Организмы живой природы в основном имеют клеточное строение. В этой статье мы подробнее расскажем об особенностях строения и жизнедеятельности клеток, познакомим с их химическим составом и разновидностями.
Особенности строения
Клетка единица строения и жизнедеятельности всего живого на нашей планете. Они могут иметь различные размеры (от 3 до 100 мкм) и формы (цилиндрические, шаровидные, овальные), выполнять разнообразные функции, участвовать во всевозможных обменных процессах.
Из общих признаков можно обозначить химический состав и строение.
Основными элементами химического состава являются углерод, кислород, азот и водород. Эти макроэлементы составляют основную массовую долю всех компонентов. Среди неорганических веществ особое значение имеют вода и минеральные соли, которые представлены в виде ионов. К ним относятся железо, йод, калий, кальций, фосфор, хлор и др.
Рис. 1. Химический состав.
Также составными элементами являются органические вещества: углеводы, белки, нуклеиновые кислоты, липиды. Разобраться с функциями каждого из них поможет следующая таблица:
ТОП-1 статья которые читают вместе с этой
Структурными элементами клетки являются клеточная мембрана, ядро и цитоплазма с органоидами. Каждый из составных элементов имеют свои особенности и функции. Например:
- ядро содержит генетический код и регулирует все происходящие процессы внутри клеточного организма;
- клеточная мембрана защищает от воздействия окружающей среды, придаёт форму;
Клеточная мембрана у растений намного плотнее, чем у животного. Это возможно за счёт наличия в составе целлюлозы.
- цитоплазма обеспечивает взаимосвязь всех органоидов внутри клетки.
Среди органоидов во всех клетках можно обнаружить рибосомы, лизосомы, аппарат Гольджи, митохондрии, эндоплазматическую сеть.
Рис. 2. Строение клетки.
Растительные и животные клетки отличаются друг от друга. Так растительный организм имеет вакуоли и пластиды, которых нет у животных. А животный организм содержит клеточные центриоли, которые участвуют в процессах деления.
Особенности жизнедеятельности
Основные проявления жизнедеятельности клетки - это обменные процессы и превращение энергии.
Образование органических веществ, которое сопровождается потреблением энергии, называется ассимиляцией.
Расщепление или распад органических веществ, в результате которых выделяется энергия, называются диссимиляцией.
Рис. 3. Жизнедеятельность клетки
Солнце является главным источником энергии на Земле. Растения под действием солнечных лучей вырабатывают молекулы АТФ. Аденозинтрифосфат (АТФ) является органическим веществом, которое выступает своеобразным аккумулятором в живых организмах.
Фотосинтез, который происходит в растительных клетках, даёт атмосфере кислород. Благодаря ему возможно дыхание, а значит и существование всего живого на планете.
Внутри растений под действием Солнца образуются органические вещества, которые употребляют в пищу другие особи живой природы (грибы, животные, бактерии).
Благодаря растениям все живые организмы обеспечиваются не только кислородом, но и питательными веществами.
Что мы узнали?
Клетка, как и все живые организмы, имеет свои особенности в строении и жизнедеятельности. Каждый клеточный организм имеет оболочку, ядро и цитоплазму с органоидами. Химический состав у всех клеток одинаковый. Основную долю составляют углерод, кислород, водород и азот. Основными проявлениями жизнедеятельности клетки являются процессы ассимиляции и диссимиляции.
Тест по теме
Оценка доклада
Средняя оценка: 4.2 . Всего получено оценок: 100.
Клетка — элементарная живая система, основа строения и жизнедеятельности всех живых организмов. Известно, что они бывают одноклеточными (например, различные , а также простейшие) или многоклеточными. Сами названия говорят о том, что в основе строения этих организмов лежит структурная единица — клетка.
Живую материю делят на два надцарства — и ( в последнее время некоторые разделяют на два надцарства — настоящих и архебактерий). К прокариотическим организмам относятся и цианобактерии, все остальные организмы — от одноклеточных простейших до многоклеточных растений и животных — эукариотические.
Клетки организмов этих надцарств обладают общими основными свойствами: у них сходны основные системы , системы передачи генетической информации (репликации по матричному принципу), энергообеспечения и др. Но между ними и много различий. Во-первых, у прокариотических клеток молекулы ДНК, определяющие наследственные свойства организмов, не собраны в виде клеточного , характерного для эукариотических клеток. Во-вторых, у прокариотических клеток нет многих специальных структур внутри клеток, так называемых органоидов, характерных для эукариотических клеток. Эукариотические клетки более сложно организованы, они могут специализироваться в очень широких пределах и входить в состав многоклеточных организмов (см. Клеточная специализация (дифференцировка)).
