Главная >> Биология 9 класс. Пасечник

Глава 2. Клеточный уровень

§ 13. Клеточный уровень: общая характеристика

Клетка - элементарная единица жизни на Земле. Все живые существа на Земле, за исключением вирусов, построены из клеток и могут быть одноклеточными (бактерии, некоторые водоросли, простейшие) или многоклеточными. Клетка обладает всеми признаками живого организма: растёт, размножается, обменивается с окружающей средой веществами и энергией, реагирует на внешние раздражители.

Из этой главы вы узнаете

• как устроена клетка;
• каковы функции органоидов клетки;
• как клетка получает энергию;
• как клетка синтезирует вещества, необходимые ей для жизнедеятельности;
• как клетка делится.

Клеточный уровень

1. Что общего и какие различия между клетками растений и бактерий? 2. Все ли организмы на Земле имеют клеточное строение?

Клеточный уровень организации живого является предметом изучения отдельной биологической науки - цитологии. Она исследует строение и функционирование клеток, закономерности их специализации в ходе развития организмов, механизмы деления клеток, особенности протекающих в них химических процессов.

Химический состав клетки

Несмотря на различия в строении и выполняемых функциях все клетки состоят практически из одних и тех же химических элементов. Сходство элементарного химического состава клеток разных организмов указывает на единство живой природы. Примерно 98 % от массы любой клетки приходится на четыре элемента: кислород (75 %), углерод (15 %), водород (8 %) и азот (3 %). На остальные более 70 элементов, которые могут входить в состав клетки, проходится 2 % от её массы.

Со строением и функциями белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот и других органических соединений, входящих в состав клетки, вы познакомились, изучая молекулярный уровень организации живых систем.

Кроме органических, в клетке присутствуют и неорганические вещества - вода и минеральные соли.

Вода в клетке в количественном отношении занимает первое место среди всех других химических соединений. Чем выше интенсивность обмена веществ в той или иной клетке, тем больше в ней содержится воды.

Вода выполняет различные функции: сохранение объёма, упругости клетки, растворение различных веществ, большая часть химических реакций в клетке протекает в водных растворах.

Минеральные вещества в клетке могут находиться в виде растворённых солей либо в твёрдом состоянии. Например, в цитоплазме практически любой клетки имеются кристаллические включения, состоящие из слаборастворимых солей.

Ионы солей входят в состав цитоплазмы клеток, определяют её кислотно-щелочной баланс, активизируют многие ферменты.

Соединения азота, фосфора, кальция и других неорганических веществ используются для синтеза молекул органических веществ.

Соли кальция и фосфора обеспечивают прочность костей, ногтей, зубов. Катионы кальция принимают участие в регуляции сердечных сокращений и свёртываемости крови.

Методы изучения клетки

Исторически первым таким методом изучения клетки стала световая микроскопия. Первые микроскопы были изобретены в начале XVII в. и увеличивали в 20-35 раз. Современные световые микроскопы увеличивают изучаемый объект в 2000-2500 раз. В 30-х гг. XX в. появилась электронная микроскопия. Именно в это время был изобретён электронный микроскоп, который позволяет достигать увеличения до 1 000 000 раз (рис. 21).

Для выделения митохондрий, рибосом, пластид и других органоидов клетки используют метод центрифугирования. Для этого разрушенные клетки помещают в пробирки и вращают с очень большой скоростью в специальных приборах - центрифугах.

В настоящее время учёные используют и другие физические и химические методы, позволяющие выделять и исследовать различные виды молекул, входящих в состав клетки.

Основные положения клеточной теории

Клетки различных органов животных, растений, грибов внешне не очень похожи друг на друга. Ну что общего, казалось бы, между нейроном нашего мозга, стрекательной клеткой гидры, инфузорией туфелькой и клеткой листа берёзы? И тем не менее между этими, да и всеми другими клетками, гораздо больше сходства, чем различий. И хотя многие учёные пользовались микроскопами для изучения живых существ, техника XVII-XVIII вв. была ещё очень несовершенной. Лишь в начале XIX в. Р. Броун смог увидеть внутри клеток листа плотное образование, которое он назвал ядром. К середине XIX в. немецкие учёные Т. Шванн и М. Шлейден, обобщив сведения, полученные многими исследователями, сформулировали клеточную теорию, одну из основных в современной биологии.

1. Все живые существа, от одноклеточных до крупных растительных и животных организмов, состоят из клеток.

2. Все клетки сходны по строению, химическому составу и жизненным функциям.

3. Несмотря на то что в многоклеточных организмах отдельные клетки специализируются на выполнении какой-то определённой «работы», они способны к самостоятельной жизнедеятельности, т. е. могут питаться, расти, размножаться.

М. Шлейден и Т. Шванн ошибочно полагали, что клетки могут самопроизвольно зарождаться в жидкостях или во множестве рождаться внутри старых клеток. Однако немецкий биолог и врач Р Вирхов доказал, что клетки способны делиться, и предложил следующее дополнение к клеточной теории.

4. Все клетки образуются из клетки.

Таким образом, клетка - элементарная единица живого, лежащая в основе строения, развития и размножения всех живых организмов.

Новые понятия

Клетка. Методы изучения клетки: световая микроскопия и электронная микроскопия, центрифугирование. Клеточная теория

Ответьте на вопросы

1. Какие вопросы рассматриваются на клеточном уровне? 2. Что характерно для химического состава клетки? 3. Какие методы используются при изучении клетки? 4. Кто разработал клеточную теорию? 5. Почему клетку назвали клеткой? 6. Какие свойства объединяют все клетки живых организмов?

Выполните задание

Используя знания, полученные на уроках физики, объясните, почему электронные микроскопы дают большее увеличение, чем световые.