерватные капли и их нельзя в полной мере назвать «клеточными».
Что будет с человеком (взрослым) если у него перестанут делиться клетки?
физик-теоретик в прошлом, дауншифтер и журналист в настоящем, живу в Германии
Он умрет. Например, эритроциты живут всего три-четыре месяца. Значит, через пару месяцев их останется меньше половины. Впрочем, еще раньше смертью закончится встреча с любым болезнетворным вирусом, так как не смогут размножиться Т-лимфоциты, вырабатывающие антитела. Впрочем, встреча тоже не нужна — мы и так заражены. Герпес, например, есть у всех. У многих — вирус папиломы и т. д. Организм не может от них полностью избавиться, но держит под контролем. Без деления клеток «держалка» исчезнет и нас убьют сидящие в нас слабопатогенные возбудители.
Есть ли на Земле организм, который совершеннее человеческого?
По образованию врач, по профессии — системный аналитик
Если забросить людей в дикую природу и понаблюдать, то очень быстро станет понятно, что совершенство человеческого организма — иллюзия. У нас посредственное зрение, плохое обоняние и слух. Мы плохо бегаем, при этом не можем легко спрятаться на дереве или в норе. Плаваем тоже не ахти. Мы не можем защитить себя ни рогами, ни зубами, ни когтями. Наша кожа тонкая и нежная. У нас даже нет яда или боевого окраса. С точки зрения лесных зверей, человек — недоразумение.
Все, что у нас есть — развитый интеллект и несколько прикольных адаптаций (прямохождение, речевой аппарат, интересная репродуктивная система и т.п.) Эти вещи кажутся нам очень важными и определяющими, но есть среды, в которых приспособленность организма связана с другими факторами.
Если подытожить, то мы, как и любые другие организмы, совершенны только в рамках своей среды обитания. В других средах свои порядки и там найдутся сотни видов, по разным параметрам более совершенных чем человек.
Прочитать ещё 6 ответов
Как клетки организма, например костей, понимают, что пора остановить рост?
Чищу унитаз вилкой, забиваю гвозди микроскопом
Организм устроен очень, очень сложно.
В генах каждой клетки заложены множество факторов, регулирующих её деятельность:
Например, клетка в начале своей жизни синтезирует фермент, который даёт ей указку расти(т.е. формирует благоприятные условия для роста), а через определенный период времени(у каждого типа ткани свой) синтез этого фермента автоматически прекращается и, поскольку вышеописанной «указки» нет, клетка перестаёт расти.
Таких примеров сотни и больше, для каждого процесса в организме.
Химический состав и жизненные свойства клетки
Химический состав клетки
В состав клетки входят органические и неорганические соединения. 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.
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. нуклеус – ядро). Нуклеиновые кислоты входят в состав хроматина и участвуют в хранении и передаче наследственных свойств и функций организма.
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.
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.
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 функционироваровать.
< Предыдущая страница «Строение клетки»
Следующая страница «Ткани организма человека» >