Какими свойствами обладают все клетки многоклеточных организмов
Общие свойства клеток и их различияОсновные положения: В основе всего многообразия живых организмов лежит одна основная структурная единица: клетка. Основное положение биологии, утвердившееся с момента разработки клеточной теории в XIX веке, состоит в том, что каждая клетка образуется в результате деления предсуществующей. Простейшие представляют собой одноклеточные организмы: их клетка сама по себе является самостоятельной биологической единицей, способной к воспроизведению многих себе подобных копий. Для того чтобы выжить, одноклеточные организмы могут приспосабливаться к самым различным типам окружающей среды, от крайне низких до крайне высоких температур, могут существовать в аэробных или анаэробных условиях, или даже в атмосфере метана. Некоторые из них живут в других организмах. Клетки также могут образовывать многоклеточные организмы. В этом случае различные клетки специализируются для выполнения различных функций. В многоклеточном организме клетки взаимодействуют друг с другом, тем самым обеспечивая его функционирование как целого. Многоклеточные организмы обладают способностью к размножению, однако их индивидуальные клетки могут проявлять или не проявлять такую способность. Клетки организма, для которых размножение обычно нехарактерно, могут приобрести способность к неограниченному делению, что может послужить причиной развития рака. Размеры и форма клеток сильно варьируют, что иллюстрирует рисунок ниже. Самые мелкие клетки представлены одноклеточными организмами, которые имеют сферическую форму с диаметром, не превышающим 0,2 мкм. К числу одной из наиболее крупных клеток относится нейрон (нервная клетка) гигантского кальмара, диаметр которого в 5000 раз больше и составляет 1 мм. От тела нейрона отходят отростки (аксоны) диаметром 20 мкм (в 100 раз больше, чем размеры мельчайшей клетки), которые в длину могут достигать 10 см! Клетки человека и других млекопитающих по величине занимают среднее положение, и обычно их диаметр составляет 3—20 мкм. Клетки могут не очень сильно различаться по форме. Так, клетки сферической формы обычно существуют в жидкой среде. Иногда они могут обладать более определенной формой, как, например, нейрон, с характерными длинными отростками, или клетки эпителия, которые имеют выраженную апикальную и базолатеральную поверхности, выполняющие различные функции. Клетка может свободно существовать в жидкой среде либо быть прикрепленной к поверхности или к другим клеткам. Клетки могут взаимодействовать друг с другом или атаковать другие клетки.
Однако, несмотря на столь различные формы клеток, в основе их строения лежат несколько общих принципов. Клетка ограничена мембраной, состоящей из двойного слоя липидов. На рисунке ниже представлены свойства липидного бислоя. Он являет собой макромолекулярную структуру, состоящую из липидов. Основное свойство липидов заключается в том, что их молекулы являются амфипатичными, т. е. на одном конце молекулы находится гидрофильная «головка», а на другом гидрофобный «хвост». Каждый из слоев липидного бислоя, с одной стороны, содержит множество гидрофильных головок, а с другой стороны, гидрофобные хвосты. В водном окружении гидрофобные хвосты агрегируют, и, таким образом, гидрофобные поверхности каждого слоя могут соединяться, образуя неионный центр, подобно масляной капле на поверхности воды. С каждой стороны липидного бислоя гидрофильные головки обращены в сторону среды, содержащей ионы. Липидный бислой обладает важным свойством текучести. Это позволяет ему сплавляться с другими мембранами, образовывать новые при разделении, и служить в качестве растворителя для белков, которые присутствуют в бислое и мигрируют в его пределах. Липидный бислой в определенной степени пропускает молекулы воды, но непроницаем для ионов, мелких заряженных молекул, а также для всех крупных молекул. В результате различного ионного окружения по обеим сторонам мембраны создается осмотическое давление, под действием которого молекулы воды проходят через мембрану и понижают концентрацию ионов с одной или с другой стороны мембраны, в зависимости от их концентрации. Плазматическая мембрана разграничивает содержимое клетки и внешнюю среду. Для одноклеточных организмов понятие «внешняя среда» означает окружающая среда; для многоклеточных это одновременно окружающая среда и внутреннее окружение, создаваемое другими клетками организма (например, клетками, образующими стенки кровеносных сосудов). Плазматическая мембрана не обладает опорной функцией; фактически она довольно хрупкая и легко повреждается. Поэтому для поддержания целостности клетки обычно плазматическая мембрана должна быть укреплена структурами, которые играют опорную роль и обладают большей эластичностью. Большинство процессов в клетке катализируются ферментами, константы связывания которых с субстратами и другие свойства определяют допустимый, совместимый с жизнедеятельностью уровень изменений содержания различных метаболитов во внутри- и внеклеточной среде. Однако организмы приспособились к различным условиям существования, и у тех из них, которые существуют в экстремальном окружении, присутствуют ферменты, способные функционировать в таких условиях, которые для более «нормальных» организмов оказались бы летальными. Для обеспечения правильной работы всех систем, клетке необходимо регулировать свойства своей внутренней среды. Особый контроль необходим за ионным составом и величиной pH. Непроницаемость мембраны создает необходимость функционирования в ней специальных систем, обеспечивающих прохождение ионов.
Клетка должна усваивать метаболиты из окружающей среды. В первую очередь это источники энергии (являющиеся субстратами метаболических процессов) и небольшие молекулы, которые служат предшественниками компонентов, в дальнейшем образующих более крупные молекулы и структуры. Жирные кислоты используются для синтеза липидов, аминокислоты для синтеза белков, а из нуклеотидов образуются РНК и ДНК Поскольку все клетки должны усваивать метаболиты из окружающей среды, они также должны обладать способностью выводить их. Клетки выводят в окружающую среду различные ионы, небольшие молекулы, и даже белки. Процессы экспорта, и в значительной степени импорта, являются строго специфичными: они должны с высокой селективностью удалять из клетки (или пропускать в нее) необходимые метаболиты. Для выживания и воспроизводства клетка должна получать источники энергии из окружающей среды и использовать эту энергию для синтеза необходимых компонентов. В качестве источника энергии могут служить вещества, захваченные клеткой из внешней среды. Обычно это смесь простых и сложных соединений углерода. В качестве источника энергии клетка может использовать свет. Способы расходования энергии для разных типов клеток различны. Поскольку образование новых клеток предполагает деление существующих, клетка должна располагать информацией о воспроизведении всех ее компонентов. Эта информация содержится в универсальном типе генетического материала — ДНК, которая кодирует все белки, содержащиеся в клетке. В свою очередь, белки могут собираться в большие структуры или участвовать в метаболических процессах в качестве катализаторов. Аппарат считывания генетического кода во всех клетках включает одни и те же компоненты. Поскольку клетка постоянно испытывает различные воздействия со стороны окружающей среды, для обеспечения ее существования необходимы системы репарации повреждений, возникающих в генетическом материале. Клетки поддерживают свое существование за счет процесса деления. Специальный механизм предназначен для обеспечения способности к делению, при котором образуются две дочерних клетки, каждая из которых идентична родительской по содержанию генетического материала и также содержит примерно половину других структур (за некоторыми исключениями, В процессе дифференцировки образуются различные специализированные клетки, включая терминально дифференцированные). На представлены минимальные условия, необходимые для образования клетки. Резюмируя, мембрана отделяет внутреннее содержимое клетки от окружающей среды, и многие основные пути взаимодействия клеток с окружением определяются ее свойствами. Для формирования клетки необходим источник энергии, которая используется при создании более сложных компонентов из небольших метаболитов. Генетический материал содержит информацию, необходимую для воспроизведения всех характерных особенностей той или иной клетки, и все клетки обладают системами, позволяющими эту информацию использовать.
