Клеточная теория. клеточная теория клеточная теория важнейшее биологическое обобщение, согласно которому все живые организмы состоят из клеток. изучение. — презентация

Введение

На фотографиях зелёный флуоресцентный белок показывает расположение различных частей клетки

Клетки — функциональные основные единицы жизни организма. Это было обнаружено Робертом Гуком и клетка — функциональная единица всех известных живущих организмов. Это — наименьшая единица жизни, которая классифицирована как живое существо, и часто называется стандартным блоком жизни. Некоторые организмы, типа большинства бактерий, являются одноклеточными (состоят из единственной клетки). Другие организмы, типа людей, являются многоклеточными. Люди имеют приблизительно 100 триллионов или клеток; типичный размер клетки — 10 мкм, и типичная масса ячейки — 1 нанограмм. Наибольшие ячейки — приблизительно равны 135 мкм в предшествующем рожке спинного мозга, в то время как ячейки гранулы в мозжечке, наименьшем, могут быть приблизительно равны 4 мкм, и самая длинная ячейка может достигнуть от пальца ноги до более низкого ствола мозга (Псевдоуниполярные ячейки). Наибольшие известные клетки — яйцеклетки неоплодотворенного страуса, которые весят 3.3 фунта (или 0,40951241х3.3=1,351кг ).

В 1835, прежде, чем заключительная теория клетки была развита, Джан Эванджелиста Перкин ? наблюдал маленькие «гранулы», смотря на ткань образца через микроскоп. Теория ячейки, сначала развитая в 1839 Маттиасом Шлейденом и Теодором Шванном, заявляет, что все организмы составлены из одной или более клеток, что все клетки происходят от существующих ранее клеток, что жизненные функции организма происходят в пределах клеток, и что все клетки содержат наследственную информацию, необходимую для того, чтобы регулировать функции клетки и для того, чтобы передать информацию к следующему поколению клеток.

Клетка — слово прибывает от латинского cellula, значения, маленькой комнаты. Описательный срок для наименьшей живущей биологической структуры был выдуман Робертом Хуком в книге, которую он издал в 1665, когда он сравнил клетки пробки, которые он видел через его микроскоп как маленькие комнаты, в которых живут монахи.

Биологическая мембрана

Схема строения биологической мембраны: 1 — гидрофильные концы липидных молекул; 2 — гидрофобные концы липидных молекул; 3 — периферические белки; 4 — полуинтегральные белки; 5 — интегральные белки; 6 — гликокалис.

Эукариотическая клетка представляет собой элементарную живую систему, состоящую из трех основных структурных компонентов оболочки, цитоплазмы и ядра.

Биологическая (элементарная) мембрана имеет толщину 6 — 10 нм и при рассмотрении под электронным микроскопом выглядит трехслойной. Наружный и внутренний слои мембраны (темные) образованы молекулами белков, а средний (светлый) – бимолекулярным слоем липидов (преимущественно фосфолипиды). Липидные молекулы расположены строго упорядоченно: гидрофильные концы молекул обращены к белковым слоям, а гидрофобные – друг к другу. Белковые молекулы по отношению к липидному слою могут располагаться по-разному: большинство их находится на наружной и внутренней поверхностях билипидного слоя (периферические белки), часть молекул пронизывает один слой липидных молекул (полуинтегральные белки), а часть – оба слоя липидных молекул (интегральные белки). Такая структура мембран обеспечивает их свойства:

• пластичность;
• полупроницаемость;
• способность самозамыкаться.

Биологическая мембрана обладает избирательной проницаемостью, которая обусловлена особенностями ее строения. Большинство интегральных белковых молекул, пронизывающих оба липидных слоя, являются ферментами. Они образуют гидрофильные поры, через которые проходят водорастворимые вещества. В липидном слое мембран могут растворяться и проходить через них гидрофобные вещества.

