Клеточная теория, ее основные положения, роль в формировании современной естественнонаучной картины мира. Развитие знаний о клетке. Клеточное строение организмов, сходство строения клеток всех организмов – основа единства органического мира, доказательства родства живой природы
единство органического мира, клетка, клеточная теория, положения клеточной теории.
Мы уже говорили о том, что научная теория представляет собой обобщение научных данных об объекте исследования. Это в полной мере касается клеточной теории, созданной двумя немецкими исследователями М. Шлейденом и Т. Шванном в 1839 г.
В основу клеточной теории легли работы многих исследователей, искавших элементарную структурную единицу живого. Созданию и развитию клеточной теории способствовало возникновение в XVI в. и дальнейшее развитие микроскопии.
Вот основные события, которые стали предшественниками создания клеточной теории:
– 1590 г. – создание первого микроскопа (братья Янсен);
– 1665 г. Роберт Гук – первое описание микроскопической структуры пробки ветки бузины (на самом деле это были клеточные стенки, но Гук ввел название «клетка»);
– 1695 г. Публикация Антония Левенгука о микробах и других микроскопических организмах, увиденных им в микроскоп;
– 1833 г. Р. Броун описал ядро растительной клетки;
– 1839 г. М. Шлейден и Т. Шванн открыли ядрышко.
Основные положения современной клеточной теории:
1. Все простые и сложные организмы состоят из клеток, способных к обмену с окружающей средой веществами, энергией, биологической информацией.
2. Клетка – элементарная структурная, функциональная и генетическая единица живого.
3. Клетка – элементарная единица размножения и развития живого.
4. В многоклеточных организмах клетки дифференцированы по строению и функциям. Они объединены в ткани, органы и системы органов.
5. Клетка представляет собой элементарную, открытую живую систему, способную к саморегуляции, самообновлению и воспроизведению.
Клеточная теория развивалась благодаря новым открытиям. В 1880 г. Уолтер Флемминг описал хромосомы и процессы, происходящие в митозе. С 1903 г. стала развиваться генетика. Начиная с 1930 г. стала бурно развиваться электронная микроскопия, что позволило ученым изучать тончайшее строение клеточных структур. XX век стал веком расцвета биологии и таких наук, как цитология, генетика, эмбриология, биохимия, биофизика. Без создания клеточной теории это развитие было бы невозможным.
Итак, клеточная теория утверждает, что все живые организмы состоят из клеток. Клетка – это та минимальная структура живого, которая обладает всеми жизненными свойствами – способностью к обмену веществ, росту, развитию, передаче генетической информации, саморегуляции и самообновлению. Клетки всех организмов обладают сходными чертами строения. Однако клетки отличаются друг от друга по своим размерам, форме и функциям. Яйцо страуса и икринка лягушки состоят из одной клетки. Мышечные клетки обладают сократимостью, а нервные клетки проводят нервные импульсы. Различия в строении клеток во многом зависят от функций, которые они выполняют в организмах. Чем сложнее устроен организм, тем более разнообразны по своему строению и функциям его клетки. Каждый вид клеток имеет определенные размеры и форму. Сходство в строении клеток различных организмов, общность их основных свойств подтверждают общность их происхождения и позволяют сделать вывод о единстве органического мира.
Клетка – единица строения, жизнедеятельности, роста и развития организмов. Многообразие клеток. Сравнительная характеристика клеток растений, животных, бактерий, грибов
Основные термины и понятия, проверяемые в экзаменационной работе: клетки бактерий, клетки грибов, клетки растений, клетки животных, прокариотические клетки, эукариотические клетки.
Мы уже говорили о том, что клетки могут отличаться друг от друга по форме, строению и функциям, хотя основные структурные элементы у большинства клеток сходны. Биологи выделяют две большие систематические группы клеток – прокариотические и эукариотические . Прокариотические клетки не содержат настоящего ядра и ряда органоидов. (См. раздел «Строение клетки».) Эукариотические клетки содержат ядро, в котором находится наследственный аппарат организма. Прокариотические клетки – это клетки бактерий, синезеленых водорослей. Клетки всех остальных организмов относятся к эукариотическим.
Любой организм развивается из клетки. Это относится к организмам, появившимся на свет как в результате бесполого, так и в результате полового способов размножения. Именно поэтому клетка считается единицей роста и развития организма.
Современная систематика выделяет следующие царства организмов: Бактерии, Грибы, Растения, Животные. Основаниями для такого разделения являются способы питания этих организмов и строение клеток.