По своей структуре и основным биохимическим свойствам разные клетки очень сходны, что говорит о единстве их происхождения на заре возникновения мира живого (см. ).
Что же такое клетка? Клетка — это система, состоящая из (сложных органических молекул), а также содержащая и малые органические и неорганические молекулы. Главными свойствами этой системы являются: самовоспроизведение, постоянный и энергией с внешней средой, структурное обособление ее от внешней среды.
Всякие клетки отделены как от окружающей их среды, так и друг от друга с помощью тонкой поверхностной пленки — мембраны (плазматическая мембрана). Эта мембрана построена из липопротеидов и окружает содержимое клетки, цитоплазму и , со всех сторон. Плазматическая мембрана имеет очень важные свойства: она ограничивает свободное перемещение веществ из клетки наружу и наоборот, избирательно пропускает вещества и молекулы, поддерживая таким образом постоянство состава и свойств цитоплазмы. Кроме того, на плазматической мембране располагаются специальные белковые комплексы (), которые «узнают» вещества, отбирают их и с помощью других (переносчиков) активно транспортируют внутрь или наружу из клетки.
В цитоплазме клеток есть специальные работающие сложно организованные системы, выполняющие различные нагрузки (функции). Это органоиды.
К органоидам прокариотических клеток () относятся , нуклеоид — компонент, содержащий ДНК, небольшое число мембранных пузырьков (например, мембранные пузырьки, несущие фоточувствительные , — и некоторых ) и специальные органоиды движения —
Основные понятия и термины по теме : Органоиды; цитолемма; гиалоплазма;обмен веществ; ДНК; РНК; ген; наследственность.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1. Клетка – единица строения и жизнедеятельности организма.
2. Обмен веществ и превращение энергии в клетке.
3. Молекула ДНК – носитель наследственной информации.
Краткое изложение теоретических вопросов:
1 . Для всех клеток характерны следующие проявления жизнедеятельности:
Основные проявления жизнедеятельности клеток
Растительные и животные клетки имеют общий план строения. Рассмотрим основные части клетки:
Составные части клетки
Таблица 4. Строение и функции клетки
| Плазматическая мембрана | Изолирует клетку от внешней среды. Избирательно проницаема. | |
| Клеточная стенка | Содержит целлюлозу, является «каркасом» растений. | |
| ЭПС | ||
| Рибосомы | Органелла округлой или грибовидной формы. Состоит из РНК и белка. | Синтез белка |
| Митохондрии | Имеет двухмембранное строение. Внутренняя мембрана образует кристы (складки) на которых много ферментов, обеспечивающих энергетический обмен в клетке. | Является дыхательным энергетическим центром клетки. |
| Лизосомы | Одномембранная органелла округлой формы. Образуется на Аппарате Гольджи. | Осуществляет внутриклеточное переваривание питательных веществ. Разрушает структуры самой клетки при их отмирании и выводит их из нее. |
| Пластиды | Хлоропласты – приобретают зеленый цвет, имеют свою ДНК. | Обеспечивают процесс – фотосинтеза. |
| Лейкопласты – белый цвет | Место отложения питательных веществ. | |
| Хромопласты – цветные. | Придают лепесткам различную окраску. | |
| Пигмент | Обеспечивает цвет кожи. | |
| Вакуоли | Полости заполнены клеточным соком. | У растений – содержат питательные вещества и конечные продукты обмена. |
| Ядерная мембрана | Защитная функция; Связь с цитоплазмой | |
| Хроматиновое вещество | ХХ, ХY | Образует гены, а затем хромосомы; Их 23 пары или 46. |
Рис. 9 . Строения клетки
2. В живых организмах любой процесс сопровождается передачей энергии. Энергию определяют, как способность совершать работу. Обмен веществ и энергии - это совокупность физических, химических и физиологических процессов превращения веществ и энергии в живых организмах, а также обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой. Обмен веществ у живых организмов заключается в поступлении из внешней среды различных веществ, в превращении и использовании их в процессах жизнедеятельности и в выделении образующихся продуктов распада в окружающую среду.
Все происходящие в организме преобразования вещества и энергии объединены общим названием - метаболизм (обмен веществ).
Метаболизм можно разделить на два взаимосвязанных, но разнонаправленных процесса: анаболизм (ассимиляция) и катаболизм (диссимиляция).
Анаболизм - это совокупность процессов биосинтеза органических веществ (компонентов клетки и других структур органов и тканей). Он обеспечивает рост, развитие, обновление биологических структур, а также накопление энергии (синтез макроэргов).
Катаболизм - это совокупность процессов расщепления сложных молекул до более простых веществ с использованием части из них в качестве субстратов для биосинтеза и расщеплением другой части до конечных продуктов метаболизма с образованием энергии. К конечным продуктам углерода (около 230 мл/мин), окись углерода (0,007 мл/мин), мочевина (около 30 г/день), а также другие вещества.