Большую роль в обеспечении избирательного поступления веществ через мембраны играет надмембранный комплекс – гликокаликс (преимущественно разветвленные молекулы гликопротеинов, распопоженные на поверхности мембран), большинство из которых представляют собой рецепторы, воспринимающие («узнающие») определенные химические вещества, окружающие клетку. Гликокаликс обеспечивает взаимоотношения клеток многоклеточного организма, иммунный ответ и другие реакции.

Функции биологической мембраны:

• структурная – является структурным компонентом плазмалеммы‚ большинства органоидов и кариолеммы;
• разделительная – разделяет цитоплазму клетки на отдельные отсеки;
• транспортная – обеспечивает транспорт веществ;
• рецепторная – узнает определенные вещества;
• ферментативная – некоторые белки мембран являются ферментами.

Читайте: Кожа человека – состав, строение, функции и гигиена #42

Митохондрии

Митохондрии — органеллы, характерные для большинства клеток растений. Имеют изменчивую форму палочек, зёрнышек, нитей. Открыты в 1894 году Р. Альтманом с помощью светового микроскопа, а внутреннее строение было изучено позднее с помощью электронного.

Строение митохондрии

Митохондрии имеют двухмембранное строение. Внешняя мембрана гладкая, внутренняя образует различной формы выросты — трубочки в растительных клетках. Пространство внутри митохондрии заполнено полужидким содержимым (матриксом), куда входят ферменты, белки, липиды, соли кальция и магния, витамины, а также РНК, ДНК и рибосомы. Ферментативный комплекс митохондрий ускоряет работу сложного и взаимосвязанного механизма биохимических реакций, в результате которых образуется АТФ. В этих органеллах осуществляется обеспечение клеток энергией — преобразование энергии химических связей питательных веществ в макроэргиеские связи АТФ в процессе клеточного дыхания. Именно в митохондриях происходит ферментативное расщепление углеводов, жирных кислот, аминокислот с освобождением энергии и последующим превращением её в энергию АТФ. Накопленная энергия расходуется на ростовые процессы, на новые синтезы и т. д. Митохондрии размножаются делением и живут около 10 дней, после чего подвергаются разрушению.

Транспортировка веществ в клетку

Вещества в клетку могут поступать пассивным и активным транспортом. При пассивном транспорте (ионы, мелкие молекулы, вода) поступление веществ идет по градиенту концентрации (простая диффузия и осмос) без затраты энергии. При облегченной диффузии белки-переносчики временно соединяются с молекулой вещества и проводят его через мембрану.

При активном транспорте идет перемещение веществ против градиента концентрации с затратой энергии АТФ с помощью белков-пермеаз. Через плазмалемму в клетку могут поступать не только мелкие молекулы или ионы, но и крупные молекулы и даже частицы (эндоцитоз). При этом мембрана окружает частицу, края ее смыкаются и частица оказывается в мембранном пузырьке в цитоплазме. Такой способ поглощения твердых частиц называется фагоцитозом, а капель жидкости – пиноцитозом. Выведение веществ из клетки называется экзоцитозом. Эти процессы протекают с затратой энергии АТФ.

Читайте: Обмен веществ в организме человека #40

Гены и хромосомы

Ген – структурная и функциональная единица наследственности живых организмов. С генами передается внешнее сходство родителей и детей. Ген состоит из образца одной белковой молекулы и одной РНК молекулы, и призван кодировать информацию. РНК, или рибонуклеиновая кислота, – это часть общего ДНК кода.

Участки молекул, располагающиеся на каждом из генов, отвечают за ту или иную часть кода, а из их разных вариаций получается программа кодирования и чтения своих свойств для организма. Каждый ген состоит из множества пар нуклеотидов, количество которых меняется в зависимости от задачи и сложности информации. Оно может составлять как несколько сотен, так и несколько тысяч пар. Так организм начинает работать как своеобразный компьютер, где все задачи выполняются с помощью образования, преобразования и читки кода.