Бактериальные клетки имеют следующие, характерные для них структуры – плотную клеточную стенку, одну кольцевую молекулу ДНК (нуклеотид), рибосомы. В этих клетках нет многих органоидов, характерных для эукариотических растительных, животных и грибных клеток. По способу питания бактерии делятся на автотрофов , хемотрофов и гетеротрофов . Клетки растений содержат характерные только для них пластиды – хлоропласты, лейкопласты и хромопласты; они окружены плотной клеточной стенкой из целлюлозы, а также имеют вакуоли с клеточным соком. Все зеленые растения относятся к автотрофным организмам.
У клеток животных нет плотных клеточных стенок. Они окружены клеточной мембраной, через которую происходит обмен веществ с окружающей средой.
Клетки грибов покрыты клеточной стенкой, отличающейся по химическому составу от клеточных стенок растений. Она содержит в качестве основных компонентов хитин, полисахариды, белки и жиры. Запасным веществом клеток грибов и животных является гликоген.
1. Выберите признаки, характерные только для растительных клеток
1) есть митохондрии и рибосомы
2) клеточная стенка из целлюлозы
3) есть хлоропласты
4) запасное вещество – гликоген
5) запасное вещество – крахмал
6) ядро окружено двойной мембраной
2. Выберите признаки, отличающие царство Бактерии от остальных царств органического мира.
1) гетеротрофный способ питания
2) автотрофный способ питания
3) наличие нуклеоида
4) отсутствие митохондрий
5) отсутствие ядра
6) наличие рибосом
Химическая организация клетки. Взаимосвязь строения и функций неорганических и органических веществ (белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, АТФ), входящих в состав клетки. Обоснование родства организмов на основе анализа химического состава их клеток
Основные термины и понятия, проверяемые в экзаменационной работе: азотистые основания, активный центр фермента, гидрофильность, гидрофобность, аминокислоты, АТФ, белки, биополимеры, денатурация, ДНК, дезоксирибоза, комплементарность, липиды, мономер, нуклеотид, пептидная связь, полимер, углеводы, рибоза, РНК, ферменты, фосфолипиды.
Похожая информация.
Сможете ли вы выполнить это задание? Давайте вместе вспомним особенности строения данных клеток, их жизнедеятельности, а также черты сходства и отличия.
Функциональная единица растений
Характерной чертой является наличие зеленых пластид хлоропластов. Эти постоянные структуры являются основой протекания фотосинтеза. В ходе этого процесса неорганические вещества превращаются в углеводы и кислород. Сравните растительную и бактериальную клетки - и вы увидите, что у первого типа размеры гораздо больше. Некоторые из них можно различить даже невооруженным глазом. К примеру, крупные клетки мякоти арбуза, лимона или апельсина.
Что общего у растительной и бактериальной клетки
Несмотря на то, что эти клетки образуют организмы разных царств, между ними есть ряд существенных сходств. Они имеют общий план строения и состоят из поверхностного аппарата, цитоплазмы и постоянных структур - органелл.
И растения, и бактерии содержат генетический материал. Обязательным компонентом обоих типов является клеточная мембрана и стенка. Некоторые бактерии, подобно растениям, имеют цитоскелет, формирующий их опорно-двигательную систему. Еще одним сходством является наличие органелл движения. Сравните растительную и бактериальную клетки: зеленая водоросль хламидомонада перемещается при помощи жгутиков, а спирохеты используют для этого фибриллы.
Различия растительной и бактериальной клетки
Основное отличие этих клеток заключается в структуре и уровне развития генетического аппарата. Бактерии не имеют оформленного ядра. Они содержат кольцевую молекулу ДНК, место дислокации которой называется нуклеоид. Такие клетки называют прокариотическими. Кроме бактерий к ним относятся сине-зеленые водоросли.
Сравните растительную и бактериальную клетки. Первые являются эукариотическими. В их цитоплазме находится ядро, в матриксе которого хранятся молекулы ДНК. Бактерии лишены многих клеточных органелл, что определяет их низкий уровень организации. У них, в отличие от нет митохондрий, комплекса Гольджи, эндоплазматического ретикулума, пероксисом, всех видов пластид, включая хромо- и лейкопласты.
Отличия касаются и химического состава У растений в ее состав входит сложный углевод целлюлоза, а бактерии содержат пектин или муреин.
Итак, исходя из сравнения растительной и бактериальной клетки, можно сделать выводы, что наряду со сходными чертами, между ними существует ряд существенных отличий. Прежде всего они касаются организации генетического аппарата и наличия органелл.
