big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Организмы клеточного строения

Общие принципы и сущность клеточкой теории. Микроскопическое строение многих биологических объектов (эритроциты, многие водоросли, бактерии, сперматозоиды, разнообразные микроструктуры растений и животных) впервые детально описал основоположник научной микроскопии голландский ученый Антони ван Левенгук. К сожалению, Левенгук не отметил клеточного строения этих объектов.

Первые сведения о клеточном строении растительных организмов относятся к началу XVII в., когда английский естествоиспытатель Роберт Гук использовал усовершенствованный им микроскоп для изучения биологических объектов и тем самым определил новый метод исследования в естествознании. Р. Гук ввел понятие «клетка» для характеристики обнаруженных им ячеистых образований, входящих в состав пробки и других изучаемых растительных объектов. Результаты исследований были изложены в труде «Микрография», изданном в 1667 г.

Важный вклад в развитие науки о клетке внесли исследования итальянского врача и биолога М. Мальпиги и английского исследователя Н. Грю, которые обобщили и углубили представления об анатомическом строении растений. Ими было изучено строение проводящих элементов, даны представления о разных по значению тканях растительных организмов.

По мере совершенствования инструментальной базы и техники микроскопических исследований к XIX в. клеточное строение организмов было изучено досконально и признано, что наличие клеток представляет собой общую структурную черту биологической организации. Русский ученый П. Ф. Горянинов в 1834 г. в своей книге «Система природы» высказал очень важное положение о единстве растений и животных на основе общности для них клеточного строения. В клеточном строении он видел отличие органической природы от неорганической и поэтому по праву может считаться одним из основоположников клеточной теории.

В 1833 г. английский ботаник Р. Броун открыл в клетках ядро. 3 1838 г. немецкий ботаник М. Шлейден опубликовал данные, также послужившие основой клеточной теории. Все это дало возможность обобщить полученные знания, и сформулировать основные положения клеточной теории - учения о клетках как образованиях, составляющих основу строения растительных в животных организмов, т. е. общность клеточного строения в живой природе. Основоположником и создателем клеточной теории живых организмов является немецкий физиолог и гистолог Теодор Шванн, который на основании собственных цитологических исследований обобщил результаты наблюдений своих предшественников и современников — М. Шлейдена и его учителя чешского гистолога Я. Пуркинье. Шванн сформулировал клеточную теорию строения живых организмов в книге «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений» (1839). Наряду с несомненными достоинствами в ней содержались ошибочные положения и утверждения, будто новые клетки возникают из бесклеточного, бесструктурного вещества (цитобластемы).

Создание клеточной теории Ф. Энгельс назвал одним из трех великих открытий XIX в. наряду с законом сохранения и превращения энергии и эволюционной теорией Ч.Дарвина. Основной идеей и положением клеточной теории было признание клетки в качестве элементарной единицы строения растительных и Животных организмов. Эта теория не только обобщила накопленный материал, но и проложила путь к новым исследованиям.

Существенным дополнением основного положения клеточной теории было открытие в 1827 г. акад. Российской АН К. М. Бэром яйцеклетки млекопитающих. К. М. Бэр установил, что все организмы начинают свое развитие из одной клетки, представляющей собой оплодотворенное яйцо. Это открытие показало, что клетка не только единица строения, но и единица развития всех живых организмов.

В 1855 г. немецкий врач Р. Вирхов на основании данных об упорядоченном делении исходных клеток сделал обобщение, согласно которому клетка может возникнуть только из предшествующей клетки.

Основными и прогрессивными формами жизни на Земле являются организмы клеточного строения.

Общие представления о клеточных организмах. Клетка как элементарная живая система лежит в основе строения и развития растительных и животных организмов земного шара. Это самая мелкая единица организма, граница его делимости, наделенная жизнью и всеми основными признаками целого организма. Клетка — самая простая (элементарная) живая система, способная к самообновлению, саморегуляций и самовоспроизведению. В зависимости от количества клеток, из которых состоят организмы, последние делятся на одноклеточные и многоклеточные.

Одноклеточные организм ы состоят из одной клетки, в которой осуществляются все необходимые жизненные процессы. Примером одноклеточных организмов являются бактерии, простейшие (инфузория, амеба, малярийный плазмодий), множество водорослей (хлорелла, хламидомонада, микроцистис), грибы (дрожжи, мукор и др.). Многие из них (бактерии, сине-зеленые) относятся к безъядерным формам (прокариоты). Вместо ядра такие организмы содержат его генетический аналог в виде молекул ДНК и РНК, включенных непосредственно в цитоплазму.