Хромосома – это нитевидная структура клеточного ядра, содержащая в себе гены и несущая информацию о признаках и свойствах организма. Она состоит из двух длинных полинуклеотидных цепей – молекул ДНК. Цепи закручиваются в виде спирали, одна вокруг другой, а вдоль всей длины располагаются гены. В ядре каждой человеческой клетки содержится 46 хромосом. Из них 23 принадлежат матери и 23 отцу.

Нарушения в строении и функционировании клеток как одна из причин заболеваний организмов

В любом организме на клеточном уровне происходят крайне важные процессы, обеспечивающие жизнедеятельность. Это процессы метаболизма, деления и роста клеток. Нормальное функционирование организма в целом обеспечивается отсутствием каких-либо нарушений в строении клетки и в работе отдельных органоидов. Нарушения, возникающие на любом из этапов функционирования клетки, приводят к заболеванию организма в целом.

Ошибки и нарушения могут возникнуть в работе ДНК цепочек, ферментации, при делении клеток.
Например, крайне опасными для организма становятся опухоли. Злокачественное новообразование состоит из злокачественных клеток, в которых происходит бесконтрольное деление. Они способны к инвазии и метастазированию даже в отдаленные участки организма. Часто это заболевание называется раком.

Общая характеристика злокачественных опухолей:

• выраженный клеточный атипизм (неспособность клетки к дифференцировке с нарушением структуры ткани);
• агрессивный рост с поражением самого органа и близлежащих к нему органов;
• склонность к метастазированию (распространению больных клеток с током лимфы и крови).

Опухоли и новообразования, появившиеся в результате сбоя работы клетки, могут также быть и доброкачественными (т. е. состоять из доброкачественных клеток, не несущих такой страшный разрушительный эффект). Такие опухоли, как правило, опережают злокачественные в темпах роста и могут достигать значительных размеров в короткие сроки.

Подобные сбои в организме могут быть вызваны внешней средой, химическими, биологическими, физическими, гормональными и генетическими факторами. В результате воздействия которых, клетка теряет механизмы контролирующие процессы деления, роста и дифференцировки, а также приобретает ряд свойств не типичных для нормальных здоровых клеток.

Ядро

Ядро — самая заметная и обычно самая крупная органелла клетки. Оно впервые было подробно исследовано Робертом Броуном в 1831 году. Ядро обеспечивает важнейшие метаболические и генетические функции клетки. По форме оно достаточно изменчиво: может быть шаровидным, овальным, лопастным, линзовидным.

Ядро играет значительную роль в жизни клетки. Клетка, из которой удалили ядро, не выделяет более оболочку, перестаёт расти и синтезировать вещества. В ней усиливаются продукты распада и разрушения, вследствие этого она быстро погибает. Образование нового ядра из цитоплазмы не происходит. Новые ядра образуются только делением или дроблением старого.

Внутреннее содержимое ядра составляет кариолимфа (ядерный сок), заполняющая пространство между структурами ядра. В нём находится одно или несколько ядрышек, а также значительное количество молекул ДНК, соединённых со специфическими белками — гистонами.

Строение ядра

Эта невероятная клетка

На текущий момент изучение клеточного строения происходит при помощи самых разнообразных методов, но микроскопия по-прежнему остается одним из самых важных и тесно связана с ее применением.

С их помощью ученые узнали очень много нового и интересного об этой маленькой частичке, из которой состоят все живые организмы:

1. Все они делятся на две основные группы — содержащие ядро и не содержащие.
2. У клеток человека, животных и растений есть ядро, а у бактерий нет.
3. С ядром называются эукариотическими, а без ядра — прокариотическими.
4. Было во всех подробностях описано ее деление.
5. Поняли биохимические процессы, происходящие в ней.
6. Открыли структуру ДНК и расшифровали ее.