– Также рекомендуем “Клетка как первоисточник жизни и самовоспроизводящаяся структура” Оглавление темы “Строение клеток”:
|
Источник
История изучения клетки. Клеточная теория
Открытие клетки. Первым человеком, увидевшим клетки, был английский учёный Роберт Гук.
В 1663 г., пытаясь понять, почему пробковое дерево так хорошо плавает, Гук стал рассматривать тонкие срезы пробки с помощью усовершенствованного им микроскопа. Он обнаружил, что пробка разделена на множество крошечных ячеек, напомнивших ему монастырские кельи, и он назвал эти ячейки клетками (по-английски cell — «келья, ячейка, клетка»).
В 1674 г. голландский мастер Антоний ван Левенгук (1632 — 1723)
с помощью микроскопа впервые увидел в капле воды «зверьков» — движущиеся живые организмы. Таким образом, уже к началу XVIII века учёные знали, что под большим увеличением растения имеют ячеистое строение, и видели некоторые организмы, которые позже получили название одноклеточных. Однако клеточная теория строения организмов сформировалась лишь к середине XIX века, после того как появились более мощные микроскопы и были разработаны методы фиксации и окраски клеток.
Клеточная теория — одно из общепризнанных биологических обобщений, утверждающих единство принципа строения и развития мира растений и мира животных, в котором клетка рассматривается в качестве общего структурного элемента растительных и животных организмов.
Клеточная теория — основополагающая для общей биологии теория, сформулированная в середине XIX века. Она предоставила базу для понимания закономерностей живого мира и для развития эволюционного учения. Маттиас Шлейден и Теодор Шванн
сформулироваликлеточную теорию, основываясь на множестве исследований о клетке (1838 – 1839).
Шлейден и Шванн, обобщив имеющиеся знания о клетке, доказали, что она является основной единицей любого организма. Клетки животных, растений и бактерий имеют схожее строение. Позднее эти заключения стали основой для доказательства единства организмов. Т. Шванн и М. Шлейден ввели в науку основополагающее представление о клетке: вне клеток нет жизни.
Развитие клеточной теории связано с открытием протоплазмы и клеточного деления. К середине XIX в. выяснилось, что главным в клетке является её «содержимое» — протоплазма. В 1858 г. немецкий патолог Р. Вирхов опубликовал «Целлюлярную патологию», в которой распространил клеточную теорию на явления патологии и обратил внимание на ведущее значение ядра в клетке, провозгласив принцип образования клеток путём деления («Оmnis cellula ex cellula» – «Каждая клетка из клетки»). Деление вначале трактовалось как перешнуровка ядра и клеточного тела. В 70 — 80-х гг. был открыт митоз как универсальный способ клеточного деления, типичный для всех клеточных организмов. В конце XIX в. были открыты клеточные органоиды, и клетку перестали рассматривать как простой комочек протоплазмы.
Клетки прокариот и простейших обладают всеми свойствами живых систем.
Клеточная теория — основополагающая биологическая теория, утверждающая единство принципа строения и развития всех живых организмов на Земле, в которой в качестве общего структурно-функционального элемента рассматривается клетка.
Тест 1.
Клеточное строение имеет:
1) айсберг;
2) лепесток тюльпана;
3) белок гемоглобин;
4) кусок мыла.
Тест 2.
Авторами клеточной теории являются:
1) Р. Гук и А. Левенгук;
2) М. Шлейден и Т. Шванн;
3) Л. Пастер и И. И. Мечников;
4) Ч. Дарвин и А. Уоллес.
Тест 3.
Какое положение клеточной теории принадлежит Р. Вирхову?
1) Клетка — элементарная единица живого;
2) всякая клетка происходит из другой клетки;
3) все клетки сходны по своему химическому составу;
4) сходное клеточное строение организмов — свидетельство общности происхождения всего живого.