3. Дезоксирибонуклеиновая кислота́
(ДНК
) - макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. Основная роль ДНК в клетках - долговременное хранение информации о структуре РНК и белков.
В клетках эукариотов (например, животных или растений) ДНК находится в ядре клетки в составе хромосом, а также в некоторых клеточных органоидах (митохондриях и пластидах). В клетках прокариотических организмов (бактерий и архей) кольцевая или линейная молекула ДНК, так называемый нуклеотид, прикреплена изнутри к клеточной мембране. У прокариотических организмов и у низших эукариот (например, дрожжей), встречаются также небольшие автономные, преимущественно кольцевые молекулы ДНК, называемые плазмидами. Кроме того, одно- или двухцепочечные молекулы ДНК могут образовывать геном ДНК-содержащих вирусов.
С химической точки зрения ДНК - это длинная полимерная молекула, состоящая из повторяющихся блоков - нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара (дезоксирибозы) и фосфатной группы. Связи между нуклеотидами в цепи образуются за счёт дезоксирибозы и фосфатной группы. В подавляющем большинстве случаев (кроме некоторых вирусов, содержащих одноцепочечную ДНК) макромолекула ДНК состоит из двух цепей, ориентированных азотистыми основаниями друг к другу. Эта двухцепочечная молекула спирализована. В целом структура молекулы ДНК получила название «двойной спирали».
В ДНК встречается четыре вида азотистых оснований (аденин, гуанин, тимин и цитозин). Азотистые основания одной из цепей соединены с азотистыми основаниями другой цепи водородными связями согласно принципу комплементарности: аденин соединяется только с тимином, гуанин - только с цитозином. Последовательность нуклеотидов позволяет «кодировать» информацию о различных типах РНК, наиболее важными из которых являются информационные, или матричные (мРНК), рибосомные (р РНК) и транспортные (т РНК). Все эти типы РНК синтезируются на матрице.
Расшифровка структуры ДНК (1953 г.) стала одним из поворотных моментов в истории биологии. За выдающийся вклад в это открытие Фрэнсису Крику, Джеймсу Уотсону, Морису Уилкинсу была присуждена Нобелевская премия по физиологии или медицине 1962 г.
Рассмотрение клеток и тканей в оптический микроскоп.
Задания для самостоятельного выполнения:
1. Подготовить реферат по теме «Строение клетки».
2. Подготовить сообщение и электронную презентацию на тему: «Строение и функции клетки».
3. Оформить отчет по лабораторной работе.
Форма контроля самостоятельной работы:
Защита презентации и сообщения.
Сдача отчета по лабораторной работе.
Вопросы для самоконтроля
Клетка - элементарная часть организма, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизводству и развитию. 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. Более систематическое изучение клеток началось в девятнадцатом веке. Одним 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.
Строение клеток.
Клетки всех организмов имеют единый план строения, в котором четко проявляется общность всех процессов жизнедеятельности. Каждая клетка включает в свой состав две неразрывно связанные части: цитоплазму и ядро. Как цитоплазма, так и ядро характеризуются сложностью и строгой упорядоченностью строения и, в свою очередь, в состав их входит множество разнообразных структурных единиц, выполняющих совершенно определенные функции. Оболочка. Она осуществляет непосредственное взаимодействие с внешней средой и взаимодействие с соседними клетками (в многоклеточных организмах). Оболочка - таможня клетки. Она зорко следит за тем, чтобы в клетку не проникли ненужные в данный момент вещества; наоборот, вещества, в которых клетка нуждается, могут рассчитывать на ее максимальное содействие. Оболочка ядра двойная; состоит из внутренней и наружной ядерных мембран. Между этими мембранами располагается перинуклеарное пространство. Наружная ядерная мембрана обычно связана с каналами эндоплазматической сети. Оболочка ядра содержит многочисленные поры. Они образуются смыканием наружной и внутренней мембран и имеют различный диаметр. В некоторых ядрах, например ядрах яйцеклеток, пор очень много и они с правильными интервалами расположены на поверхности ядра. Количество пор в ядерной оболочке варьирует в различных типах клеток. Поры расположены на равном расстоянии друг от друга. Так как диаметр поры может изменяться, и в ряде случаев ее стенки обладают довольно сложной структурой, создается впечатление, что поры сокращаются, или замыкаются, или, наоборот, расширяются. Благодаря порам кариоплазма входит в непосредственный контакт с цитоплазмой. Через поры легко проходят довольно крупные молекулы нуклеозидов, нуклеотидов, аминокислот и белков, и таким образом осуществляется активный обмен между цитоплазмой и ядром.