Растительные клетки характеризуются более прогрессивными чертами строения и процессами жизнедеятельности по сравнению с бактериями, доказательством чего является большое разнообразие их видов и жизненных форм.
Сходство в строении и процессах обмена веществ животной, растительной, бактериальной и грибной клеток доказывает единство их происхождения.
Различия в строении и процессах обмена веществ животной, растительной, бактериальной и грибной клеток свидетельствуют о том, что эти группы организмов вступили на разные пути эволюции на самых ранних ее этапах
Преобладание синтетических процессов над процессами освобождения энергии - это одна из наиболее характерных особенностей обмена веществ растений. Первичный синтез углеводов из неорганических веществ осуществляется в пластидах. Так, в животных клетках, в отличие от растительных, отсутствуют следующие пластиды: хлоропласты (отвечают за реакцию фотосинтеза) , лейкопласты (отвечают за накопление крахмала) и хромопласты (придают окраску плодам и цветам растений)
В растительной клетке присутствует прочная и толстая клеточная стенка из целлюлозы,в животной клетке отсутствует. В растительной клетке развита сеть вакуолей, в животной клетке она развита слабо
Отрывок, характеризующий Сравнение строения клеток бактерий, растений, животных и грибов
– И это тоже ты?.. – осторожно спросила я.Она гордо кивнула своей кудрявой рыжей головкой. Было очень забавно за ней наблюдать, так как девочка по-настоящему серьёзно гордилась тем, что ей удалось создать. Да и кто не гордился бы?!. Она была совершенной крошкой, которая, смеясь, между делом, создавала себе новые невероятные миры, а надоевшие тут же заменяла другими, как перчатки... Если честно, было от чего прийти в шок. Я старалась понять, что же здесь такое происходит?.. Стелла явно была мертва, и со мной всё это время общалась её сущность. Но где мы находились и как она создавала эти свои «миры», пока что было для меня совершенной загадкой.
– Разве тебе что-то непонятно? – удивилась девочка.
– Говоря честно – ещё как! – откровенно воскликнула я.
– Но ты же можешь намного больше? – ещё сильнее удивилась малышка.
– Больше?.. – ошарашено спросила я.
Она кивнула, смешно наклонив в сторону свою рыжую головку.
– Кто же тебе всё это показал? – осторожно, боясь чем-то её нечаянно обидеть, спросила я.
– Ну, конечно же бабушка. – Как будто что-то само собой разумеющееся сказала она. – Я была в начале очень грустной и одинокой, и бабушке было меня очень жалко. Вот она и показала мне, как это делается.
И тут я, наконец, поняла, что это и вправду был её мир, созданный лишь силой её мысли. Эта девочка даже не понимала, каким сокровищем она была! А вот бабушка, я думаю, как раз-то понимала это очень даже хорошо...
Как оказалось, Стелла несколько месяцев назад погибла в автокатастрофе, в которой погибла также и вся её семья. Осталась только бабушка, для которой в тот раз просто не оказалось в машине места... И которая чуть не сошла с ума, узнав о своей страшной, непоправимой беде. Но, что было самое странное, Стелла не попала, как обычно попадали все, на те же уровни, в которых находилась её семья. Её тело обладало высокой сущностью, которая после смерти пошла на самые высокие уровни Земли. И таким образом девочка осталась совершенно одна, так как её мама, папа и старший брат видимо были самыми обычными, ординарными людьми, не отличавшимися какими-то особыми талантами.
– А почему ты не найдёшь кого-то здесь, где ты теперь живёшь? – опять осторожно спросила я.
– Я нашла… Но они все какие-то старые и серьёзные… не такие как ты и я. – Задумчиво прошептала девчушка.
Вдруг она неожиданно весело улыбнулась и её милая мордашка тут же засияла ярким светлым солнышком.
– А хочешь, я покажу тебе, как это делать?
Я лишь кивнула, соглашаясь, очень боясь, что она передумает. Но девчушка явно не собиралась ничего «передумывать», наоборот – она была очень рада, найдя кого-то, кто был почти что её ровесником, и теперь, если я что-то понимала, не собиралась так легко меня отпускать... Эта «перспектива» меня полностью устраивала, и я приготовилась внимательно слушать о её невероятных чудесах...
– Здесь всё намного легче, чем на Земле, – щебетала, очень довольная оказанным вниманием, Стелла, – ты должна всего лишь забыть о том «уровне», на котором ты пока ещё живёшь (!) и сосредоточиться на том, что ты хочешь увидеть. Попробуй очень точно представить, и оно придёт.