5)Из приведенных формулировок укажите положение клеточной теории
А) Оплодотворение – это процесс слияния мужской и женской гамет
Б) Каждая новая дочерняя клетка образуется в результате деления материнской
В) Аллельные гены в процессе митоза оказываются в разных клетках
Г) Развитие организма с момента оплодотворения яйцеклетки до смерти организма называют онтогенезом
6) Сходство строения и жизнедеятельности клеток организмов разных царств живой природы – одно из положений
А) теории эволюции
Б) клеточной теории
В) учения об онтогенезе
Г) законов наследственности
8) В основе роста любого многоклеточного организма лежит процесс
А) мейоза
Б) митоза
В) оплодотворения
Г) синтеза молекул АТФ
9). Доказательством родства всех видов растений служит
А) клеточное строение растительных организмов
Б) наличие ископаемых остатков
В) вымирание одних видов и образование новых
Г) взаимосвязь растений и окружающей среды
10). Одно из положений клеточной теории
А) при делении клетки хромосомы способны к самоудвоению
Б) новые клетки образуются при делении исходных клеток
В) в цитоплазме клеток содержатся различные органоиды
Г) клетки способны к росту и обмену веществ
11) Согласно клеточной теории, возникновение новой клетки происходит путем
А) обмена веществ
Б) деления исходной клетки
В) размножения организмов
Г) взаимосвязи всех органоидов клетки
12). Какой метод позволяет избирательно выделять и изучать органоиды клетки
А) окрашивание
Б) центрифугирование
В) микроскопия
Г) химический анализ
13) Клеточное строение организмов всех царств живой природы, сходство строения клеток и их химического состава служат доказательством
А) единства органического мира
Б) единства живой и неживой природы
В) эволюции органического мира
Г) происхождения ядерных организмов от доядерных
14). Единицей размножения организмов является
А) ядро
Б) цитоплазма
В) клетка
Г) ткань
15) Единицей развития организмов является
А) ядро
Б) хлоропласты
В) митохондрии
Г) клетка
16) Что служит доказательством родства растений и животных, единства их происхождения?
А) клеточное строение
Б) наличие разнообразных тканей
В) наличие органов и систем органов
Г) способность к вегетативному размножению
17) В клетке сосредоточена наследственная информация о признаках организма, поэтому ее называют
А) структурной единицей живого
Б) функциональной единицей живого
В) генетической единицей живого
Г) единицей роста
18) Разделение органоидов клетки на основе их различной плотности составляет сущность метода
А) микроскопирования
Б) центрифугирования
В) окрашивания
Г) сканирования
19). Изучать структуру органоидов клетки позволяет метод
А) светового микроскопирования
Б) электронного микроскопирования
В) центрифугирования
Г) культуры тканей
20). Положение клеточной теории
А) хромосомы способны к самоудвоению
Б) клетки размножаются путем деления
В) в цитоплазме клетки имеются органоиды
Г) клетки способны к митозу и мейозу
21). Согласно клеточной теории, клетка – это единица
А) искусственного отбора
Б) естественного отбора
В) строения организмов
Г) мутаций организма
22 Клеточная теория обобщает представления о
А) многообразии органического мира
Б) сходстве строения всех организмов
В) зародышевом развитии организмов
Г) единстве живой и неживой природы
23. «Сходством по строению, химическому составу, обмену веществ обладают клетки всех организмов». Это положение
А) гипотезы возникновения жизни
Б) клеточной теории
В) закона гомологических рядов в наследственной изменчивости
Г) закона независимого распределения генов
24 Какая теория впервые подтвердила единство органического мира
А) хромосомная
Б) эмбриогенеза
В) эволюционная
Г) клеточная
25. Процессы жизнедеятельности у всех организмов протекают в клетке, поэтому ее рассматривают как единицу
А) размножения
Б) строения
В) функциональную
Г) генетическую
26. Какая формулировка соответствует положению клеточной теории
А) клетки растений имеют оболочку, состоящую из клетчатки