Тело многоклеточных организмов состоит из совокупности множества клеток, группы которых специализируются на осуществлении определенных функций, образуя качественно новые структурные единства — ткани. Комплексы тканей в свою очередь образуют высшую категорию — органы, совместная и слаженная функциональная деятельность которых составляет систему органов, например костно-мышечную. Комплекс таких систем, связанных функционально, образует организм. В большинстве случаев благодаря такой специализации отдельные клетки не могут существовать вне организма.

Много клеточные организмы представляют собой сложные ансамбли клеток, объединенные в целостные системы тканей и органов, подчиненных и связанных межклеточными, гуморальными и нервными формами регуляции. Специализация частей многоклеточного организма как целостной системы, расчлененность его функций, обеспечивают ему большие возможности приспособления для размножения отдельных индивидуумов, для сохранения вида.

Представление об особенностях строения и распределения функций между клетками в многоклеточном организме дают такие ткани, как эпителиальная, соединительная, мышечная, нервная (у животных), покровная, проводящая, ассимиляционная, арматурная (у растений).

Образование клеточных сообществ у растений повышает эффективность их неподвижного автотрофного существования. У животных, наоборот, клетки сгруппированы таким образом, чтобы организм мог активно двигаться, добывая пищу, или осуществлять другие функций, т.е. они связаны между собой в эффективно взаимодействующие системы.

Клетки, из которых состоит живой организм, не являются абсолютно тождественными и идентичными, однако все они построены по единому принципу и имеют много общих признаков. Это свидетельствует об общности происхождения живых организмов, населяющих Землю, о единстве всего органического мира планеты.

Клетки живых организмов отличаются по форме, размерам, особенностям организации и функциям. По форме различают клетки шаровидные (многие бактерии и водоросли), цилиндрические, призматические, кубические (клетки листа, эпителиальные клетки), удлиненные (многие одноклеточные, клетки нитчатых водорослей и осевых органов растений), веретеновидные (клетки древесины, гладких мышц), дисковидные (эритроциты), звездчатые (некоторые форменные элементы крови, опорные клетки в листьях и т. п.).

В зависимости от соотношения линейных размеров осей клеток их подразделяют на паренхимные (изодиаметрические), имеющие приблизительно равные размеры в разных направлениях измерения, и прозенхинные, у которых длина превышает ширину более чем в три раза. Вариабельны и размеры клеток. Большинство клеток имеют размеры от 10 до 100 мкм, значительно реже — 1 —10 мм (клетки мякоти арбуза, цитрусовых, железистые клетки некоторых моллюсков) в очень редко от 5 до 10 см (гигантские яйца птиц — гусей, гаг, пингвинов, страусов, содержащих обычно оплодотворенные яйцеклетки с запасом питательных веществ).

Количество клеток у многоклеточных организмов неодинаково и колеблется в значительных пределах. Так, у примитивных беспозвоночных оно составляет 102 — 104, у высокоорганизованных позвоночных — 1015— 1017. Лишь в крови человека содержится 1012, 2∙1012 эритроцитов. Средняя масса клетки — 10-8— 10-9 г.

Несмотря на разнообразие, все клетки имеют много общих признаков. Для них характерно наличие двух важнейших систем, обеспечивающих их жизнедеятельность: 1) системы, связанной с размножением, ростом и развитием клетки, которая включает структуры, обеспечивающие редупликацию ДНК, синтез РНК и белка; 2) системы энергообеспечения процессов синтеза веществ и других видов физиологической работы клетки.

Эти системы находятся в тесном взаимодействии. Живые клетки способны поглощать из окружающей среды воду, питательные вещества и реагировать на внешние раздражители адаптивными изменениями своих структур и процессов жизнедеятельности. Кроме того, клетки даже разного происхождения характеризуются сходством на разных уровнях — атомарном (углерод, водород, кислород, азот и др.), молекулярном (нуклеиновые кислоты, белки и др.), надмолекулярном (мембранные структуры, органоиды клеток).

Для клеток характерны и другие общие функциональные свойства, среди которых наиболее важным является единство химических процессов: дыхание, использование и превращение энергии, синтез специфических макромолекул (нуклеиновых кислот, белков, ферментов, АТФ и др.). Все химические реакции в клетке строго упорядочены и согласованы, они неразрывно связаны с молекулярными структурами клетки.

Типичная клетка состоит из поверхностной плазматической мембраны, цитоплазмы с разнообразными органоидами и ядра. Растительные клетки имеют к тому же вакуоль, оболочку целлюлозной природы и разного типа пластиды.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.