Я попробовала отключиться от всех посторонних мыслей – не получилось. Это всегда давалось мне почему-то нелегко.
Потом, наконец, всё куда-то исчезло, и я осталась висеть в полной пустоте… Появилось ощущение Полного Покоя, такого богатого своей полнотой, какого невозможно было испытать на Земле... Потом пустота начала наполняться сверкающим всеми цветами радуги туманом, который всё больше и больше уплотнялся, становясь похожим на блестящий и очень плотный клубок звёзд… Плавно и медленно этот «клубок» стал расплетаться и расти, пока не стал похожим на потрясающую по своей красоте, гигантскую сверкающую спираль, конец которой «распылялся» тысячами звёзд и уходил куда-то в невидимую даль… Я остолбенело смотрела на эту сказочную неземную красоту, стараясь понять, каким образом и откуда она взялась?.. Мне даже в голову не могло прийти, что создала это в своём воображении по-настоящему я… И ещё, я никак не могла отвязаться от очень странного чувства, что именно ЭТО и есть мой настоящий дом…
– Что-о это?.. – обалдевшим шёпотом спросил тоненький голосок.
Стелла «заморожено» стояла в ступоре, не в состоянии сделать хотя бы малейшее движение и округлившимися, как большие блюдца глазами, наблюдала эту невероятную, откуда-то неожиданно свалившуюся красоту...
Вдруг воздух вокруг сильно колыхнулся, и прямо перед нами возникло светящееся существо. Оно было очень похожим на моего старого «коронованного» звёздного друга, но это явно был кто-то другой. Оправившись от шока и рассмотрев его повнимательнее, я поняла, что он вообще не был похож на моих старых друзей. Просто первое впечатление «зафиксировало» такой же обруч на лбу и похожую мощь, но в остальном ничего общего между ними не было. Все «гости», до этого приходившие ко мне, были высокими, но это существо было очень высоким, вероятно где-то около целых пяти метров. Его странные сверкающие одежды (если их можно было бы так назвать) всё время развевались, рассыпая за собой искрящиеся хрустальные хвосты, хотя ни малейшего ветерка вокруг не чувствовалось. Длинные, серебряные волосы сияли странным лунным ореолом, создавая впечатление «вечного холода» вокруг его головы… А глаза были такими, на которые лучше никогда бы не выпало смотреть!.. До того, как я их увидела, даже в самой смелой фантазии невозможно было представить подобных глаз!.. Они были невероятно яркого розового цвета и искрились тысячью бриллиантовых звёздочек, как бы зажигающихся каждый раз, когда он на кого-то смотрел. Это было совершенно необычно и до умопомрачения красиво…
Эти структуры, несмотря на единство происхождения, имеют значительные отличия.
Общий план строения клеток
Рассматривая клеток, необходимо прежде всего вспомнить об основных закономерностях их развития и структуры. Они имеют общие черты строения, и состоят из поверхностных структур, цитоплазмы и постоянных структур - органелл. В результате жизнедеятельности в них про запас откладываются органические вещества, которые называются включениями. Новые клетки возникают в результате деления материнских. В ходе этого процесса из одной исходной может образоваться две и более молодых структур, которые являются точной генетической копией исходных. Клетки, единые по особенностям строения и выполняемым функциям, объединяются в ткани. Именно из этих структур происходит формирование органов и их систем.
Сравнение растительной и животной клетки: таблица
На таблице легко можно увидеть все сходства и различия в клетках обеих категорий.
| Признаки для сравнения | Растительная клетка | Животная клетка |
| Особенности клеточной стенки | Состоит из полисахарида целлюлозы. | Представляет собой гликокаликс-тонкий слой, состоящий из соединений белков с углеводами и липидами. |
| Наличие клеточного центра | Находится только в клетках нижних растений-водорослей. | Находится во всех клетках. |
| Наличие и расположение ядра | Ядро находится в пристеночной зоне. | Ядро располагается в центре клетки. |
| Наличие пластид | Наличие пластид трех видов: хлоро-, хромо- и лейкопластов. | Отсутствуют. |
| Способность к фотосинтезу | Происходит на внутренней поверхности хлоропластов. | Не способны. |
| Способ питания | Автотрофный. | Гетеротрофный. |
| Вакуоли | Представляют собой большие | Пищеварительные и |
| Запасной углевод | Крахмал. | Гликоген. |
Основные отличия
Сравнение растительной и животной клетки свидетельствует о целом ряде отличий в особенностях их строения, а значит и процессов жизнедеятельности. Так, несмотря на единство общего плана, их поверхностный аппарат отличается химическим составом. Целлюлоза, входящая в состав клеточной стенки растений, придает им постоянную форму. Гликокаликс животных, наоборот, представляет собой тонкий эластичный слой. Однако самое главное принципиальное отличие этих клеток и организмов, которые они образуют, заключается в способе питания. Растения имеют в цитоплазме зеленые пластиды хлоропласты. На их внутренней поверхности происходит сложная химическая реакция превращения воды и углекислого газа в моносахариды. Этот процесс возможен только при наличии солнечного света и называется фотосинтезом. Побочным продуктом реакции является кислород.