Б) клетки всех организмов сходны по строению, химическому составу и жизнедеятельности
В) клетки прокариот и эукариот сходны по строению
Г) клетки всех тканей выполняют сходные функции
27. Организмы растений, животных, грибов и бактерий состоят из клеток – это свидетельствует о
А) единстве органического мира
Б) разнообразии строения живых организмов
В) связи организмов со средой обитания
Г) сложном строении живых организмов
2 8. О единстве органического мира свидетельствует
А) круговорот веществ
Б) клеточное строение организмов
В) взаимосвязь организмов и среды
Г) приспособленность организмов к среде
2 9. Клетку считают единицей роста и развития организмов, так как
А) она имеет сложное строение
Б) организм состоит из тканей
В) число клеток увеличивается в организме путем митоза
Г) в половом размножении участвуют гаметы
30. Сходство строения и жизнедеятельности клеток организмов разных царств живой природы свидетельствует о
А) единстве органического мира
Б) единстве живой и неживой природы
В) взаимосвязи организмов в природе
Г) взаимосвязи организмов и среды их обитания
31 О единстве органического мира свидетельствует
А) наличие ядра в клетках живых организмов
Б) клеточное строение организмов всех царств
В) объединение организмов всех царств в систематические группы
Г) разнообразие организмов, населяющих Землю
32. Согласно клеточной теории, клетки всех организмов
А) сходны по химическому составу
Б) одинаковы по выполняемым функциям
В) имеют ядро и ядрышко
Г) имеют одинаковые органоиды
33. Немецкие ученые М. Шлейден и Т. Шванн, обобщив идеи разных ученых, сформулировали
А) закон зародышевого сходства
Б) хромосомную теорию наследственности
В) клеточную теорию
Г) закон гомологических рядов
34. В клетке происходит синтез и расщепление органических веществ, поэтому ее называют единицей
А) строения
Б) жизнедеятельности
В) роста
Г) размножения
35. Для выявления изменений, происходящих в живой клетке в процессе митоза, используется метод
А) микроскопии
Б) пересадки генов
В) конструирования генов
Г) центрифугирования
36. В световой микроскоп можно увидеть
А) деление клетки
Б) репликацию ДНК
В) транскрипцию
Г) фотолиз воды
37. Укажите одно из положений клеточной теории
А) Половые клетки содержат всегда гаплоидный набор хромосом
Б) Каждая гамета содержит по одному гену из каждой аллели
В) Клетки всех организмов имеют диплоидный набор хромосом
Г) Наименьшей единицей строения, жизнедеятельности и
развития организмов является клетка
38. В соответствии с какой теорией организмы разных царств имеют сходных химический состав?
А) хромосомной
Б) эволюционной
В) онтогенеза
Г) клеточной
39. Что свидетельствует о родстве организмов всех царств
А) наличие сходных тканей
Б) развитие от простого к сложному
В) клеточное строение
Г) функциональная роль в экосистемах
40. Какая формулировка соответствует положению клеточной теории?
А) клетки всех тканей выполняют сходные функции
Б) в процессе мейоза образуются четыре гаметы с гаплоидным набором хромосом
В) клетки животных не имеют клеточную стенку
Г) каждая клетка возникает в результате деления материнской клетки
41. Одним из утверждений клеточной теории является следующее:
А) клетка – элементарная единица наследственности
Б) клетка – единица размножения и развития
В) все клетки различны по своему строению
Г) у всех клеток различный химический состав
42. В разработку клеточной теории внесли вклад
А) А.И.Опарин
Б) В.И.Вернадский
В) Т.Шванн и М.Шлейден
Г) Г.Мендель
43. В связи стем, что в любой клетке происходит питание, дыхание, образование продуктов жизнедеятельности, ее считают единицей
А) роста и развития
Б) функциональной
В) генетической
Г) строения организма
44. Сходство обмена веществ в клетках организмов всех царств живой природы – это одно из проявлений теории
А) хромосомной
Б) клеточной
В) эволюционной
Г) происхождения жизни
45. В световой микроскоп можно увидеть
А) биосинтез белка
Б) молекулы АТФ
В) деление клетки
Г) рибосомы
46. Почему структурной единицей живого считают клетку?