Открытие Роберта Гука положило начало истории изучения клетки, приоткрыло завесу таинственного и волнующего ее микромира и заложило основание для продвижения и развития биологии в целом и таких дисциплин, как цитология, эмбриология, гистология и физиология.

https://youtube.com/watch?v=NEt-j0CB3J8

Вакуоль

Вакуоль — важнейшая составная часть растительных клеток. Она представляет собой своеобразную полость (резервуар) в массе цитоплазмы, заполненную водным раствором минеральных солей, аминокислот, органических кислот, пигментов, углеводов и отделённую от цитоплазмы вакуолярной мембраной — тонопластом.

Цитоплазма заполняет всю внутреннюю полость только у самых молодых растительных клеток. С ростом клетки существенно изменяется пространственное расположение вначале сплошной массы цитоплазмы: у неё появляются заполненные клеточным соком небольшие вакуоли, и вся масса становится ноздреватой. При дальнейшем росте клетки отдельные вакуоли сливаются, оттесняя к периферии прослойки цитоплазмы, в результате чего в сформированной клетке находится обычно одна большая вакуоль, а цитоплазма со всеми органеллами располагаются около оболочки.

Водорастворимые органические и минеральные соединения вакуолей обусловливают соответствующие осмотические свойства живых клеток. Этот раствор определённой концентрации является своеобразным осмотическим насосом для регулируемого проникновения в клетку и выделения из неё воды, ионов и молекул метаболитов.

В комплексе со слоем цитоплазмы и её мембранами, характеризующимися свойствами полупроницаемости, вакуоль образует эффективную осмотическую систему. Осмотически обусловленными являются такие показатели живых растительных клеток, как осмотический потенциал, сосущая сила и тургорное давление.

Строение вакуоли

Клеточные формы

Клеточные организмы делятся на два надцарства: прокариоты и эукариоты. Структурной единицей клеточных форм жизни является клетка.

Прокариоты имеют простейшее строение: отсутствует ядро и мембранные органоиды, деление идет путем амитоза, без участия веретена деления. К прокариотам относятся бактерии и цианобактерии.

Эукариоты — это клеточные формы, имеющие оформленное ядро, которое состоит из двойной ядерной мембраны, ядерного матрикса, хроматина, ядрышек. Также в клетке находятся мембранные (митохондрии, пластинчатый комплекс, вакуоли, эндоплазматический ретикулум) и немембранные (рибосомы, клеточный центр) органеллы. ДНК у представителей клеточных форм находится в ядре клетки, в составе хромосом, а также в клеточных органоидах, таких как митохондрии и пластиды. Эукариоты объединяют растительный, животный мир и Царство грибов.

Сходство между клеточными и не клеточными видами заключается в наличии специфического генома, способности эволюционировать и давать потомство.

Цитоплазматическая мембрана

Цитоплазматическая мембрана – плазмалемма – биологическая мембрана, покрывающая цитоплазму клетки и обеспечивающая обменные процессы клетки с окружающей средой. Плазмалемма образует выросты, выпячивания, складки, микроворсинки, которые многократно увеличивают поверхность клетки. Наружная поверхность мембран животных клеток может быть покрыта муцином (гликопротеин), слизью или хитином, растительных – целлюлозой или пектиновыми веществами, образующими оболочку растительной клетки.

Плазмалемма выполняет следующие основные функции:

• барьерную – отграничивает и защищает клетку от воздействий факторов окружающей среды;
• регуляторную – участвует в регуляции обмена веществ и энергии между клеткой и внешней средой;
• рецепторную – узнает определенные вещества и обеспечивает связь между клетками в тканях многоклеточного организма;
• структурную – участвует в образовании жгутиков и ресничек.