Выводы
Итак, мы провели сравнение растительной и животной клетки, их сходство и отличия. Общими являются план строения, химических процессов и состава, деления и генетического кода. В то же время клетки растений и животных принципиально отличаются способом питания организмов, которые они образуют.
Для всех организмов существует два вида клеток. Это прокариотические и эукариотические клетки. Они имеют существенные различия. Строение эукариотической клетки имеет ряд отличий от прокариотической. Поэтому в животном мире выделили два надцарства, которые назвали прокариотами и эукариотами.
Основное отличие
Строение эукариотической клетки отличается тем, что она имеет ядро, в котором находятся хромосомы, состоящие из ДНК. ДНК прокариотической клетки не организованы в хромосомы и не имеют ядра. Поэтому прокариотические организмы назвали доядерными, а эукариотические - ядерными. Отличаются клетки и размерами. Эукариотические клетки намного больше, чем прокариотические. Доядерными организмами являются бактерии. К эукариотам принадлежат растения, грибы и животные. Следовательно, особенности строения эукариотической клетки состоят в наличии ядра. Конечно, есть и другие отличия между клетками, но они несущественны.
Строение и функции эукариотической клетки
Клетка ядерных организмов имеет множество органелл, отсутствующих у прокариотов. Клетка растений, грибов и животных состоит из цитоплазматической мембраны, защищающей клетку и придающей ей форму, и цитоплазмы. Цитоплазма объединяет все компоненты клетки, участвует во всех обменных процессах и служит скелетом клетки, благодаря наличию миротрубочек. В цитоплазме располагаются одномембранные, двумембранные и немембранные органеллы.
Одномембранные органоиды
Одномембранными органоидами называют эндоплазматическую сеть, аппарат Гольджи, лизосомы и вакуоли из-за того, что они покрыты одной мембраной. Эндоплазматическая сеть бывает гладкой и шероховатой, или гранулярной. Гладкая эндоплазматическая сетка образовывает углеводы и липиды. Шероховатая сетка синтезирует белки. Этим занимаются рибосомы, находящиеся на ней. Аппарат Гольджи сохраняет и транспортирует питательные вещества. Лизосомы обеспечивают расщепление белков, жиров и углеводов.
Двумембранные органоиды
Двумембранные органоиды имеют две мембраны: наружную и внутреннюю. К ним относят митохондрии и пластиды. Митохондрии участвуют в дыхании клетки и снабжают клетку энергией. Благодаря пластидам происходит фотосинтез.
Немембранные органоиды
Немембранными органеллами являются рибосомы, клеточный центр, реснички и жгутики. Рибосомы осуществляют синтез белка. Клеточный центр участвует в делении клеток. Реснички и жгутики - органеллы, служащие для движения.
Отличия клеток растений, грибов и животных
Несмотря на единство общего плана, строение эукариотической клетки разных царств организмов имеет некоторые отличия. Растительные клетки не содержат лизосом и клеточного центра. Клетки животных и грибов характеризуются отсутствием пластид и вакуолей. Клеточная стенка грибов содержит хинин, а растений - целлюлозу. В животных клеточной стенки нет, а в состав мембраны входит гликокаликс. Строение эукариотической клетки имеет отличие и в резервных питательных углеводах. В растительных клетках запасается крахмал, а в клетках грибов и животных - гликоген.
Дополнительные отличия
Различается не только строение эукариотической клетки и прокариотической, но и способы их размножения. Количество бактерий увеличивается в результате образования перетяжки или почкования. Размножение эукариотических клеток происходит путем митоза. Многие процессы, свойственные эукариотической клетке (фагоцитоз, пиноцитоз и циклоз), у прокариотов не наблюдаются. Для нормальной работы клеткам грибов, растений и животных необходима аскорбиновая кислота. Бактерии в ней не нуждаются.