А) в ней происходит обмен веществ
Б) клетки способны к делению и росту
В) все клетки имеют сходный химический состав
Г) организмы всех царств живой природы состоят из клеток
47. Вывод о родстве растений и животных можно сделать на основании
А) хромосомной теории
Б) теории гена
В) закона сцепленного наследования
Г) клеточной теории
48. Сходство строения и жизнедеятельности клеток всех организмов свидетельствует о
А) родстве организмов
Б) развитии живой природы
В) приспособленности организмов
Г) многообразии живой природы
49. В световой микроскоп можно увидеть
А) удвоение ДНК
Б) деление клетки
В) расщепление глюкозы
Г) биосинтез белка
50. Клетка – единица роста и развития организма, так как
А) в ней имеется ядро
Б) в ней хранится наследственная информация
В) она способна к делению
Г) из клеток состоят ткани
51. Почему клеточная теория стала одним из выдающихся обобщений биологии?
А) вскрыла механизмы появления различного вида мутаций
Б) объяснила закономерности наследственности и изменчивости
В) установила взаимосвязь онтогенеза и филогенеза
Г) обосновала единство происхождения всего живого
52. Элементарная биологическая система, способная к самовоспроизведению и развитию, –
А) ядро
Б) орган
В) клетка
Г) ткань
53. В соответствии с какой теорией организмы разных царств имеют сходный химический состав?
А) хромосомной
Б) эволюционной
В) онтогенеза
Г) клеточной
54. Единица роста организмов –
А) хромосома
Б) ткань
В) орган
Г) клетка
55. Укажите одно из положений клеточной теории
А) Соматические клетки содержат диплоидный набор хромосом
Б) Гаметы состоят из одной клетки
В) Клетка прокариот содержит кольцевую хромосому
Г) Клетка – наименьшая единица строения и жизнедеятельности организмов
56. Среди указанных формулировок определите положение клеточной теории
А) Аллельные гены в процессе мейоза оказываются в разных половых клетках
Б) Клетки всех организмов сходны по химическому составу и строению
В) Оплодотворение представляет собой процесс соединения мужской и женской клеток
Г) Онтогенез – это развитие организма с момента оплодотворения яйцеклетки до смерти организма
57. Клетка – составная часть тканей многоклеточных растений, поэтому ее считают единицей
А) развития
Б) роста
В) жизнедеятельности
Г) строения
58. Согласно клеточной теории клетка – это единица
А) роста и развития организмов
Б) изменчивости
В) наследственности
Г) эволюции органического мира
59. Что служит доказательством единства происхождения органического мира?
А) наличие органических и неорганических веществ
Б) существование одноклеточных организмов и неклеточных форм жизни
В) сходство в строении клеток организмов разных царств
Г) жизнь организмов в природных и искусственных сообществах
60. Укажите одно из положений клеточной теории
А) Единицей строения, жизнедеятельности и развития организмов является клетка
Б) Половая клетка содержит по одному аллелю каждого гена
В) Из зиготы формируется многоклеточный зародыш
Г) В ядрах эукариотических клеток гены расположены в хромосомах линейно
61. Какая формулировка соответствует одному из положений клеточной теории?
А) Новая клетка возникает в результате деления исходной клетки
Б) Клетки прокариот и эукариот сходны по строению
В) Клетки всех тканей живых организмов выполняют сходные функции
Г) В клетках бактерии ядерное вещество находится в цитоплазме
62. Основу роста любого многоклеточного организма составляет
А) содержание в клетках витаминов
Б) взаимосвязь клеток
В) наличие в клетках ферментов
Г) деление клеток
Дома ТЕСТ (решу егэ)
ВИДЕОУРОК
Видео “методы исследования”
Источник