Читайте: Мочевыделительная система в организме человека #41

Презентация на тему: » Клеточная теория. Клеточная теория Клеточная теория важнейшее биологическое обобщение, согласно которому все живые организмы состоят из клеток. Изучение.» — Транскрипт:

1

Клеточная теория

2

Клеточная теория Клеточная теория важнейшее биологическое обобщение, согласно которому все живые организмы состоят из клеток. Изучение клеток стало возможным после изобретения микроскопа. Впервые клеточное строение у растений (срез пробки) обнаружил английский ученый, физик Р. Гук, он же предложил термин «клетка» (1665 г.). Голландский ученый Антони ван Левенгук впервые описал эритроциты позвоночных, сперматозоиды, разнообразные микроструктуры растительных и животных клеток, различные одноклеточные организмы, в том числе бактерии и пр.

3

Создание клеточной теории В 1831 г. англичанин Р. Броун обнаружил в клетках ядро. В 1838 г. немецкий ботаник М. Шлейден пришел к выводу, что ткани растений состоят из клеток. Немецкий зоолог Т. Шванн показал, что из клеток состоят и ткани животных. В 1839 г. вышла книга Т. Шванна «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений», в которой он доказывает, что клетки, содержащие ядра, представляют собой структурную и функциональную основу всех живых существ.

4

Создание клеточной теории Основные положения клеточной теории Т. Шванна можно сформулировать следующим образом. 1. Клетка элементарная структурная единица строения всех живых существ. 2. Клетки растений и животных самостоятельны, гомологичны друг другу по происхождению и структуре.

5

М. Шдейден и Т. Шванн ошибочно считали, что главная роль в клетке принадлежит оболочке и новые клетки образуются из межклеточного бесструктурного вещества. В дальнейшем в клеточную теорию были внесены уточнения и дополнения, сделанные другими учеными. Еще в 1827 г. академик Российской АН К.М. Бэр, открыв яйцеклетки млекопитающих, установил, что все организмы начинают свое развитие с одной клетки, представляющей собой оплодотворенное яйцо. Это открытие показало, что клетка является не только единицей строения, но и единицей развития всех живых организмов. В 1855 г. немецкий врач Р. Вирхов приходит к выводу, что клетка может возникнуть только из предшествующей клетки путем ее деления.

6

Основные положения современной клеточной теории 1. Клетка единица строения, жизнедеятельности, роста и развития живых организмов, вне клетки жизни нет. 2. Клетка единая система, состоящая из множества закономерно связанных друг с другом элементов, представляющих собой определенное целостное образование. 3. Ядро главная составная часть клетки (эукариот). 4. Новые клетки образуются только в результате деления исходных клеток. 5. Клетки многоклеточных организмов образуют ткани, ткани образуют органы. Жизнь организма в целом обусловлена взаимодействием составляющих его клеток.

7

Дополнительные положения клеточной теории 1. Клетки прокариот и эукариот являются системами разного уровня сложности и не полностью гомологичны друг другу. 2. В основе деления клетки и размножения организмов лежит копирование наследственной информации молекул нуклеиновых кислот («каждая молекула из молекулы»). Положения о генетической непрерывности относится не только к клетке в целом, но и к некоторым из её более мелких компонентов к митохондриям, хлоропластам, генам и хромосомам. 3. Многоклеточный организм представляет собой новую систему, сложный ансамбль из множества клеток, объединённых и интегрированных в системе тканей и органов, связанных друг с другом с помощью химических факторов, гуморальных и нервных (молекулярная регуляция). 4. Клетки многоклеточных тотипотенты, то есть обладают генетическими потенциями всех клеток данного организма, равнозначны по генетической информации, но отличаются друг от друга разной экспрессией (работой) различных генов, что приводит к их морфологическому и функциональному разнообразию к дифференцировке.

Клетка как структурная и функциональная единица живого

Элементарная живая система

Организмы с клеточным строением — это основные прогрессивные формы жизни на нашей планете.

Клетка как живая система (элементарная) лежит в основе строения и развития всех растительных и животных организмов. Клетка — элементарная единица живого и самая мелкая единица организма, способная к жизни и обладающая основными признаками целого организма.

Все живые существа характеризуются клеточным типом организации. Исключение — вирусы, которые являются эволюционно неклеточными организмами и могут размножаться только, находясь в клетках других организмов.

Определение 1

Клетка — это элементарная структурная единица живого организма, представляющая собой дифференцированный и окруженный клеточной мембраной участок цитоплазмы.

Исходя из функций, можно утверждать, что клетка — главный структурный, функциональный и воспроизводительный элемент живой материи.

При этом, клетки способны существовать как самостоятельные организмы и входя в состав многоклеточных организмов.

Из одной клетки состоит организм бактерий, отдельных водорослей (хлореллы, хламидомонады), низших грибов (дрожжи, мукор), простейших животных (инфузория, эвглена, амёба и др). На этой клетке лежат все функции многоклеточного организма: дыхание, размножение, питание, движение и др. Практически все тела животных и растений сформированы при помощи огромного числа клеток, каждая из которых выполняет в организме определенные функции. Эти группы клеток стоят у начала формирования различных тканей.

Особенности строения и значение клеток

Клетки тканей имеют ряд общих морфологических особенностей и схожих функциональных свойств несмотря на различия в строении и разные функции. К таким морфологическим особенностям относятся, например, сформированное ядро и похожий набор органоидов. Среди общих функциональных свойств выделяются биосинтез белков, процессы, связанные с размножением, использование и превращение энергии.

Замечание 1

Все это говорит о том, что у всех живых организмов на планете общее происхождение, а также о том, что органический мир характеризуется единообразием.

У клетки есть типичные структурные элементы:

• плазматическая мембрана;
• ядро;
• цитоплазма с различными органоидами.

Если говорить о клетках растений, то для них характерно наличие вакуоли, хорошо оформленной целлюлозной оболочки, пластид.

Чем же клетки между собой различаются?

Есть несколько моментов, которые указывают на различия между клетками:

форма. Клетки бывают разными по форме. Среди них встречаются круглые (яйцеклетки), цилиндрические и кубические (эпителиальные ткани), дискообразные (эритроциты), звездчатые (нервные), продолговатые и веретенообразные (мышечные).

Замечание 2

Для некоторых клеток вообще не свойственно постоянство формы. Речь идет об амебоидных клетках (лейкоцитах).

• биохимические характеристики. Если в специализированных клетках нет пигмента хлорофилла или бактериохлорофилла, то процесс фотосинтеза не происходит;
• функции. Есть два типа клеток: гаметы и соматические (клетки тела различных типов).

Замечание 3

Стандартные размеры большинства клеток многоклеточных организмов — 10-100 мкм. Размеры мельчайших клеток — 2-4 мкм.

Отдельные растительные клетки, у которых большие вакуоли в цитоплазме, характеризуются большими размерами. К примеру, это клетки арбузного мякиша, лимона, которые можно увидеть без каких-либо специальных устройств. Яйцеклетки птиц и некоторых рыб обладают очень большими размерами — их диаметр достигает нескольких сантиметров. Отростки нервных клеток могут достигать одного метра и больше.

Замечание 4

Размер тела животного не определяет размер его клеток.

Пример 1

Структурно-функциональная единица печени мыши или лошади одинаковая по своим размерам.

В любом организме достаточно много клеток. Небольшое количество клеток характерно для отдельных многоклеточных организмов.

К примеру, организм коловратки (а это относительно большое животное) содержит всего 400 клеток. Самые многоклеточные структуры в организме людей и позвоночных животных — клетки крови и головного мозга.

У многоклеточных животных небольшие по размерам клетки и большое их количество формируют огромную поверхность. Благодаря этому обеспечивается быстрый обмен веществ.

Всё ещё сложно?
Наши эксперты помогут разобраться

Все услуги

Решение задач

от 1 дня / от 150 р.

Курсовая работа

от 5 дней / от 1800 р.

Реферат

от 1 дня / от 700 р.